CN102717560A - 太阳光引发的有机-无机复合自清洁涂层及制备方法 - Google Patents
太阳光引发的有机-无机复合自清洁涂层及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102717560A CN102717560A CN2012101945786A CN201210194578A CN102717560A CN 102717560 A CN102717560 A CN 102717560A CN 2012101945786 A CN2012101945786 A CN 2012101945786A CN 201210194578 A CN201210194578 A CN 201210194578A CN 102717560 A CN102717560 A CN 102717560A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coating
- organic
- inorganic composite
- cleaning
- self
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 108
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 107
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 20
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 25
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims abstract description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 6
- -1 γ-(methacryloxypropyl) propyl Chemical group 0.000 claims description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 15
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 14
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 12
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical group [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 8
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 8
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 7
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 7
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 7
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 7
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 6
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims description 6
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims description 6
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- 229920006332 epoxy adhesive Polymers 0.000 claims description 5
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 5
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 4
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 4
- PKTOVQRKCNPVKY-UHFFFAOYSA-N dimethoxy(methyl)silicon Chemical compound CO[Si](C)OC PKTOVQRKCNPVKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- MSRJTTSHWYDFIU-UHFFFAOYSA-N octyltriethoxysilane Chemical compound CCCCCCCC[Si](OCC)(OCC)OCC MSRJTTSHWYDFIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical compound FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 2
- MQWFLKHKWJMCEN-UHFFFAOYSA-N n'-[3-[dimethoxy(methyl)silyl]propyl]ethane-1,2-diamine Chemical compound CO[Si](C)(OC)CCCNCCN MQWFLKHKWJMCEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229960003493 octyltriethoxysilane Drugs 0.000 claims description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 2
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 22
- 230000003075 superhydrophobic effect Effects 0.000 abstract description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 abstract description 2
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 abstract 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 abstract 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 abstract 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 abstract 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 14
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 description 9
- 230000010148 water-pollination Effects 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 6
- 238000007590 electrostatic spraying Methods 0.000 description 5
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 5
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 4
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 3
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N silicon tetrafluoride Chemical compound F[Si](F)(F)F ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 1
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 1
- 229920000180 alkyd Polymers 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 1
