【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能涂层制备/构筑，具体涉及一种透明图案化自修复自清洁涂层及制备方法。
技术介绍
1、目前，光学显示器件界面在服役过程中经常会因为机械擦/刮伤而导致光学性能削弱和服役期降低。例如，采用传统光学无机玻璃基板和有机玻璃基板的智能手机屏幕，特种光学镜头和光学镜片等在使用过程中如果受到机械损伤，会引发透光率降低和表面防护功能失效，进而导致光学器件服役期缩短，且其修复存在着制备工艺复杂，技术瓶颈高等关键科学问题。因此，基于光学显示器件表面机械损伤的危害性以及难修复性，发展透明、自修复及长效工程服役性(强界面粘附，表面防污性等)的表面防护技术具有重要的科学意义与潜在的应用价值。
2、高分子涂层技术协同灵活的分子设计可赋予材料特殊的功能和便捷的施工性，是实现高光学透明性、多重自修复性和表面防污性的有效技术之一。当前，为使光学透明涂层在使用过程中受摩擦磨损、冲击破损时不影响其光学透明性和服役工程性能，常用的解决策略是利用自修复特性协同特殊功能材料实现优异的光学透明性与长效的工程自清洁性能。但目前的自修复聚合物面临着多重自修复后工程性能(界面粘附，表面防污性等)削弱的技术瓶颈，导致其在光学镜头、触摸屏、透明光学器件等表面防污方面的实际应用中受到了一定的限制。比如，中国专利技术专利cn115262231a提出了用梳状疏水自修复聚氨酯和石榴形磁性二氧化硅纳米球改性石墨烯共混后制备超疏水自清洁复合织物涂层。虽然该超疏水涂层具有极佳的自清洁特性，但在机械损伤-多重自修复后无法保证其仍能保持极低的接触角滞后(自清洁特性)。专利cn
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提出了一种简便、成本低廉、透明度较高的图案化自修复自清洁高分子涂层的制备方法，可实现界面的长效自清洁防污，维持清晰的光学透明性，并可实现光学玻璃器件机械损伤的自修复，具有广阔的应用前景。
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
3、本专利技术公开了一种透明图案化自修复自清洁涂层的制备方法，该方法包括以下步骤：
4、s1、将3-巯丙基三甲氧基硅烷溶解于甲醇-盐酸混合溶剂中，经脱水缩合后制得笼状倍半硅氧烷(poss-sh8)；
5、s2、将笼状倍半硅氧烷晶体、二乙二醇单乙烯基醚和光引发剂2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮溶解于四氢呋喃溶剂中，经氮气鼓泡脱气后，在紫外灯照射下通过巯基-烯点击反应后制备得到羟基官能化笼状倍半硅氧烷(poss-oh8)；
6、s3、将羟基官能化聚二甲基硅氧烷和催化剂溶解于有机溶剂中，然后逐滴加入异佛尔酮二异氰酸酯，滴加后通过聚合加成反应得到聚氨酯预聚体(pdms-pu)溶液；
7、s4、将s2的羟基官能化笼状倍半硅氧烷加入s3的聚氨酯预聚体溶液中，经反应制得无机-有机杂化聚氨酯聚合物poss-ppu；
8、s5、将poss-ppu溶于丙酮和乙酸乙酯混合溶剂中制成涂料，然后将所得涂料滴涂在样品表面，常温固化后即得到透明图案化自修复自清洁涂层。
9、本专利技术先利用官能化三甲基硅氧烷经水解缩合法制得笼状倍半硅氧烷(poss-sh8)，再经巯基-烯点击化学反应制成羟基官能笼状倍半硅氧烷(poss-oh8)，然后通过羟基官能化聚二甲基硅氧烷、异佛尔酮二异氰酸酯和引发剂经聚合加成反应制备聚氨酯预聚体(pdms-pu)溶液，然后使poss-oh8与pdms-pu反应制成无机-有机杂化聚氨酯聚合物(poss-ppu)，将poss-ppu制成涂料后滴涂在样品表面并常温固化即可制得透明图案化自修复自清洁涂层。本专利技术方法简便、成本低廉，同时制得的涂层可实现界面的长效自清洁防污，维持清晰的光学透明性，并可实现光学玻璃器件机械损伤的自修复，具有广阔的应用前景。
10、优选地，s1所述脱水缩合的反应温度为80-100℃，时间为40-60小时。
11、优选地，s1所述甲醇与盐酸的体积比为10-15：1，所述3-巯丙基三甲氧基硅烷与甲醇-盐酸混合溶剂的体积比为1:2-3。
12、优选地，s2中，所述二乙二醇单乙烯基醚选自乙二醇乙烯醚，所述笼状倍半硅氧烷与二乙二醇单乙烯基醚的摩尔比为1：8-8.5，所述光引发剂的质量分数为笼状倍半硅氧烷质量的1-2％。
13、优选地，s2中，反应的温度为室温，时间为0.5-1.5小时；紫外灯照射的波长为365nm,功率为40-60w。
14、优选地，s3中，所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡(dbtdl)，所述羟基官能化聚二甲基硅氧烷与异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为1：2.2-3，所述催化剂的质量分数为羟基官能化聚二甲基硅氧烷质量的0.5-1.5％。
