维持交通标识线高反射率的方法、超疏水涂料及其应用

本发明属于超疏水材料，具体涉及一种维持交通标识线高反射率的方法、超疏水涂料及其应用。

背景技术：

1、近年来，智能驾驶与自动驾驶愈发普及，而智能驾驶对道路的识别主要依赖于车载摄像头，车载摄像头通过对交通标识线的反射，来识别并设计道路路线，进而实现辅助驾驶甚至全自动驾驶。然而当阴雨天气来临之时，交通标识线的表面就会由于雨水水膜的覆盖，使得车载摄像头难以接收到交通标识线的反射图像，因此就不能清晰且准确地识别交通标识线的位置，严重地影响智能驾驶的体验，甚至诱发交通安全事故的发生。

2、在阴雨天气的条件下，保持交通标识线表面的干燥与整洁是目前亟待解决的问题。近年来，超疏水材料因其独特的润湿性，能不断地排斥与表面接触的水，同时还能将表面灰尘及污渍及时从表面带离，因此近些年来广受人们的关注。然而传统的超疏水材料的制备工艺十分复杂，在需要复杂的微-纳复合结构的同时，还需要对表面进行复杂地低表面能修饰。且目前传统的超疏水材料的制备方法难以制备出良好的微-纳分型结构，这就导致超疏水材料的稳定性较差，其内部结构易发生破坏，进而失去超疏水性质。且现金的超疏水材料的制备工艺大多十分复杂、且造价高昂，耗费大量试剂，十分不利于环境保护和可持续发展，不符合绿色化学的理念和低碳生活的发展目标，因此难以得到广泛开发与应用。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种维持交通标识线高反射率的方法，目的是为了提高在阴雨天气中车载摄像头对交通标识线的识别率，保持交通标识线表面的反射率，提高车载摄像头对标识线的识别精度，优化驾驶员在阴雨天气下的智能驾驶体验。

2、为了实现其目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种维持交通标识线高反射率的方法，此方法采用气相沉积装置进行制备，此装置包括气相沉积室和两侧的储存室。沉积室与两侧的储存室通过玻璃管线连接，管线上分别设置有控气阀门。沉积室中配备有机械搅拌装置，并在其上设置了压力监测装置。该制备方法的特点在于以下步骤：

4、步骤a：取适量的微米或纳米级二氧化硅放置于中间的沉积室中，同时在两侧的储存室中分别加入适量的正硅酸四乙酯和氨水。

5、步骤b:打开连通导管上的两个控气阀门，由于化学气相沉积需要将整个装置内部维持一定负压，因此启动真空泵，将沉积室抽至真空状态，待压力稳定至负压值后关闭阀门。

6、步骤c：启动气相沉积室中的机械搅拌装置，使小烧杯内的二氧化硅颗粒得以分散，并以此作为原核诱导硅酸四乙酯水解并接枝二氧化硅颗粒的表面上，以便于形成微-纳复合结构。

7、步骤d：关闭搅拌装置一段时间后，解除沉积室中的负压，收集得到诱导生成的微-纳复合二氧化硅颗粒。

8、步骤e：将步骤d得到的颗粒放置于真空干燥箱内，并加入适量低表面能修饰剂，启动真空泵，将烘箱内部抽至真空后，保持负压与一定的反应时间之后。解除真空干燥箱中的负压状态，从烘箱中取出制备得到的颗粒。即可得到具有微-纳复合结构的超疏水颗粒。此外，用低表面能试剂修饰颗粒的方法也可采用液相法。但相较于气相法，液相法修饰效果稍差，且需要耗费大量溶剂，不利于环保与绿色化学的理念，因此优选的采用气相沉积，减少溶剂的使用与有害物质的产生。

9、步骤f：将步骤e中修饰好的颗粒与适合的溶剂以一定质量浓度比混合在一起，即可得到超疏水悬浮液。

10、优选的，二氧化硅粒径范围为1nm到10μm，优选为10nm到5μm。

11、优选的，步骤e中，低表面能修饰试剂可以采用全氟辛基三氯硅烷、全氟十二烷基三氯硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷、甲基三氯硅烷、十二烷基三氯硅烷、十八烷基三氯硅烷或十二烷基三乙氧基硅烷。

12、优选的，步骤f中，使用的溶剂可以是乙醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯以及正己烷的一种或几种的混合物。所得到的超疏水悬浮液的质量浓度范围为1-500mg/ml，优选为10-200mg/ml。

