一种透明耐磨无氟自洁涂层的制备方法

本发明属于超疏水涂层制备，具体涉及一种透明耐磨无氟自洁涂层的制备方法。

背景技术：

1、透明超疏水涂层因其自洁性能在汽车挡风玻璃、太阳能电池板、护目镜及电子设备窗户等领域有潜在应用。超疏水表面是由具有特殊微纳米结构的粗糙表面和低表面能结合而成的。研究人员采用电泳沉积技术、电化学模板、阳离子诱导相分离法等构造纳米级多孔结构，获得透明超疏水涂层。然而，同时实现透明和耐磨损的超疏水表面仍是一个挑战。透明度和表面粗糙度通常是竞争性关系，当表面粗糙度降低时，光的漫反射减少，透明度增加，但疏水性降低。此外，由于纳米粒子与基底间的弱相互作用，粗糙表面结构容易被破坏，从而导致超疏水性丧失。为了提高涂层的耐磨损性能，现有的技术通常采用有机材料和无机纳米颗粒相结合，利用氟烷基硅烷功能化无机纳米颗粒，来提高涂层与玻璃基底间的附着力和构建超疏水微纳结构，但其透明性往往不佳，且氟硅烷对环境不友好。中国专利cn113578705a公开了一种耐磨超疏水纳米复合涂层的制备方法，所制备的复合涂层具有很好的耐磨性，但其制备涂层时引入的氟硅烷，具有毒性，且不透明，不利于有透光性要求的应用场景。

技术实现思路

1、针对现有技术中的不足与难题，本发明旨在提供一种透明耐磨无氟自洁涂层的制备方法。

2、本发明通过以下技术方案予以实现：

3、一种透明耐磨无氟自洁涂层的制备方法，包括以下步骤：

4、1)将乙烯丙烯酸共聚物、四氢呋喃与乙酸丁酯溶液搅拌混合溶解后制得基膜溶液；

5、2)将环氧树脂、聚酰胺混合均匀并用乙酸乙酯和乙酸丁酯混合溶剂进行稀释，再加入纳米填料搅拌混合后制得粘结溶液；

6、3)另取2)中所述纳米填料溶解于异丙醇中，分散制得疏水溶液；

7、4)将玻璃基底依次浸没于所述基膜溶液、所述粘结溶液和所述疏水溶液并干燥固化后制得透明耐磨无氟自洁涂层。

8、进一步的，所述步骤1)中乙烯丙烯酸共聚物中丙烯酸含量为10～20％。

9、进一步的，所述步骤2)中所述纳米填料为疏水气相纳米二氧化硅颗粒。

10、进一步的，所述步骤2)中乙酸乙酯和乙酸丁酯混合溶剂的体积配比为1∶5，优选为1∶3。

11、进一步的，所述步骤2)中所述纳米填料的添加量为3mg/ml～4mg/ml。

12、进一步的，所述疏水气相纳米二氧化硅颗粒为六甲基二硅胺烷改性的疏水气相二氧化硅纳米粒子。

13、进一步的，所述步骤4)中所述玻璃基底浸没于所述基膜溶液和所述粘结溶液中的时间均不少于10s，所述玻璃基底浸没于所述疏水溶液中的时间不低于120min。

14、进一步的，所述步骤4)中所述干燥固化温度均为70～80℃。

15、与现有技术相比，有益效果：

16、(1)本发明通过采用具有优良粘结性和韧性的低折射率乙烯丙烯酸共聚物作为底层，显著增强了涂层与玻璃基底之间的粘附力，提高了耐磨性。

17、(2)本发明通过在环氧树脂粘结层中引入疏水二氧化硅纳米粒子，增加了二氧化硅纳米粒子与环氧树脂之间的交联位点，在增强了涂层耐磨性的同时与顶层二氧化硅疏水层形成折射率梯度，改善了自洁涂层的透明性。

18、(3)本发明方法所制备的透明耐磨无氟自洁涂层，在300～1200nm波长范围内的平均透过率达91％以上，最大透过率达93％以上，表面疏水角高达160°，具有自洁性能，且透明耐磨无氟自洁涂层无毒无害，对人体和环境友好。

技术特征：

1.一种透明耐磨无氟自洁涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种透明耐磨无氟自洁涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中乙烯丙烯酸共聚物中丙烯酸含量为10～20％。

3.根据权利要求1所述的一种透明耐磨无氟自洁涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中所述纳米填料为疏水气相纳米二氧化硅颗粒。

4.根据权利要求1所述的一种透明耐磨无氟自洁涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中乙酸乙酯和乙酸丁酯混合溶剂的体积配比为1∶5。

5.根据权利要求1所述的一种透明耐磨无氟自洁涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中所述纳米填料的添加量为3mg/ml～4mg/ml。

6.根据权利要求3所述的一种透明耐磨无氟自洁涂层的制备方法，其特征在于：所述疏水气相纳米二氧化硅颗粒为六甲基二硅胺烷改性的疏水气相二氧化硅纳米粒子。

7.根据权利要求1所述的一种透明耐磨无氟自洁涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤4)中所述玻璃基底浸没于所述基膜溶液和所述粘结溶液中的时间均不少于10s，所述玻璃基底浸没于所述疏水溶液中的时间不低于120min。

8.根据权利要求1所述的一种透明耐磨无氟自洁涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤4)中所述干燥固化温度均为70～80℃。

技术总结本发明涉及了一种透明耐磨无氟自洁涂层的制备方法，1)基膜溶液的配制：将乙烯丙烯酸共聚物溶解于四氢呋喃中并搅拌，再加入乙酸丁酯并搅拌；2)粘结溶液配制：将环氧树脂和聚酰胺混合均匀并用乙酸乙酯和乙酸丁酯混合溶剂进行稀释，再加入疏水气相纳米二氧化硅颗粒混匀；3)疏水溶液配制：将疏水气相纳米二氧化硅颗粒溶解于异丙醇中，分散。本发明以乙烯丙烯酸共聚物作为增强附着力的底层，以环氧树脂作为增强结合力的中间层，以疏水二氧化硅纳米粒子为顶层，并在中间层中加入疏水二氧化硅纳米粒子，与顶层构成折射率梯度，再以无氟六甲基二硅胺烷功能化的二氧化硅对顶层进行同质超疏水处理，获得透明耐磨无氟超疏水自洁涂层。技术研发人员：孙喜莲,周浪,岳之浩,魏秀琴,张纪魁,夏炜,刘耀凯受保护的技术使用者：南昌大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11