[发明专利]超亲水自清洁防雾涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超亲水自清洁防雾涂层，包括粘接层与表面粗糙的亲水复合纳米粒子，所述粘接层的一面键合所述亲水复合纳米粒子，所述粘接层的另一面连接基材；所述亲水复合纳米粒子为含氨基硅烷改性的二氧化硅纳米粒子与含环氧基硅烷改性的二氧化硅纳米粒子通过氨基与环氧基开环反应键合而成。本发明其采用具有表面粗糙度的亲水复合纳米粒子，其由两种改性纳米二氧化硅粒子通过化学键结合形成。同时采用可与亲水复合纳米粒子键合的亲水聚合物作为成膜粘接剂实现底材与具粗糙度的亲水复合纳米粒子的强力粘接，无需高温烧结处理，有效克服现有超亲水涂层的制备条件苛刻的技术难题。

技术领域

本发明涉及化工新材料领域，具体涉及一种超亲水自清洁防雾涂层及其制备方法。

背景技术

“自清洁”概念始于20世纪90年代，自清洁根据其原理的不同分为超疏水和超亲水两类，超疏水涂层为水接触角＞150°，滚动角＜10°的涂层，其自清洁原理主要通过表面水珠的滚动带走表面污染物实现自清洁效果；超亲水涂层则是水接触角＜5°，通过在表面形成水膜而带走表面污染物最终实现自清洁效果。

雾化是指湿气或蒸汽冷凝在制品表面形成微小水滴的现象，透明或成像制品的雾化最终会影响产品的成像、能见度或透光率等性能。

目前的超疏水涂层多为通过无机颗粒与低表面能物质结合或微相分离构建微纳米粗超结构而实现，多为不透明涂层；超疏水涂层的水珠需达到一定尺寸时方可实现借助自身重力下滑，而小水滴的聚集需要一定时间，因而不适用于需保证底材外观或光学应用的产品领域。

超亲水涂层因水的接触角接近于0°，小水滴与涂层接触时便迅速铺展开，形成均匀的水膜，不会影响产品的光学性能，同时水膜可起到阻挡、隔离污物的效果，可实现油、污物等的易清洁效果。目前超亲水涂层多通过引入二氧化钛或亲水性二氧化硅、三氧化铝等纳米颗粒实现：基于二氧化钛的超亲水涂层需要在有紫外光照射的条件下方可实现表面的超亲水现象，在室内或黑暗的环境中则无法保证其长效性，限制了其应用范围；多数引入二氧化硅纳米颗粒的超亲水涂层均需高温处理，如静电组装而后烧结形成粗超表面结构(CN200610113975.0)的方式实现超亲水涂层，需要在550℃条件下烧结2h，制备条件较为苛刻。总体来说，目前这些技术的超亲水涂层的自清洁、防雾效果及耐久性或制备条件尚不理想。然而随着社会的发展，超亲水涂层以其绿色环保、方便等特性将会越来越受到市场的青睐。因此，急需研发一种新型的超亲水涂层。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种超亲水自清洁防雾涂层及其制备方法，无需高温烧结处理，有效克服现有超亲水涂层的制备条件苛刻的技术难题。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种超亲水自清洁防雾涂层，包括粘接层与表面粗糙的亲水复合纳米粒子，所述粘接层的一面键合所述亲水复合纳米粒子，所述粘接层的另一面连接基材；所述亲水复合纳米粒子为含氨基硅烷改性的二氧化硅纳米粒子与含环氧基硅烷改性的二氧化硅纳米粒子通过氨基与环氧基开环反应键合而成。

具体地，所述含氨基硅烷改性的二氧化硅纳米粒子的粒径是40～100nm，其粒径与所述含环氧基硅烷改性的二氧化硅纳米粒子的粒径的比例是30～3:1。

进一步，所述粘接层为亲水聚合物。

进一步，所述亲水复合纳米粒子与所述亲水聚合物的质量比为1～10:1。优选地，所述亲水复合纳米粒子与所述亲水聚合物的质量比为2～8:1。

具体地，所述亲水聚合物为硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐、硅溶胶、水性聚氨酯树脂及聚丙烯酸。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种超亲水自清洁防雾涂层的制备方法，其步骤如下：