13、由此制备方法制备的可喷涂超疏水涂料，可在制备超疏水涂层中应用。

14、作为进一步优选的实施方案，本发明还将以上所述的一种维持交通标识线高反射率的方法应用于超疏水涂层的制备。

15、优选的，在进行超疏水涂层的制备时，将可喷涂超疏水涂料直接喷涂于交通标识线面漆的表面。

16、优选的，在将可喷涂超疏水涂料喷涂于交通标识线面漆的表面前，还包括制备底胶溶液并喷涂在交通标识线面漆的表面上。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

18、通过利用真空挥发正硅酸四乙酯和氨气，采用气相沉积的方式，制备得到微-纳复合结构的二氧化硅颗粒。本方法在纳米/微米级的二氧化硅表面实现了微-纳复合尺度的二级表面粗糙结构的原位生长，形成了复杂的微-纳复合分形结构。将制备的涂层喷涂到目前常用的交通标识线漆的表面，其具有优异的超疏水性和自清洁性质，保持交通标识线表面的干燥，大大提升了车载摄像头在阴雨天气条件下，对交通标识线的识别成功率，明显提升了智能驾驶体验，降低了智能驾驶诱发交通事故的可能性。且该涂层的制备过程十分简单、绿色环保，有机溶剂及化学试剂的使用量大大减少，有利于环境保护，符合绿色化学的理念。

技术特征：

1.一种维持交通标识线高反射率的方法，其特征在于，以微米或纳米级二氧化硅颗粒、正硅酸四乙酯和氨水为原料，利用气相沉积的方式，制备具有复合微-纳结构的二氧化硅颗粒；制备过程中通过调节气相沉积室内的压力，促进硅酸四乙酯与氨水不断地挥发，当左右两储存室中的试剂的挥发量趋于恒定，控制阀门并启动沉积室内的搅拌装置，在搅拌装置的作用下纳米级的二氧化硅会不断分散，并以此作为诱导聚集体结构形成的原核，进而制备得到微米-纳米复合结构的二氧化硅颗粒；将微米-纳米复合结构的二氧化硅颗粒制备成可喷涂超疏水涂料，喷涂在交通标识线漆面上。

2.根据权利要求1所述的维持交通标识线高反射率的方法，其特征在于，气相沉积装置包括气相沉积室和两侧的储存室；气相沉积室与两侧的储存室通过玻璃管线连接，玻璃管线上分别设置有控气阀门；气相沉积室中配备有机械搅拌装置，机械搅拌装置上设置了压力监测装置。

3.根据权利要求1所述的维持交通标识线高反射率的方法，其特征在于，制备具有复合微-纳结构的二氧化硅颗粒的步骤包括：

4.根据权利要求1所述的维持交通标识线高反射率的方法，其特征在于，二氧化硅粒径范围为1nm到10μm。

5.根据权利要求3所述的维持交通标识线高反射率的方法，其特征在于，步骤e中，低表面能修饰试剂为全氟辛基三氯硅烷、全氟十二烷基三氯硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷、甲基三氯硅烷、十二烷基三氯硅烷、十八烷基三氯硅烷或十二烷基三乙氧基硅烷中的至少一种。

6.根据权利要求3所述的维持交通标识线高反射率的方法，其特征在于，步骤f中，使用的溶剂为乙醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯以及正己烷的一种或几种的混合物；所得到的超疏水悬浮液的质量浓度范围为1-500mg/ml。

7.根据权利要求1-6任一项所述的维持交通标识线高反射率的方法制备的超疏水涂料。

8.权利要求7所述的超疏水涂料在制备超疏水涂层中应用。

技术总结本发明提供了一种维持交通标识线高反射率的方法、超疏水涂料及其应用，属于超疏水材料技术领域。本发明使得交通标识线在阴雨天气时，表面上雨水由于超疏水涂层对水排斥作用，使得雨水能快速地从表面离去，并带走表面吸附的灰尘与污渍，保持了交通标识线表面的干燥，进而提高智能驾驶汽车系统摄像头对交通标识线的捕捉精准度，维持交通标识线的高反射率。该涂层制备工艺简单，将制备好的具有微‑纳复合结构的二氧化硅颗粒与适量的乙醇混合后，用喷枪喷涂即可实现良好的超疏水效果。且颗粒的制备过程简单，能大大减少溶剂与催化剂的使用。由于颗粒具备微‑纳复合的多级结构，其机械强度与耐久性也相较于目前商用涂料有着显著地提升。技术研发人员：王德辉,刘祯达,邓旭,周昱受保护的技术使用者：电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11