一种超双疏防污透明涂层的制备方法技术

本发明专利技术属于涂料技术领域，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

【技术实现步骤摘要】
一种超双疏防污透明涂层的制备方法


[0001]本专利技术属于涂料
，具体涉及一种超双疏防污透明涂层的制备方法。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。

技术实现思路

[0004]为了解决
技术介绍
部分指出的技术问题，本专利技术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：
[0005](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。
[0006]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。
[0007](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。
[0008](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。
[0009]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。
[0010](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。
[0011]本专利技术的有益效果在于：
[0012]1、本专利技术制备过程简单，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。
[0013]2、本专利技术采用浸渍
‑
提拉法在玻璃两侧镀制单层透明涂层，所镀的涂层表面均匀，实验结果表明该膜层的最高透光率可达93.67％，满足了应用于太阳能电池、电脑、手机等光学器件的条件。
[0014]3、本专利技术制备的涂层不仅透光率高，且疏水疏油效果好，水接触角最高可达170
°
，乙二醇接触角最高可达150
°
，且滚动角均低于3
°
，达到超双疏效果。
[0015]4、涂层自清洁效果良好，只需少量的水，就能轻松带走表面砂粒，使涂层表面不留污渍，即使是乙二醇滴在涂层表面，也能轻松带走表面污渍，不沾表面。
[0016]5、涂层的防污性能良好，将其置于泥水中再拿出来，其表面也洁净如初，不带泥沙，即使是放在橙色的乙二醇中，其表面也未被染色，对于室外的应用有很大的发展前景。
附图说明：
[0017]图1为本专利技术实施例1所制涂层照片，是玻璃基板上制得的双疏透明涂层的可见光透光效果图，其表面上为左边第一个为水，第二个为乙二醇，第三个为甘油，第四个为大豆油。
[0018]图2为本专利技术实施例1得到的镀膜溶胶的透射电镜图片。
[0019]图3为本专利技术实施例1得到涂层与空白玻璃片的自清洁过程的对比。
[0020]图4为本专利技术实施例1得到涂层与空白玻璃片的防污效果图的对比。
[0021]图5为本专利技术实施例5得到的镀膜溶胶的透射电镜图片。
[0022]图6为本专利技术对比实施例4得到的ZS粒子的透射电镜图片。
具体实施方式
[0023]下面结合实施例对本专利技术做进一步描述，但不限于此。
[0024]实施例1
[0025](1)将ZnO分散到含有乙醇和氨水的混合溶液中，搅拌5min，慢慢滴加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。
[0026]其中，EtOH、TEOS和NH4OH的摩尔比为114:1:10.8，TEOS与ZnO的摩尔比为0.2。
[0027](2)将步骤(1)得到的样品加入0.2M盐酸水溶液中进行蚀刻，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。
[0028](3)将步骤(2)得到的样品与气相SiO2以质量比混合后，加入20ml乙醇中，超声分散10min至溶液均一。向溶液中添加160μL APTES，搅拌1h之后，再向溶液中添加160μL PFDTES，搅拌3h，得到最后的镀膜溶胶。
[0029]其中，SZS粒子与气相SiO2质量比为1:5(总质量为0.2g)混合。
[0030](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。涂层最高透光率为93.67％，平均透光率为92.12％。测得5μL水接触角为170
°
，乙二醇接触角为150
°
，且两者滚动角均小于3
°
，食用油接触角为146
°
。
[0031]实施例2
[0032](1)ZS粒子的制备步骤同实施例1。其中，EtOH、TEOS和NH4OH的摩尔比为114:1:10.8，TEOS与ZnO的摩尔比为0.2。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超双疏防污透明涂层的制备方法，其特征在于：所述制备方法具体步骤如下：(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，得到四边形中空ZS粒子；(2)将步骤(1)得到的ZS粒子加入盐酸水溶液中进行刻蚀，通过离心分离出以ZnO为模板的SiO2粒子，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SZS粒子与气相SiO2按照质量比混合后，加入乙醇或甲醇中，超声分散10min至溶液均一，向溶液中添加3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)，搅拌1h之后，再向溶液中添加1H，1H，2H，2H，全氟癸基三乙氧基硅烷(PFDTES)，搅拌3h，得到镀膜溶胶；(4)采用浸渍
‑
提拉法镀制涂层，得到超双疏防污透明涂层。2....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈若愚，石婷，贾倩，王红宁，刘小华，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：