15、优选地，s3所述聚合加成反应的温度为65-80℃，时间为2-12小时。
16、优选地，s3所述有机溶剂选自色谱纯等级的甲醇、二甲基乙酰胺、丙酮、四氢呋喃或乙酸乙酯。
17、优选地，s4中，所述羟基官能化笼状倍半硅氧烷的质量分数为聚氨酯预聚体溶液的5-10％；反应的温度为40-60℃，反应时间为1-8小时。
18、本专利技术还公开了采用上述制备方法制备所得的透明图案化自修复自清洁涂层。
19、本专利技术所得涂层的透光度可达81.3％(波长为550nm)，wca＝95°，cah＝18°，于无机裸玻璃基材和有机聚碳酸酯基材上的界面粘附强度约为2.37mpa和12.01mpa。在酸、碱、盐、墨水、橙汁和牛奶饮品等污损介质模拟运动测试中证明其具有优异的自清洁防污特性。机械损伤涂层表面后，可利用乙醇，乙酸乙酯等溶剂辅助自修复，并仍然能保持优异的光学透明性和防污性能。
20、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
21、本专利技术公开了一种透明图案化自修复自清洁涂层的制备方法，先利用官能化三甲基硅氧烷通过水解缩合法制备笼状倍半硅氧烷(poss-sh8)，并利用巯基-烯点击化学反应快速制备羟基官能笼状倍半硅氧烷(poss-oh8)。同时利用羟基官能化聚二甲基硅氧烷、异佛尔酮二异氰酸酯和少量引发剂在氮气保护环境和加热条件下经聚合加成反应制备聚氨酯预聚体(pdms-pu)溶液，然后再将poss-oh8溶液与pdms-pu溶液反应后得到无机-有机杂化聚氨酯聚合物(poss-ppu)，最后将poss-ppu制成涂料并滴涂在样品表面，经常温固化即制得透明图案化自修复自清洁涂层。本专利技术利用poss-ppu采用传统的滴涂成膜工艺协同常温固化构筑的图案化自修复聚合物涂层具备可靠的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种透明图案化自修复自清洁涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种透明图案化自修复自清洁涂层的制备方法，其特征在于，S1所述脱水缩合的反应温度为80-100℃，时间为40-60小时。
3.根据权利要求1所述的一种透明图案化自修复自清洁涂层的制备方法，其特征在于，S1所述甲醇与盐酸的体积比为10-15：1，所述3-巯丙基三甲氧基硅烷与甲醇-盐酸混合溶剂的体积比为1:2-3。
4.根据权利要求1所述的一种透明图案化自修复自清洁涂层的制备方法，其特征在于，S2中，所述二乙二醇单乙烯基醚选自乙二醇乙烯醚，所述笼状倍半硅氧烷与二乙二醇单乙烯基醚的摩尔比为1：8-8.5，所述光引发剂的质量分数为笼状倍半硅氧烷质量的1-2％。
5.根据权利要求1所述的一种透明图案化自修复自清洁涂层的制备方法，其特征在于，S2中，反应的温度为室温，时间为0.5-1.5小时；紫外灯照射的波长为365nm,功率为40-60W。
6.根据权利要求1所述的一种透明图案化自修复自清洁涂层的制备方法，其特征在于，S3中，所述催化
7.根据权利要求1所述的一种透明图案化自修复自清洁涂层的制备方法，其特征在于，S3所述聚合加成反应的温度为65-80℃，时间为2-12小时。
8.根据权利要求1所述的一种透明图案化自修复自清洁涂层的制备方法，其特征在于，S3所述有机溶剂选自色谱纯等级的甲醇、二甲基乙酰胺、丙酮、四氢呋喃或乙酸乙酯。
9.根据权利要求1所述的一种透明图案化自修复自清洁涂层的制备方法，其特征在于，S4中，所述羟基官能化笼状倍半硅氧烷的质量分数为聚氨酯预聚体溶液的5-10％；反应的温度为40-60℃，反应时间为1-8小时。
10.采用权利要求1-9任一项所述的制备方法制备所得的透明图案化自修复自清洁涂层。
...【技术特征摘要】
1.一种透明图案化自修复自清洁涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种透明图案化自修复自清洁涂层的制备方法，其特征在于，s1所述脱水缩合的反应温度为80-100℃，时间为40-60小时。
3.根据权利要求1所述的一种透明图案化自修复自清洁涂层的制备方法，其特征在于，s1所述甲醇与盐酸的体积比为10-15：1，所述3-巯丙基三甲氧基硅烷与甲醇-盐酸混合溶剂的体积比为1:2-3。
4.根据权利要求1所述的一种透明图案化自修复自清洁涂层的制备方法，其特征在于，s2中，所述二乙二醇单乙烯基醚选自乙二醇乙烯醚，所述笼状倍半硅氧烷与二乙二醇单乙烯基醚的摩尔比为1：8-8.5，所述光引发剂的质量分数为笼状倍半硅氧烷质量的1-2％。
5.根据权利要求1所述的一种透明图案化自修复自清洁涂层的制备方法，其特征在于，s2中，反应的温度为室温，时间为0.5-1.5小时；紫外灯照射的波长为365nm,功率为40-60w。
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