一种玻璃或PET表面自清洁超疏水涂层及其制备方法

本发明涉及自清洁材料，更具体的说是涉及一种玻璃或pet表面自清洁超疏水涂层及其制备方法。

背景技术：

1、随着能源枯竭和环境危机，太阳能产业得以兴起。对于太阳能电池，为了提升机械稳定性并作为污染物的屏障，通常会有一层玻璃盖板，但长时间之后，在盖板上会积聚灰尘等各种污染物，这些积聚在盖板上的污染物会影响光电转换效率，从而降低太阳能电池效率，而利用超疏水涂层，我们可以实现对玻璃表面污染的自清洁。

2、对于超疏水涂层，它的表面粘附力和摩擦系数都较低，污染颗粒与表面之间的界面面积就会非常小，从而导致附着力降低，当有水滴落在涂层上时，污染容易随着水滴滚离表面，从而实现自清洁。

3、中国发明专利cn115785761b公开了一种氟化环氧树脂涂料的制备方法及氟化环氧树脂涂料，方法具体包括：先制备带有支化氟代烷烃链的氟化硫代内酯预聚物，令其与胺类固化剂和环氧树脂均匀分散，即得到氟化环氧树脂涂料溶液。将制得的氟化环氧树脂涂料喷涂或涂刷于基材表面，自然晾干后于120℃固化2小时，即获得氟化环氧防污涂层。这类传统的氟化环氧树脂涂层可以兼顾环氧树脂的高坚固性和液体排斥性，但存在以下缺点：耐候性、透光性差；氟含量高会影响环境和身体健康；对基底的附着力低；低表面张力的化学物质会自发迁移到表面。

4、因此，如何改良涂层，研发一种玻璃或pet表面自清洁超疏水涂层及其制备方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种玻璃或pet表面自清洁超疏水涂层及其制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种玻璃或pet表面自清洁超疏水涂层的制备方法，包括如下步骤：

4、(1)将dl-高半胱氨酸硫内酯盐酸盐加入nahco3溶液中搅拌，然后加入丙烯酰氯继续搅拌，再加入饱和氯化钠溶液和乙酸乙酯进行萃取，过滤得到有机相，将有机相用mgso4干燥后，利用旋蒸进行重结晶，得到硫内酯丙烯酰胺(tlaam)；

5、(2)将硫内酯丙烯酰胺溶于丙酮粉中，加入1h，1h，2h，2h-全氟癸基丙烯酸酯和184光引发剂后通过紫外灯照射并搅拌，得到前驱体三-(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸盐(ttfp)溶液；

6、(3)将4,4'-二氨基二苯甲烷(dadcm)溶于四氢呋喃中，加入步骤(2)得到的前驱体三-(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸盐溶液和1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(dbu)，避光处理后搅拌，搅拌后加入γ-缩水甘油醚氧硅丙基倍半氧烷(gposs)继续搅拌，得到涂层材料；

7、(4)将涂层材料涂在基材表面，加热固化，得到所述玻璃或pet表面自清洁超疏水涂层。

8、进一步，步骤(1)中，dl-高半胱氨酸硫内酯盐酸盐、nahco3和丙烯酰氯的质量比为(5-8):(18-20):(6-10)。

9、采用上述进一步技术方案的有益效果：获得的硫内酯丙烯酰胺(tlaam)的产率在一个较高的水平。

10、优选地，步骤(1)中，dl-高半胱氨酸硫内酯盐酸盐、nahco3和丙烯酰氯的质量比为7:8.3。

11、进一步，步骤(1)中，丙烯酰氯、mgso4和饱和氯化钠溶液、乙酸乙酯质量体积比为(6-10)g:(10-30)g:100ml:(100-200)ml。

12、优选地，步骤(1)中，丙烯酰氯、mgso4和饱和氯化钠溶液、乙酸乙酯质量体积比为8.3g:30g:100ml:200ml。

13、进一步，步骤(1)中，加入饱和氯化钠溶液和乙酸乙酯进行萃取后，重复加入乙酸乙酯操作，再萃取两次。

14、采用上述进一步技术方案的有益效果：使得萃取较为充分，提高萃取得到的有机相纯度。

15、进一步，步骤(1)中，nahco3溶液的溶剂为水和1,4-二氧六环，水和1,4-二氧六环的体积比为1:1，每100mlnahco3溶液加入18-20gnahco3。

