稳定耐久的抗紫外超疏水膜及其应用制造技术

本发明专利技术属于新材料领域，涉及一种稳定耐久的抗紫外超疏水材料及其应用。稳定耐久的抗紫外线超疏水材料，包括稳定耐久的抗紫外线超疏水膜和基材，稳定耐久的抗紫外线超疏水膜依次包括PMMA层、PET层和PSA层，将所述稳定耐久的抗紫外线超疏水膜的PSA层粘附在基材上。我们通过调节PET上PMMA层的纳米粒子浓度和滴涂参数，合理地控制了SiO2在PMMA基体中的本体分布状态。制备了具有99.5％的极高紫外线还原率、抗湿耐磨性的透明抗紫外超疏水膜。此外，即使经过12800个循环的乙醇湿磨和300小时的耐候性测试，TSURF也能保持超疏水性，并能应对弯折扭曲形变、高低温环境以及强酸碱腐蚀。高低温环境以及强酸碱腐蚀。高低温环境以及强酸碱腐蚀。

【技术实现步骤摘要】
稳定耐久的抗紫外超疏水膜及其应用


[0001]本专利技术属于新材料领域，涉及一种抗紫外超疏水膜，尤其是稳定耐久的抗紫外超疏水膜及其应用。

技术介绍

[0002]全球高层建筑的玻璃幕墙已达到约30亿平方米，这将导致更高的清洁成本和更多的室内紫外线(UV)摄入。因此，自清洁和光管理表面材料对于解决这一趋势至关重要。紫外线对地球上的生命至关重要；然而，过量的紫外线辐射会破坏有机键合，对聚合物产品甚至人类都有害。因此，需要抗紫外线材料来防止阳光中的紫外线成分。
[0003]CN202011559689.3公开了一种防蓝光抗紫外线抗菌硬化保护膜及制备方法，包括依次连接的抗菌硬化层、防蓝光抗紫外线层及基材层，所述抗菌硬化层经紫外光固化黏附于防蓝光抗紫外线层，所述防蓝光抗紫外线层经热固化黏附于基材层。
[0004]CN201710858982.1涉及一种抗紫外线型保护膜，包括有基材层，基材层上表面涂布一层用于阻隔紫外线的阻隔层，阻隔层表面涂布一层防刺穿层，还包括静电自粘吸膜层和离型层，静电自粘吸膜层成型并贴覆在基材层的底面上，离型层可分离的贴覆在静电自粘吸膜层的底面上。本专利技术通过利用静电自粘吸膜层可依靠静电吸附在物品的表面上，通过设置有防刺穿层，可有效防止产品被刺穿，可对物品实施更好的保护，产品更加耐用，以及通过设置有阻隔层防止紫外线对产品的损伤，以满足使用要求。
[0005]但这种液膜存在的表面通常是不耐用的。迄今为止报道的具有超疏水性的光管理材料往往是不透明的，同时在光学材料上实现超疏水性、湿磨损耐久性和透明度仍然是一个挑战。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的，是针对现有技术的不足，提供一种稳定耐久的抗紫外超疏水膜及其应用。
[0007]本专利技术提供稳定耐久的抗紫外线超疏水材料，包括稳定耐久的抗紫外线超疏水膜和基材，稳定耐久的抗紫外线超疏水膜依次包括PMMA层、PET层和PSA层，将所述稳定耐久的抗紫外线超疏水膜的PSA层粘附在基材上。所述基材为玻璃、不锈钢、丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯塑料(ABS)、木材、皮革、布料等。优选的，稳定耐久的抗紫外线超疏水膜的总厚度约75～85μm。
[0008]术语解释：
[0009]PMMA：聚甲基丙烯酸酯；PSA：有机硅压敏胶；PET：聚对苯二甲酸乙二醇酯。
[0010]优选的，所述PMMA层中，含有纳米SiO2；疏水气相纳米SiO2的粒径为5～40nm。更优选的，疏水气相纳米SiO2的粒径为5～10nm。优选的，粒径7～10nm SiO2的PMMA涂层，可以兼具透过率和粗糙度。
[0011]优选的，所述稳定耐久的抗紫外线超疏水膜，在可见光区具有超过85％平均透过
率；薄膜的总厚度约为80μm。
[0012]优选的，所述稳定耐久的抗紫外线超疏水膜，在以无水乙醇为湿磨介质的测试中，TSURF在6400次磨擦循环后，水在TSURF表面接触角扔大于150
°
。在以无水乙醇为湿磨介质经过12800次磨擦循环后，TSURF表面的水滴接触角滞后仅为3.81
°
，这表明TSURF表的面结构和化学组成在湿磨测试过程中几乎没有损坏，水在其表面横向粘附力很低。洗涤剂为介质的湿摩擦测试，TSURF仍然能够在约6000次磨擦循环中保持优异的超疏水性能。TSURF在空气介质中，在100g的负载下，TSURF能够经受住110次磨损循环后，其接触角仍大于150
°
。
[0013]稳定耐久的抗紫外线超疏水膜与各种基材的粘附力均在10Mpa以上。其中，
[0014]基底粘附力(MPa)玻璃20.73不锈钢18.44丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯塑料(ABS)15.26抛光木材14.93皮革11.27
[0015]稳定耐久的抗紫外线超疏水膜(TSURF)可经受86MPa以上的拉力。弯折1000次后，接触角仍大于153
°
，滚动角小于等于3.81
