【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于涂层材料领域，具体包含一种具有长效防雾的复合涂层及其制备方法和应用。
技术介绍
1、雾会引起图像的扭曲，严重影响透明设备的正常使用，甚至会对我们的健康和安全构成潜在风险，因此开发有效的防雾技术十分关键。根据是否需要外界输入能量将目前的防雾技术分为主动和被动两类。被动防雾基于表面润湿性构建超疏水、超亲水或吸湿性表面，虽然零能耗，但超疏水表面仅对微米级的大水滴有效，且结构设计复杂。超亲水表面容易受外界污染，时效性短。吸湿性涂层依靠富含极性基团的聚合物分子间或者分子内的氢键相互作用来达到防雾的效果，但因其吸水能力有限，如果被吸入的雾滴不能及时蒸发，不仅会影响涂层的防雾性能，在低温环境下还可能结霜结冰，也不能做到长效耐用。
2、主动防雾则是根据热力学原理，利用外部输入的能量加热表面，能够从根本上解决雾化问题。但这种方法需要额外的设备并消耗电力等能源，与节能环保的要求相悖。最近，一种很有前途的新策略是利用光热材料将太阳能转换为热能，有望应用于防雾涂层领域。但大多数光热材料表现出对太阳光的全光谱吸收，与防雾所要求的高透明度相矛盾。此外，由于光热表面在光照下的升温需要一定的时间，因此在光照初期并不能及时抵御雾的凝结。由此可见，无论是主动还是被动的防雾技术，均存在一定的缺陷。因此，亟待开发一种新型的长效防雾技术。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述问题，本专利技术的第一个目的在于提供一种具有长效防雾的复合涂层。所述复合涂层兼具高透明度和良好的光热性能，在太阳光驱动下
2、本专利技术的第二个目的在于提供一种制备如上所述的复合涂层的制备方法。
3、本专利技术的第三个目的在于提供一种利用如上所述的复合涂层在防雾领域中的应用。
4、为实现上述第一个目的，本专利技术所采用的技术方案包括：
5、本专利技术公开一种具有长效防雾的复合涂层，所述复合涂层包括依次设置的具有光热转换性能的光热层，以及具有吸湿功能的吸湿层；
6、所述光热层包括铯钨青铜纳米颗粒。
7、本专利技术提供的复合涂层用以解决单一吸湿性涂层防雾时效性短的问题以及单一光热涂层防雾滞后的问题，有效结合了主动和被动的防雾模式，一旦开始起雾，可以利用位于外侧的吸湿层吸收凝结的雾滴，在无太阳光或刚暴露在太阳光下时达到初期防雾的效果，之后随着铯钨青铜纳米颗粒不断地将入射的太阳能迅速转化为热能，使凝结的雾滴蒸发，实现在太阳光驱动下的长效防雾效果，因此，本专利技术提供的复合涂层在汽车挡风玻璃、飞行器窗户、护目镜、建筑物玻璃等场景具有广阔的应用前景。
8、在本专利技术的技术方案中，筛选合适的光热材料尤为关键，不仅要关注光热材料的光热转化效率，这是直接影响雾滴蒸发速率的关键，更要关注光热材料的吸收光谱，如果吸收光谱不适合(例如全光谱吸收)，无法有效保证复合涂层的透光率，也会难以满足应用要求，最终通过大量实验筛选确定与本专利技术吸湿层所用材料相适应的光热材料为铯钨青铜纳米颗粒，这种相适应指的是光热材料转化得到的热能足以使雾滴的凝结和蒸发之间逐渐建立起一种动态平衡，使整个过程中不至于产生雾气，同时复合涂层可以保持较高的透光率。
9、进一步，所述铯钨青铜纳米颗粒为六方晶系，尺寸为10-100nm。
10、进一步，所述复合涂层中光热层的厚度为200-600nm，吸湿层的厚度为20-150μm；
11、所述复合涂层在400-720nm范围内的平均透光率≥60％，最高透光率达75％以上；
12、所述复合涂层的水接触角在800秒内由50-70°减小至20-40°。
13、为实现上述第二个目的，本专利技术所采用的技术方案包括：
14、本专利技术公开一种制备如上所述的复合涂层的制备方法，包括如下步骤：
15、1)制备光热层浆料：
16、在搅拌下将铯钨青铜纳米颗粒加入到溶剂中，经超声分散得到纳米粉体分散液；
17、取水性涂料乳液与去离子水混合得成膜剂；
18、将成膜剂与纳米粉体分散液进行混合，得到光热层浆料；
19、2)制备吸湿层浆料：
20、将第一组分和第二组分混合均匀，搅拌，超声或静置脱泡，得到吸湿层浆料；
21、其中，所述第一组分选自主链或侧链含有羟基的聚合物水溶液或者主链或侧链含有氨基的聚合物水溶液；
22、所述第二组分选自无机金属离子化合物溶液或者主链或侧链含有羧基的聚合物水溶液；
23、3)制备光热层：
24、在清洗干净的基底上涂覆步骤1)得到的光热层浆料，干燥，得到光热层；
25、4)制备复合涂层：
26、在步骤3)得到的光热层上再次涂覆步骤2)得到的吸湿层浆料，干燥后，即得。