16、进一步，步骤(1)中，将dl-高半胱氨酸硫内酯盐酸盐加入nahco3溶液中在0℃的温度下搅拌30min，搅拌转速为200rpm，再向溶液中加入丙烯酰氯，在常温下搅拌30min，搅拌转速为200rpm。

17、进一步，步骤(2)中，硫内酯丙烯酰胺、丙酮粉、1h，1h，2h，2h-全氟癸基丙烯酸酯和184光引发剂的质量比为(1.8-2.2):(30-50):(2-3):(0.10-0.15)。

18、采用上述进一步技术方案的有益效果：在这个质量比下光引发反应进行得比较稳定，获得的交联物前驱体三-(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸盐(ttfp)纯度较高。

19、优选地，步骤(2)中，硫内酯丙烯酰胺、丙酮粉、1h，1h，2h，2h-全氟癸基丙烯酸酯和184光引发剂的质量比为2.0:40:2.18:0.15。

20、进一步，步骤(2)中，在400w的紫外灯照射，搅拌转速为200rpm，搅拌时间为30min。

21、进一步，步骤(3)中，4,4'-二氨基二苯甲烷、四氢呋喃、三-(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸盐溶液和1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯的质量比为(0.5-0.6):(1.8-2):(0.24-0.48):(0.2-2.0)，1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯和γ-缩水甘油醚氧硅丙基倍半氧烷的质量体积比为(0.2-2.0)g:(4-5)μl。

22、采用上述进一步技术方案的有益效果：在这个比例下环氧基团可以顺利开环，并且可以实现硫内酯开环形成巯基。

23、优选地，步骤(3)中，4,4'-二氨基二苯甲烷、四氢呋喃、三-(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸盐溶液和γ-缩水甘油醚氧硅丙基倍半氧烷的质量比为0.58:2:0.32:1，1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯和1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯的质量体积比为1g:5μl。

24、进一步，步骤(3)中，所述避光处理后搅拌30min，搅拌转速为200rpm；搅拌后加入γ-缩水甘油醚氧硅丙基倍半氧烷继续搅拌30min，搅拌转速为200rpm。

25、采用上述进一步技术方案的有益效果：此处反应对光敏感，通过避光可以避免反应受光照影响，发生分解，持续搅拌可以使反应完全。

26、进一步，步骤(4)中，所述加热固化的具体步骤为：先在70℃下固化30min，再在90℃下固化30min。

27、采用上述进一步技术方案的有益效果：90℃下的固化相对比较完全，但长期在高温下固化会使得获得的涂层发黄，降低透光率，而先在相对较低的70℃下固化一定程度，再转为使用相对较高的90℃固化可以有效避免在长期高温下涂层发黄。

28、本发明还提供一种所述方法制备的玻璃或pet表面自清洁超疏水涂层。

29、本发明的发明机理：

30、将4,4'-二氨基二苯甲烷溶于四氢呋喃中，加入前驱体三-(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸盐溶液，4,4'-二氨基二苯甲烷中的-nh2使环氧基团开环得到环氧树脂。加入的4,4'-二氨基二苯甲烷中的-nh2诱导硫内酯开环生成巯基，再加入1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯交联剂，巯基可以进一步与γ-缩水甘油醚氧硅丙基倍半氧烷反应并参与环氧的固化。

31、本发明的有益效果：(1)本发明玻璃或pet表面自清洁超疏水涂层具有低表面能，通过无机硅氧烷内核，利用紫外可见吸收光谱，产物表现出良好的抗紫外性能，利用自清洁测试，产物表现出良好的低表面能，利用高速水流测试，产物表现出良好的耐久性。

32、(2)可以通过引入柔性有机取代基来提高反应活性，引入的氟烷烃链极性较大，可以增加分子间相互作用，从而增强产物的柔性，进一步提升反应活性。

33、(3)三甲氧基硅烷能与富羟基的基底反应形成稳定的分子层，巯基参与gposs键合，可以提升产物稳定性，利用高速水流测试可以验证，涂层的耐久性得以提升。