[发明专利]一种自清洁纳米涂料、无机透明涂层和自清洁制品

说明书

技术领域

本发明涉及一种自清洁纳米涂料、无机透明涂层和自清洁制品，属于纳米涂料领域。

背景技术

为了清洁车辆、墙体、玻璃、面板等各类物体表面的尘土、油迹等污垢，当前人们采用手工擦洗、喷水冲洗、机器人擦洗和制备自清洁表面四种方式。自清洁技术因能显著减少作业次数及维护成本而倍受重视。自清洁涂料是制备物体自清洁表面的最主要方式，目前已发展为超疏水自清洁涂料、光触媒自清洁涂料和二氧化硅超亲水自清洁涂料等类别。

超疏水自清洁涂料的专利诸如CN201210326808、CN201410590746、CN201510539531和CN201610678746等。下雨时，水在其涂层表面会形成高接触角的水珠，该水珠受重力滑落时会带走涂层表面积累的尘土等污垢，因此具有自清洁效果。但超疏水涂料所制涂层需要水这个外界条件，才能开启自清洁功能。另外，因超疏水自清洁涂料所制涂层通常含有氟或树脂类有机化合物，导致其耐候性差、户外寿命短等弊病。

光触媒自清洁涂料的专利诸如CN201210020937、CN201310108270、CN201410251198、CN201510064039、CN201610484403和CN201710192117等。光触媒自清洁涂料必须在具备光照、水汽等外界条件后，才能开始降解有机类污垢，并且也要借助因受重力下滑的水膜才能带走污垢分解后的残骸。另外，光触媒涂料不能降解沙尘细土等无机物，因而清洁速度慢、效果有限。

二氧化硅超亲水自清洁涂料的专利诸如CN201210411603、CN201310349597、CN201410087145和CN201610221442等。该类涂料所制涂层的功能成分是二氧化硅。下雨时，水在其表面会形成低接触角的平铺水膜，该水膜受重力下滑时会带走涂层表面积累的尘土等污垢，因此也具有自清洁效果。但这种涂料所制涂层也需要水这个外界条件，才能开启自清洁功能。

总之，上述超疏水涂料所制涂层、光触媒涂料所制涂层、二氧化硅涂料所制涂层，都需要雨水等外界条件，才能开启各自的自清洁功能。生活中并非每天都下雨，人工供水不仅失去自清洁意义，而且还会加大开支，尤其是位于偏远或沙漠地区的光伏电站。所以使用超疏水、光触媒或二氧化硅超亲水涂料的制品，其表面的实际自清洁效果并不令人满意。它们的缺点都是“容忍”污垢在制品表面存在一段时间，需要有水或光等外界条件后才能开启自清洁功能，其工作响应有严重的时间滞后性。有研究表明光伏电池表面如平均落下一层4克重的尘埃，就会使其发电效率下降约40%，表面清洁的滞后性无疑会造成光伏电站巨大的发电量损失，所以光伏面板等迫切需要能使其表面及时保持干净的即时自清洁涂料。

发明内容

发明要解决的问题

疏水类自清洁涂料所制涂层，需要借助下落的水珠才能开始工作，而且还因使用有机物，导致其涂层耐候性差、户外寿命短；光触媒类自清洁涂料所制涂层，只能缓慢降解物体表面的有机类污垢，并需要借助下落的水膜才能完成其自清洁功能，另外光触媒对于沙尘细土等无机类污垢没有降解作用；二氧化硅超亲水涂料所制涂层，也需要借助下落的水膜才能发挥功能。这三类自清洁涂料所制涂层，都“容忍”各类污垢在物体表面存在一段时间，直至有水或光等外在条件后才能开始工作，其自清洁效果有明显的时间滞后性，都不能及时清除物体表面的各类污垢，尤其不能满足光伏面板等物体即时保持表面干净的自清洁需要。

用于解决问题的方案

本申请人经过长期精心研究后发现：空气流动时会与玻璃等物体相互摩擦并连续产生静电，通常玻璃等物体表面积累的是正电荷静电，空气中的大颗粒尘土积累的也是正电荷静电，空气中的细小颗粒积累的是负电荷静电，因为异种电荷存在吸引力，空气中的细小颗粒就会被陆续吸引并附着到玻璃等物体表面，形成污垢。油烟等有机类污垢能粘附在玻璃等物体表面，主因也是与物体表面存在异种电荷的吸引力。因此，本发明人通过亲水性涂料为物体表面制备静电耗散或导静电涂层，能即时消除物体表面与流动空气摩擦时产生的静电，从微观上就使物体表面丧失对各类污垢的吸引力，致使污垢很难附着到物体表面，从而实现物体表面随时能保持干净的即时自清洁效果，无需水、光照等外在条件就能全天候发挥自清洁功能。

本发明是通过下述具体技术方案实现的：配制一种自清洁纳米涂料，当其涂覆到物体表面并且固化时，为制品提供的亲水性无机透明涂层，使制品能即时消除静电并实现表面即时自清洁。这种涂料的成分为：