[发明专利]一种高耐久性超亲水涂层

说明书

本发明涉及一种高耐久性超亲水涂层，包括基材、面层和位于所述基材和面层之间的底层；所述底层为醇性超亲水硅氧涂层，所述面层为无机水玻璃层。本发明所述高耐久性超亲水涂层可以在保留超亲水表面的同时，大大提升材料结合力，且可在常温或高温高湿条件下长期使用。

技术领域

本发明涉及一种高耐久性超亲水涂层，可以用于防雾、散热等技术领域。

背景技术

表面润湿性是固体表面的一个重要特征。水与基材的接触角小于5度时，定义为超亲水表面，水在超亲水表面上可以形成均匀的水膜。在日常生活中，在雨季、冬季，存在温差或者湿度较大时，车用玻璃、后视镜、眼镜镜片、建筑物的玻璃等透明基体的表面易形成一层雾，对光线形成折射和漫反射，不但大大降低透明度，也可能影响操作及操作者的安全；在有热交换器的空调或散热器运行时，通常有发生冷凝水粘附于换热器的散热器上的情况发生，从而显著降低了热交换器的性能，为了防止这种情况发生，亦可涂覆超亲水薄膜的方法改善铝片表面的润湿性，提升散热特性。

目前的超亲水防雾产品有表面活性剂类，硅氧类以及光致超亲水(如：氧化钛、氧化锌等)。其中表面活性剂类的防雾剂，喷涂于玻璃表面后，与基材的附着力不强，容易被擦拭掉从而失去超亲水效果，使用时间有限；光致超亲水类防雾涂料，一般需要紫外光照才能起到超亲水自洁净的效果，无法在暗处使用；而硅氧类超亲水涂料，由于硅氧键的接触角接近0度，是亲水材料常用的结合剂，这种硅氧类结合剂一般是采用酸水解硅酸酯类形成的硅溶胶，结合氧化硅纳米粒子实现超亲水的效果。如文献Journal of Alloys andCompounds699(2017)112-118中Reza Aghaei等人报道通过LBL法，先在玻璃表面沉积一层中空氧化硅纳米粒子层，然后在表面沉积一层酸水解的硅溶胶层，在450℃下固化，获得超亲水防雾层。但硅酸酯类材料在水解过程中很难实现完全水解，一般会存在R-O-Si的单体，从而降低了材料结合力以及与基底的附着力，无法在常温或者高温高湿条件下长期使用。

发明内容

针对上述现有硅氧类超亲水涂料存在的不足，本发明的目的在于提供高耐久性超亲水涂层及其制备方法。

一方面，本发明提供了高耐久性超亲水涂层，包括基材、面层和位于所述基材和面层之间的底层；所述底层为醇性超亲水硅氧涂层，所述面层为无机水玻璃层。

本发明提出采用两层涂覆的方式获得高耐久性超亲水涂层，包括基材、位于基材表面的醇性超亲水硅氧涂层(底层)、附着于醇性超亲水硅氧涂层上的无机水玻璃层(面层)。其中醇性超亲水硅氧涂层的醇溶剂具有较低的表面张力，可在各种基材表面均匀铺展，形成较为均匀的醇性超亲水硅氧涂层。而且水玻璃层中的硅氧根离子可以与底层(醇性超亲水硅氧涂层)的硅氧键形成键合，不引入其他杂质，而且硅氧根离子还嵌入底层的空隙中，与底层的氧化硅颗粒结合(键合)。因此，本发明所述高耐久性超亲水涂层可以在保留超亲水表面的同时，大大提升材料结合力，且可在常温或高温高湿条件下长期使用。

较佳地，所述醇性超亲水硅氧涂层是由醇性超亲水硅氧涂料制备得到，所述醇性超亲水硅氧涂料包括硅溶胶1～10％、纳米二氧化硅1～10％和醇溶剂80～98％，各组分质量百分含量之和为100％。

较佳地，所述硅溶胶为酸催化水解硅酸酯形成的硅溶胶，所述硅酸酯为正硅酸乙酯、正硅酸甲酯中的至少一种。

较佳地，所述二氧化硅纳米粒子的尺寸为3～50nm。

较佳地，所述醇溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇和异丁醇中的至少一种。

较佳地，所述醇性超亲水硅氧涂层的厚度为30～1000nm。较佳地，所述无机水玻璃层的厚度为10～1000nm。

较佳地，所述水玻璃层为钠水玻璃或/和钾水玻璃通过喷涂、刮涂或擦涂的方式获得，所述钠水玻璃或/和钾水玻璃的质量浓度为0.5～20％，优选3～5％。

较佳地，所述基材为聚对苯二甲酸类塑料PET、玻璃、铝片、不锈钢中的一种。