一种隔热防雾自清洁的超亲水透明涂层的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种隔热防雾自清洁的超亲水透明涂层的制备方法，步骤一、制备纳米隔热粉体浆料分散液；步骤二、制备具有一定交联程度的亲水聚合物溶液；步骤三、制备具有隔热、防雾、自清洁功能的超亲水透明涂层；将步骤一得到的纳米隔热粉体分散浆液和步骤二得到具有一定交联程度的亲水聚合物和助剂搅拌均匀，然后将得到的溶液淋涂在玻璃基材表面，将淋涂好的玻璃放入烘箱烘干，烘干后即得到具有隔热、防雾、自清洁功能的超亲水透明涂层。本发明专利技术解决了现有超亲水涂层存在防雾持久性差、耐水性差、耐候性差以及不耐擦拭的问题。耐候性差以及不耐擦拭的问题。耐候性差以及不耐擦拭的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种隔热防雾自清洁的超亲水透明涂层的制备方法


[0001]本专利技术涉及化工涂料领域，尤其涉及一种具有隔热、自清洁、防雾功能的超亲水透明涂层的制备方法，要求申请日2021年11月20日所提交的申请号2021114097750的优先权。

技术介绍

[0002]众所周知，涂料有三大主要功能：对物体起到装饰、保护和标志作用。如今，伴随着人类技术的发展，涂料的种类及功能也变得越来越多，应用场所也越来越广泛。但是在一些特殊的作业环境中，功能单一的涂料并不能满足人们的所需。再加上随着科学技术的快速发展，人们对涂料的性能要求(如防雾化、隔热、隔音、防菌、防隐私、耐沾污等)越来越高，对涂料的多功能性也会越来越追求。如今，将两种及两种以上的功能赋予在一个涂层上，已成为研究者的热点。
[0003]在生活中，一遇到寒冷天气或者是湿气较重的环境下，我们会发现在建筑玻璃或者是汽车玻璃上会出现表面结雾现象，使得玻璃变得不透明，从而导致人眼的能见度大大降低。人在开车时，可能会增大事故的发生概率。这种结雾现象是因为水蒸气或者湿气在冷的基材表面上冷凝后形成微小水滴的现象，由于光线经过这些小水滴时会发生反射和散射，从而降低透明基材的透光率，出现起雾现象，使透明基材变得不透明。
[0004]想要解决以上的问题，常见的方法是在基材表面涂覆一种超亲水涂料。超亲水表面受两个因素影响。一是表面能；二是表面粗糙度。超亲水表面会使水滴在材料表面的接触角在10
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以下，此时水滴在超亲水涂层表面就会完全铺展开，形成一层透明的水膜，由于水膜只有极少的反射和散射，对基材的透光率几乎无影响，因此可以起到很好的防雾效果；此外，超亲水涂层还具有自清洁作用。当水蒸气或者湿气接触超亲水涂层时会形成一层水膜，该水膜能阻止污物与表面接触，能在水冲刷作用下，将表面污物和灰尘带离，从而达到自清洁目的。但这种方法是在基材表面涂覆一层防雾涂层，若是在已经涂覆过功能性涂层的基材上再涂覆一层防雾涂层，这样不仅可能导致两个不同功能性的涂层之间的化学成分产生反应，从而可能导致两个涂层同时丧失其功能；再者层与层之间的粘结性也是一个问题，最重要的是涂覆两种不同功能的涂层，将会大幅度增加涂料成本和工艺成本。现在大部分汽车上的玻璃都贴上了一层隔热膜，功能比较单一，并没有防雾和自清洁功能。如果将防雾、自清洁、隔热这些功能赋予在同一个涂层上，涂层将实现多功能性。
[0005]目前，关于既有防雾和自清洁功能，又有隔热功能的超亲水涂层报告的很少。在中国专利CN201710393289.1中，报道了一种利用共沉淀法和水热法的方法来制备超亲水隔热涂料。该涂料是由TiO2和ATO复合制备而成，但这种方法缺点在于制备工艺复杂和实验周期长(水热反应时间长达12
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16h)；其次是选用ATO作为隔热粉体，因为ATO在波段为760nm
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1400nm的近红外屏蔽效果差，所以红外阻隔率在80％左右，隔热性能不高；其次，该涂层是TiO2和ATO的复合涂层,其TiO2需要在紫外照射下引发自身的光催化性，才能使涂层呈现超亲水性。在中国专利CN201711015343.5中，报道的超亲水隔热涂层，是以纳米ATO为隔热粉体，以二氧化硅和无机硅酸盐制备的无机聚合物为粘接层，其中一面粘接基材，另一面粘接
隔热ATO粉体，这样涂层结构可能会导致粘接隔热粉体太多，从而导致涂层的可见光透过率低、雾度大、不透明。所以，在该专利中并没有谈论到可见光透过率是多少；其次也没有涉及涂层是否具有防雾功能。在中国专利CN202021633536.4中，介绍了一种通过多层膜技术达到具有超亲水隔热的功能，但是这种多层膜结构制备工艺复杂，成本高，设备要求高，最重要的是其隔温层使用的是硅酸镁铝涂层，这种硅酸镁铝制备的隔热层的隔热效果差。
[0006]针对以上存在的问题以及目前超亲水涂层的技术不足，本专利技术成功制备出了一种具有隔热、自清洁、防雾功能的超亲水透明涂层。该涂层不需要光照催化就能实现超亲水性能，从而避免了天气影响；且试验周期短、成本低、工艺简单、设备要求低；最重要的是其涂层不仅隔热性能优异，而且防雾和自清洁性能优异。该涂层设计思路为以有机
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无机杂化技术为知识背景，通过富含亲水官能团的聚合物来提高涂层对水的润湿性和无机功能粉体浆料来提高涂层的表面粗糙度，两者协同作用使得涂层的接触角达到10
°
以下，满足超亲水涂层的要求。目前的防雾涂层普遍都存在着防雾持久性差、不耐水洗、耐候性差以及不耐擦拭的问题；但本专利技术的超亲水隔热涂层的机械性能优异，硬度达到2H，附着力0级，耐水，耐刮擦；且隔热性能优异，可见光透过率≥70％，红外阻隔率≥90％以上，隔热膜测试仪最大温差可达15.6℃，表明有出色的隔热性能。该涂层可广泛应用于建筑门窗幕墙玻璃和汽车玻璃制品上。

