[发明专利]一种紫外光固化的疏水性透明涂层及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种紫外光固化的疏水性透明涂层及其制备方法与应用。该制备方法是先用溶胶凝胶法制备纳米二氧化硅溶胶，然后添加1,1,3,3‑四甲基‑1,3‑二乙烯硅氮烷进行原位疏水改性，接着在真空条件下干燥除去大部分的水分和小分子物质得到浓缩的二氧化硅溶胶，最后再加入一定量光引发剂后旋涂在玻璃表面，在紫外光作用下固化成涂层，并在烘箱中高温放置一段时间。本发明先制备改性二氧化硅溶胶，再制备疏水性透明涂层。本发明在玻璃表明进行旋涂形成涂层，使玻璃表面同时具有疏水特性和透明特性。本发明制备工艺简单，比较适合大规模工业化应用，并且可以用于挡风玻璃、护目镜、显示屏等上面，具有一定的商业价值。

技术领域

本发明涉及疏水涂层材料的技术领域，具体涉及一种紫外光固化的疏水性透明涂层及其制备方法与应用。

背景技术

随着仿生学的不断发展，自然界中各种动植物的奇妙结构不断被人们所研究。受荷叶表面微纳米乳突结构的启发，在仿生原理的指导下，人们制备出类似的微纳米粗糙结构表面，这种表面具有超疏水以及自清洁的特性。近几十年来，超疏水表面的研究得到了极大的发展，科研人员从理论分析出发，通过实验积累了大量的经验，已经能用多种方法制备出具有超疏水表面的材料，如McCathy利用光刻蚀法制备出具有微米级柱状阵列的硅表面，再以硅烷化试剂进行疏水处理而得到超疏水表面。

对于挡风玻璃、护目镜、显示屏等光学设备领域，在要求表面具有超疏水特性的同时，还要求其具有高透明度。比如，超疏水涂层在太阳能电池板的设计中起着至关重要的作用，太阳能电池板已成为城市和农村住房最有前景的可持续能源之一。太阳能系统的效率很大程度上受入射到光伏电池上的辐射量的影响。在太阳能电池板中，硅太阳能电池阵列被放置在玻璃后面。但由于各种环境因素，玻璃经常变脏，这严重影响了太阳能电池利用阳光的效率，与污染的太阳能电池板相比，清洁的太阳能电池板能产生更多的能量。

然而，要创造一个透明的超疏水表面并不容易，因为决定超疏水涂层的粗糙度与透明度具有竞争性。固体表面粗糙结构主要通过两种方式对可见光透过性产生影响: 一是表面粗糙度大于入射光波长时对可见光的反射作用，二是光散射损失。

发明内容

本发明的目的是解决现有的防水涂层透明度不高的技术问题，而提供一种紫外光固化的疏水性透明涂层及其制备方法与应用。本发明采用溶胶凝胶法，通过控制二氧化硅颗粒的大小及分散性，使之同时兼具良好的透明度和疏水性。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案。

一种紫外光固化的疏水性透明涂层的制备方法，包括以下步骤：

（1）将无水乙醇、水和氨水搅拌混合均匀，得到混合液；

（2）将正硅酸乙酯滴加到步骤（1）所得的混合液中，在50℃～80℃下搅拌反应，得到纳米二氧化硅溶胶；

（3）将1,1,3,3-四甲基-1,3-二乙烯硅氮烷（DVTMDS）滴加到步骤（2）所得的纳米二氧化硅溶胶中，在40℃～60℃下搅拌反应，得到改性纳米二氧化硅溶胶；

（4）将步骤（3）所得的改性纳米二氧化硅溶胶干燥，得到改性浓缩纳米二氧化硅溶胶；

（5）将光引发剂2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮添加到步骤（4）所得的改性浓缩纳米二氧化硅溶胶中，混合均匀；

（6）将步骤（5）所得的混合液旋涂到玻璃表面，在紫外光作用下固化成涂层，烘干后得到疏水性透明涂层。

优选的，步骤（1）所述搅拌混合的温度为50℃～80℃，时间为10～20分钟。

优选的，步骤（2）中，搅拌反应3～6小时后再静置30分钟。

优选的，步骤（3）中，搅拌反应2～4小时后再静置30分钟。