°
；经过1000次扭曲后，接触角仍大于153
°
，滚动角小于等于3.06
°
。
[0016]在高温70℃以及低温
‑
45℃的测试环境中，稳定耐久的抗紫外线超疏水膜(TSURF)能够在32天的测试后没有任何性能的衰减。在酸性条件中TSURF经受108小时的浸泡，而在碱性条件中TSURF经受住60小时的浸泡，仍能保持超疏水性(接触角大于150
°
)。
[0017]在光照强度最大的时间点，紫外线强度达到了1540μW
·
cm
‑2，穿过Low
‑
E玻璃的紫外线强度为854μW
·
cm
‑2，而穿过TSURF
‑
玻璃紫外线强度仅为9.6μW
·
cm
‑2。TSURF
‑
玻璃在测试过程中，平均紫外线阻隔率高达99.5％，而Low
‑
E玻璃的平均紫外线阻隔率仅达到45.8％。TSURF
‑
玻璃在测试过程中，平均紫外线阻隔率高达99.5％。
[0018]本专利技术还提供所述的稳定耐久的抗紫外线超疏水膜(TSURF)的制备方法，包括下列步骤，
[0019]S1，通过压膜机将有机硅压敏胶(PSA)压制到具有抗紫外线性的膜背侧；
[0020]S2，将PMMA溶解在丙酮溶剂中，然后加入纳米尺度的气相疏水SiO2并进行超声震荡直至完全分散；制备SiO2混合的PMMA的丙酮溶液，
[0021]将与SiO2混合的PMMA的丙酮溶液滴涂到压制PET膜的表侧；
[0022]S3，当丙酮蒸发后，在PET膜上方形成了一层掺杂二氧化硅的固体PMMA涂层；
[0023]S4，TSURF表面的疏水化处理，得到高附着力和耐候性的紫外线阻隔膜(TSURF)。
[0024]本专利技术所述的“背侧”、“表侧”只表明膜的相对位置，即膜的一侧为“背侧”、膜的另一侧为“表侧”。
[0025]优选的，步骤S2中，PMMA的质量分数为0～30wt％。兼顾优异的超疏水性和高透明度，PMMA的质量分数为10～20wt％，最优选的，PMMA的质量分数为15wt％。
[0026]PMMA层制备中，单位体积内粒子浓度为(0.4～2)
×
10
‑
3g
·
mL
‑
1，单位面积内滴涂溶液体积为0.05～0.25mL
·
cm
‑
2时，可以获得85％以上的光平均透过率。其中，单位体积内粒子浓度为(0.4～1)
×
10
‑
3g
·
mL
‑
1，单位面积内滴涂溶液体积为0.05～0.20mL
·
cm
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稳定耐久的抗紫外线超疏水材料，包括稳定耐久的抗紫外线超疏水膜和基材，稳定耐久的抗紫外线超疏水膜依次包括PMMA层、PET层和PSA层，将所述稳定耐久的抗紫外线超疏水膜的PSA层粘附在基材上。2.如权利要求1所述的稳定耐久的抗紫外线超疏水材料，其特征在于，所述基材为玻璃、不锈钢、丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯塑料(ABS)、木材、皮革、布料。3.如权利要求1所述的稳定耐久的抗紫外线超疏水材料，其特征在于，稳定耐久的抗紫外线超疏水膜的总厚度约75～85μm。4.如权利要求1所述的稳定耐久的抗紫外线超疏水材料，其特征在于，所述PMMA层中，含有纳米SiO2；纳米SiO2的粒径为5～40nm。更优选的，纳米SiO2的粒径为5～10nm。5.如权利要求1所述的稳定耐久的抗紫外线超疏水材料，其特征在于，所述稳定耐久的抗紫外线超疏水膜，具有以下得至少一项特征：在可见光区具有超过85％平均透过率；所述稳定耐久的抗紫外线超疏水膜，在以无水乙醇为湿磨介质的测试中，TSURF在6400次磨擦循环后，水在TSURF表面接触角扔大于150
°
；在以无水乙醇为湿磨介质经过12800次磨擦循环后，TSURF表面的水滴接触角滞后仅为3.81
°
；洗涤剂为介质的湿摩擦测试，TSURF仍然能够在约6000次磨擦循环中保持优异的超疏水性能；TSURF在空气介质中，在100g的负载下，TSURF能够经受住110次磨损循环后，其接触角仍大于150
°
。6.如权利要求1
‑
5任一项所述的稳定耐久的抗紫外线超疏水材料，其特征在于，所述稳定耐久的抗紫外线超疏水膜与基材的粘附力在10Mpa以上；其中，基底粘附力(MPa)玻璃20.73不锈钢18.44丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯塑料(ABS)15.26抛光木材14.93皮革11.277.如权利要求1
‑
5任一项所述的稳定耐久的抗紫外线超疏水材料，其特征在于，具有以下得至少一项特征：稳定耐久的抗紫外线超疏水膜(TSURF)可经受86MPa以上的拉力。弯折1000次后，接触角仍大于153
°
，滚动角小于等于3.81
°

【专利技术属性】
技术研发人员：刘利彬，张海龙，卜鑫瑜，王钻开，
申请(专利权)人：珠海钛然科技有限公司，
类型：发明
国别省市：