[发明专利]一种超双疏防污透明涂层的制备方法

说明书

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种超双疏防污透明涂层的制备方法：首先通过溶胶‑凝胶法制备了四边形中空二氧化硅粒子，然后将其与气相二氧化硅混合，构造出一个具有凹入微孔的粗糙结构，在硅烷偶联剂的作用下，使用1H，1H，2H，2H，全氟癸基三乙氧基硅烷对其进行改性，得到超双疏防污透明涂层。本发明制备的涂层表现出较好的透光率，且同时具备超双疏、自清洁、防污等优良性能，制备工艺简单、可扩展、成本低，在太阳能、建筑玻璃、光学设备等应用中具有很大的前景。

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种超双疏防污透明涂层的制备方法。

背景技术

现如今，材料表面遭受着各种各样的污染问题，生活中常见的建筑物墙壁、容器表面、汽车玻璃、以及电脑和手机等光学表面上防污都引起了相当大的关注。太阳能光伏电池板长期使用会造成灰尘和大气污染物在其表面堆积，从而导致透光率下降而对其性能产生影响。对于一些精密的光学仪器，在使用过程中表面会吸附一些水渍、粉尘等污染物，这将严重影响其性能。因此，具有双疏性、自清洁性的防污透明涂层的研究具有显著的实际意义。

研究表明，制备超双疏表面时粗糙度和低表面能是必要的，但高的表面粗糙度和高的透明性在涂层结构上的要求又是相互矛盾的。将表面粗糙度增加到微米级会阻碍光学透明性，而将粗糙度降低到纳米级虽然降低了光散射，增加了透光率，但是涂层各方面性能会大幅下降。因此，以简单而又低成本的方式制备出超双疏透明涂层，且制备的涂层具有良好的自清洁、防污性能以抵抗恶劣的环境条件来应用于实际具有极大的挑战性。

发明内容

为了解决背景技术部分指出的技术问题，本发明提供了一种超双疏防污透明涂层的制备方法：通过溶胶-凝胶法制备了四边形中空二氧化硅粒子，然后将其与气相二氧化硅混合，构造出一个具有凹入微孔的粗糙结构，使其在具有一定粗糙度的情况下还具有一定的孔隙率，在硅烷偶联剂的作用下，使用1H，1H，2H，2H，全氟癸基三乙氧基硅烷对其进行改性，得到超双疏防污透明涂层。制备方法简单、成本低且性能好。制备的主要步骤如下：

(1)将氧化锌(ZnO)分散到含有乙醇(EtOH)和氨水(NH₄OH)的混合溶液中，搅拌5min，慢慢滴加正硅酸四乙酯(TEOS)，在51℃下搅拌4h，最后通过离心将ZnO/SiO₂核壳结构分离出来，并用乙醇和蒸馏水洗涤3次，通过控制TEOS与ZnO的摩尔比，得到ZS粒子。

其中，EtOH、TEOS和NH₄OH的摩尔比为114:1-3:5.4-10.8，TEOS与ZnO的摩尔比为0.2-0.7。

(2)将步骤(1)得到的样品加入0.2M盐酸水溶液中进行刻蚀，直至溶液由乳白色变为半透明后，通过离心将以ZnO为模板的SiO₂粒子分离出来，并用蒸馏水和乙醇洗涤至上清液为中性，得到SZS粒子。

(3)将步骤(2)得到的样品与气相SiO₂以质量比混合后，加入乙醇或甲醇中，超声分散10min至溶液均一。向溶液中添加160μL 3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)，搅拌1h之后，再向溶液中添加160μL 1H，1H，2H，2H，全氟癸基三乙氧基硅烷(PFDTES)，搅拌3h，得到最后的镀膜溶胶。

其中，SZS粒子与气相SiO₂以质量比1:3-1:7(总质量为0.2g)混合，乙醇或甲醇的加入量为20ml。

(4)采用浸渍-提拉法镀制涂层，将镀制好的样品置于80℃的烘箱中干燥2h，得到最后的超双疏防污透明涂层。

本发明的有益效果在于：

1、本发明制备过程简单，不需要严格的工艺条件和昂贵的设备，且成本低，不需要消耗大量时间，制备出了一个具有凹入微孔的粗糙结构，提高了表面粗糙度，在构建双疏涂层上具有明显优势。