[发明专利]一种防雾、自洁纳米材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，特别涉及一种防雾、自洁纳米材料的制备方法。

技术背景

目前，纳米材料作为重要的前沿领域已成为人们关注的焦点。在我们日常生活中，汽车玻璃、楼宇玻璃、装饰玻璃等，都需要我们频繁的去维护和清洁，维护及清洁时会造成较大的资源浪费，如水、电、人工等，在高层楼宇清洁中还存在着较大的安全隐患。与此同时，在雨雪天气，汽车玻璃很容易产生雾气，影响驾驶员视线，这是车辆事故多发的一个重要因素。因此，防雾、自洁纳米材料的制备对于我国经济的可持续性发展来说至关重要。随着防雾、自洁纳米材料需求的日益突出，市场上出现一些防雾、自洁产品。然而，大多数防雾、自洁产品不仅存在着制作工艺复杂，稳定性差等问题，而且与基材之间的粘接性差，容易脱落。因此，难以保持长久防雾、自洁的效果。基于上述防雾、自洁产品存在的问题，我们研制了一种具有防雾能力强，自洁效果持久，施工简单，成本低等优点的防雾、自洁纳米材料。

发明内容

(1)  本发明的目的之一提供一种工艺简单的防雾、自洁纳米材料的制备方法。

(2)  本发明的目的二克服传统材料防雾能力弱、自洁效果不稳定等问题。

(3)  本发明的目的之三是将纳米TiO₂与纳米SiO₂复合，该复合纳米材料不仅保持了原有二氧化钛的光催化和超亲水性能，而且提高了复合纳米材料与基材之间的粘接性，保证了基材上防雾、自洁纳米材料的牢固性和耐磨性。

本发明采取以下技术方案：

步骤一：以分析纯的钛酸正丁酯(Ti(OC₄H₉)₄)为前驱物，无水乙醇为溶剂，醋酸为螯合剂，通过硝酸调整PH值。具体制备过程为：将钛酸丁酯([CH₃(CH₂)₃O]₄Ti)在剧烈搅拌下滴加到无水乙醇中，充分搅拌，得淡黄色溶液，然后向其依次加入醋酸、硝酸和去离子水，继续搅拌，最终得到稳定的TiO₂溶胶。将上述溶胶进行退火处理，退火温度为450℃，保温时间5小时。然后自然降温，得到锐钛矿TiO₂粉末样品，将粉末样品球磨24小时，粉末样品中的TiO₂颗粒尺寸约为6 nm。称取TiO₂粉末样品，将其分散到去离子水中，得到透明淡蓝色的TiO₂溶液。

步骤二：将正硅酸乙酯加入到无水乙醇中，在室温搅拌下滴加盐酸溶液，得到透明溶液，陈化24小时，变成凝胶后放入干燥箱中进行干燥，再将干燥样品进行退火处理，保温时间4小时。然后自然降温，得到SiO₂粉末样品，将粉末样品球磨12小时，粉末样品中的SiO₂颗粒尺寸约为13 nm。

步骤三：取步骤一的TiO₂溶液分散到溶剂中，充分搅拌，然后加入SiO₂，继续搅拌，最后向其加入适量的偶联剂及分散剂，即可得到防雾能力强，自洁效果持久的防雾、自洁纳米材料。

所述的防雾、自洁纳米材料，其特征在于：所述的纳米TiO₂质量百分比为0.3%~4%，纳米SiO₂质量百分比为0.2%~1%，偶联剂的质量百分比为1%~2%，分散剂的质量百分比为5%~10%，溶剂的质量百分比为83%~93.5%。

所述的防雾、自洁纳米材料，其特征是：所述的TiO₂颗粒尺寸约为6nm。

所述的防雾、自洁纳米材料，其特征是：所述的SiO₂颗粒尺寸约为13nm。

所述的防雾、自洁纳米材料，其特征是：所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或两种。

所述的防雾、自洁纳米材料，其特征是：所述的分散剂是乙二醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或两种。

所述的防雾、自洁纳米材料，其特征是：所述的溶剂为去离子水、无水乙醇、异丙醇、丙酮、正丁醇、乙二醇乙醚所组成的两种以上混合物。

具体实施方式