技术实现思路

[0007](1)要解决的技术问题
[0008]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种具有隔热、自清洁、防雾功能的超亲水透明涂层的制备方法，意在解决目前市场上的超亲水涂层功能单一的问题，研发出一种既有防雾和自清洁功能，又有隔热功能的涂层；解决现有超亲水涂层存在防雾持久性差、不耐水、耐候性差以及不耐擦拭的问题；解决现有隔热涂层隔热效果不佳，确保在保持高的可见光透过率情况下，仍能保持高的红外阻隔率。
[0009](2)技术方案
[0010]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种隔热防雾自清洁的超亲水透明涂层的制备方法，具体步骤为：
[0011]步骤一、制备纳米隔热粉体浆料分散液；
[0012]步骤二、制备具有一定交联程度的亲水聚合物溶液；
[0013]将富含羧基官能团和富含羟基官能团的聚合物分散于溶剂中，磁力搅拌10～20min均匀后，再向其加入交联剂，在常温下磁力搅拌30～60min，即得到具有一定交联程度的亲水聚合物溶液；
[0014]步骤三、制备具有隔热、防雾、自清洁功能的超亲水透明涂层；
[0015]将上述步骤一得到的纳米隔热粉体分散浆液和步骤二得到具有一定交联程度的亲水聚合物和助剂搅拌均匀，然后将得到的溶液淋涂在玻璃基材表面，将淋涂好的玻璃放入烘箱烘干，烘干后即得到具有隔热、防雾、自清洁功能的超亲水透明涂层。
[0016]富含羧基官能团的聚合物的质量分数占涂料体系的6％～10％，富含羟基官能团的聚合物的质量分数占涂料体系的12％～18％，溶剂的质量分数占体系的45％～55％，交联剂的质量分数占涂料体系的2％～4％，纳米隔热粉体分散浆液的质量分数占涂料体系的
20％～25％，助剂的质量分数占涂料体系的0.5％～3％。
[0017]在步骤一中，称取纳米隔热粉体、溶剂和分散剂，放置在球磨罐中，按球料比为4:1～8:1称取氧化锆球珠，球磨机转速为400r/min，球磨时间为4～8h。经球磨后得到分散均匀的纳米隔热粉体分散浆液；其中纳米隔热粉体的质量占分散浆液质量的20％～30％，溶剂的质量占分散浆液质量的61％～76本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隔热防雾自清洁的超亲水透明涂层的制备方法，其特征在于，步骤为：步骤一、制备纳米隔热粉体浆料分散液；步骤二、制备具有一定交联程度的亲水聚合物溶液；将富含羧基官能团和富含羟基官能团的聚合物分散于溶剂中，磁力搅拌均匀后，再向其加入交联剂，在常温下磁力搅拌，即得到具有一定交联程度的亲水聚合物溶液；步骤三、制备具有隔热、防雾、自清洁功能的超亲水透明涂层；将上述步骤一得到的纳米隔热粉体分散浆液和步骤二得到具有一定交联程度的亲水聚合物和助剂搅拌均匀，然后将得到的溶液淋涂在玻璃基材表面，将淋涂好的玻璃放入烘箱烘干，烘干后即得到具有隔热、防雾、自清洁功能的超亲水透明涂层。2.根据权利要求1所述一种隔热防雾自清洁的超亲水透明涂层的制备方法，其特征在于，富含羧基官能团的聚合物的质量分数占涂料体系的6％～10％，富含羟基官能团的聚合物的质量分数占涂料体系的12％～18％，溶剂的质量分数占体系的45％～55％，交联剂的质量分数占涂料体系的2％～4％，纳米隔热粉体分散浆液的质量分数占涂料体系的20％～25％，助剂的质量分数占涂料体系的0.5％～3％。3.根据权利要求1所述一种隔热防雾自清洁的超亲水透明涂层的制备方法，其特征在于，在步骤一中，称取纳米隔热粉体、溶剂、分散剂放置在球磨罐中，按球料比为4:1～8:1称取氧化锆球珠，球磨机转速为400r/min，球磨时间为4～8h；经球磨后得到纳米隔热粉体分散浆液；其中纳米隔热粉体的质量占分散浆液质量的20％～30％，溶剂的质量占分散浆液质量的61％～76％，分散剂的质量占分散浆液质量的4％～9％。4.根据权利要求1所述一种隔热防雾自清洁的超亲水透明涂层的制备方法，其特征在于，在步骤一中，所述的溶剂为纯水、乙醇、异丙醇、乙酸乙酯的一种或者是几...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟凡，陈龙，王立中，刘正，叶剑勇，刘越，蒋绪川，
申请(专利权)人：江西善纳新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：