27、进一步，步骤1)中，所述纳米粉体分散液中铯钨青铜纳米颗粒占15-25wt％；示例性地，所述纳米粉体分散液中铯钨青铜纳米颗粒可以占15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％、25wt％等等；
28、所述光热层浆料中铯钨青铜纳米颗粒占5-20wt％；示例性地，所述光热层浆料中铯钨青铜纳米颗粒可以占5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％等等。
29、进一步，步骤1)中，所述水性涂料乳液包括但不限于水性丙烯酸乳液、硅丙乳液和苯丙乳液中的一种。
30、进一步，所述成膜剂中，水性涂料乳液与去离子水的质量比为1:0-5；示例性地，所述成膜剂中，可以不含去离子水，当含有去离子水时，水性涂料乳液与去离子水的质量比可以为1:1、1:2、1:3、1:4、1:5等等。
31、进一步，所述第一组分中含有的聚合物包括但不限于聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙二醇的嵌段共聚物、聚乙烯胺和聚丙烯胺中的一种或多种；
32、无机金属离子化合物包括但不限于氯化铜、氯化锌和氯化铁等可与羟基氧上孤对电子形成配位键的化合物；
33、所述第二组分中含有的聚合物包括但不限于聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丁烯酸和聚戊烯酸中的一种或多种。
34、进一步，当吸湿层浆料是由第一组分中的聚合物和无机金属离子化合物溶液组成时，所述第一组分中含有的聚合物与无机金属离子化合物的摩尔比为10-50:1；示例性地，所述第一组分中含有的聚合物与无机金属离子化合物的摩尔比可以为10:1、20:1、30:1、40:1、50:1等等。
35、进一步，当吸湿层浆料是由第一组分中的聚合物和第二组分中的聚合物组成时，所述第一组分中含有的聚合物与第二组分中含有的聚合物的摩尔比为1-50:1；示例性地，所述第一组分中含有的聚合物与第二组本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有长效防雾的复合涂层，其特征在于，所述复合涂层包括依次设置的具有光热转换性能的光热层，以及具有吸湿功能的吸湿层；
2.根据权利要求1所述的复合涂层，其特征在于，所述铯钨青铜纳米颗粒为六方晶系，尺寸为10-100nm。
3.根据权利要求1所述的复合涂层，其特征在于，所述复合涂层中光热层的厚度为200-600nm，吸湿层的厚度为20-150μm；
4.如权利要求1-3任一项所述的复合涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述纳米粉体分散液中铯钨青铜纳米颗粒占15-25wt％；所述光热层浆料中铯钨青铜纳米颗粒占5-20wt％。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述水性涂料乳液选自水性丙烯酸乳液、硅丙乳液和苯丙乳液中的一种；
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一组分中含有的聚合物选自聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙二醇的嵌段共聚物、聚乙烯胺和聚丙烯胺中的一种或多种；
8.根据权利要求4所述的制备方
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述基底选自亚克力玻璃、汽车玻璃、窗户玻璃或设备用玻璃。
10.一种覆膜玻璃，其特征在于，在玻璃基底上涂覆有如权利要求1-3任一项所述的复合涂层，即得。
...【技术特征摘要】
1.一种具有长效防雾的复合涂层，其特征在于，所述复合涂层包括依次设置的具有光热转换性能的光热层，以及具有吸湿功能的吸湿层；
2.根据权利要求1所述的复合涂层，其特征在于，所述铯钨青铜纳米颗粒为六方晶系，尺寸为10-100nm。
3.根据权利要求1所述的复合涂层，其特征在于，所述复合涂层中光热层的厚度为200-600nm，吸湿层的厚度为20-150μm；
4.如权利要求1-3任一项所述的复合涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述纳米粉体分散液中铯钨青铜纳米颗粒占15-25wt％；所述光热层浆料中铯钨青铜纳米颗粒占5-2...
【专利技术属性】
技术研发人员：贺军辉，马进越，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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