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- CEVCTNCUIVEQOY-STXHBLNNSA-N fumagillol Chemical compound C([C@@H](O)[C@H](C1[C@]2(C)[C@H](O2)CC=C(C)C)OC)C[C@@]21CO2 CEVCTNCUIVEQOY-STXHBLNNSA-N 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 239000005348 self-cleaning glass Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
本发明涉及一种太阳光引发的有机-无机复合自清洁涂层及制备方法，涂层的表层采用改性纳米材料和填料混合成具有光引发活性的粉末，衬底层使用具有可交联功能团高分子材料或热塑性高分子材料。衬底层中所含有的有机功能团主要将载体材料和表层具有光引发活性的粉末牢固结合起来。当涂层在太阳光照射下，所制备出涂层的水接触角可以由超疏水状态转变为超亲水状态，超亲水状态维持数月基本不变化，涂层与载体材料粘结牢靠，且可以降解涂层表面的有机污染物。本发明制备方法相对简单，成本低廉，环境污染小，适合大规模制备的具有优异自清洁性能的涂层，涂层可以广泛应用在各种金属、塑料或者玻璃等载体材料表面具有环保自清洁的功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳光引发的有机-无机复合自清洁涂层及制备方法，公开了一种由自清洁涂层和衬底层材料牢固结合形成具有自清洁性能的新型涂层及制备方法。
背景技术
近些年，自清洁涂层越来越受到广大科研工作者的亲睐。自清洁涂层主要分为两大类：一类是超疏水（水接触角>150°），类似于自然界中荷叶的自清洁功能，它通过水滴在其涂层表面滚动，从而带走粉尘污染物。但是一些油性有机污染物很容易污染其表面，在实际使用过程中造成其超疏水性能逐渐丧失。另一类是超亲水（水接触角<10°）自清洁涂层，其涂层中含有纳米TiO2粒子，可以利用其光致特性（光致超亲水性能和光催化性能），一方面光激发纳米粒子使其涂层表面与水接触角接近0°，水滴入表面很容易铺展成薄薄一层水膜，将一些粉尘污染物带走，另一方面，对于一些表面附着的有机污染物则通过纳米粒子光催化性能将其降解为CO2和H2O，从而最终达到自清洁。常见报道的制备自清洁涂层方法如：中国专利CN20101014748.3公开一种自清洁涂料制备方法，采用醇酸清漆，纳米Al2O3,以及低表面能疏水剂等制备出一种超疏水涂层，该涂层具备一定超疏水性能，但是跟一些油性有机物尚未测试，以及其超疏水性能的长期稳定性尚未经测试。中国专利CN101665968A讲述了一种通过电化学制备超疏水涂层的方法，通过电化学刻蚀，在通过草酸阳极氧化极化构造微纳结构提高其表面的粗糙程度，然后通过表面氟硅烷进行修饰，获得超疏水表面。这种方法应用范围较窄，同时所采用的氟硅烷价格高昂，大面积施工较为困难，超疏水长期稳定性尚未测试。
中国专利CN102199371A公开一种光致超亲水自清洁涂料的制备方法，其制备工艺较为复杂，通过首先制备出铈掺杂锐钛矿溶胶结合二氧化硅溶胶及无水乙醇混合成自清洁涂膜液，该涂层在特定的基材上有一定效果，但是在一些金属等基材，其涂层附着性能有待改善。中国专利CN200910087226.9公开一种纳米自清洁涂料及制备方法，采用较低温度制备出二氧化钛溶胶，结合聚硅氧烷等无机粘结剂混合成溶剂型涂料，该涂料应用在玻璃上作自清洁玻璃较好，其耐酸碱性能较好，但是其应用范围较窄，光致超亲水持续时间较短，在大规模应用方面条件较为苛刻。中国专利CN200410015409.7公开一种自清洁涂料由二氧化钛粉体、二甲苯溶液、铝粉漆和助剂等组成，涂料具有较高的光催化活性，但是涂料中含有一些有机溶剂对环境有所污染，同时所制备出的溶剂型涂料很难保证其均一的稳定性。
美国专利第5,616,532号采用聚硅氧烷作为粘结剂将二氧化钛粉体粘结在涂料膜表层，从而使涂料膜具有良好的自洁效果，但是有机粘结剂价格昂贵，当所应用的有机硅粘结剂含量超过10%以上就使的工业化生产成本较高。综上专利技术所揭示的自清洁涂料在制备方法上比较繁琐，同时生产成本较高，大规模工业生产有所限制。
发明内容
本发明目在于针对现有关于自清洁涂料的缺陷，提出一种具有太阳光引发的有机-无机复合自清洁涂层；本发明的另一目的在于提供上述具有太阳光引发有机-无机复合自清洁涂层的制备方法。
本发明的技术方案为：一种太阳光引发的有机-无机复合自清洁涂层，其特征在于：该涂层具有表层和衬底层双层结构；表层由改性纳米粒子和填料组成，其中改性纳米粒子的质量占表层总质量的5-50%、填料的质量占表层总质量的50-95%；其中表层厚度为500um-1mm；衬底层为具有可交联功能团的高分子材料或热塑性高分子材料组成；其中衬底层厚度为1mm-2mm。
所述表层改性纳米粒子优选为硅烷偶联剂改性纳米TiO2（市售（TiO2晶形主要为锐钛矿型或者金红石型和锐钛矿型二者混合））；其中优选硅烷偶联剂为：γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（KH570）、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）、氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）、γ-(2,3)环氧(丙氧基)丙基三乙氧基硅烷（HD-561）、N-(β氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷（HD-602）、全辛基三乙氧基硅烷（A-137）N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷（HD-603）、γ-二乙烯三胺丙基甲基二甲氧基硅烷（HD-702）或N.N-(氨丙基三乙氧基)硅烷（Si-402）的一种。优选表层改性纳米粒子的平均尺寸为10nm---500nm。
优选所述的填料为：聚乙烯、聚四氟乙烯、聚偏四氟乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酯、聚苯乙烯或聚酰胺的一种。优选所述填料的粒径平均尺寸为800nm---300um。
所述的具有可交联功能团的高分子材料优选为环氧树脂粘结剂或聚氨酯粘结剂；更优选环氧树脂粘结剂型号为k9103、k9109、k9701或k9004中的一种；更优选聚氨酯粘结剂型号为PU-88、YD-212、YD-203或YD-103的一种。
所述的热塑性高分子材料优选为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酯、聚苯乙烯或聚酰胺的一种。
本发明还提供了上述太阳光引发的有机-无机复合自清洁涂层的制备方法：其具体步骤如下：（1）在载体上涂覆具有可交联功能团的高分子材料的衬底层；（2）将改性纳米粒子与填料混合均匀获得光引发活性粉末；（3）通过喷洒或者静电喷涂设备将步骤（2）制得的光引发活性粉末直接喷涂到步骤（1）制得的衬底层上，即,获得具有太阳光引发的自清洁性能的涂层；
或者其具体步骤如下：（1A）在载体上将热塑性高分子材料的粉末喷涂在载体表面，然后置于恒温干燥箱中加热获得熔融表面的衬底层；（2A）将改性纳米粒子与填料混合均匀获得光引发活性粉末；（3A）将步骤（2A）制得的光引发活性粉末直接喷涂到步骤（1A）制得的衬底层上，同时保温20-40分钟后冷却，即获得具有太阳光引发的自清洁性能的涂层。
所述的载体一般为金属、玻璃或陶瓷材料；优选步骤（1A）中的恒温干燥箱中加热温度为120℃-200℃；加热时间为20-60分钟；步骤（3）和（3A）中通过喷洒或者静电喷涂设备将光引发活性粉末直接喷涂到衬底层上。
本发明的太阳光引发的有机-无机复合自清洁涂层性能实验方案如下：
光致超亲水性能试验
在氙灯光或太阳光的照射下，测量水滴（5uL）与图层表面接触角随光照时间变化。测试仪器采用德国Dataphysics公司的OCA15接触角仪。
光催化性能试验
通过在经过太阳光引发后的超亲水涂层表面滴入一滴罗丹明B（30mg/l）溶液0.5ml，待干燥后在氙灯照射下检测涂层表面吸附罗丹明B最大吸收波长551nm处吸光度及其涂层表面颜色随光照时间变化。通过检测罗丹明B最大吸收波长为检测吸光度变化。检测仪器为紫外可见光分光光度计（UV-vis,PerkinElmer lambada 950）。
有益效果：
本发明制备方法相对简单，成本低廉，环境污染小，适合大规模制备的具有优异自清洁性能的涂层，涂层可以广泛应用在各种金属或玻璃等材料表面具有环保自清洁功能。
本发明的太阳光引发的有机-无机复合自清洁涂层主要由表层自清洁涂层和衬底层两部分构成。衬底层中有机功能团主要将金属或者玻璃等材料和表层具有光引发活性的粉末牢固结合起来。
本发明制备出的涂层呈超疏水状态，当涂层在太阳光照射下，水接触角可以由超疏水状态转变为超亲水状态，超亲水状态可以维持数月，涂层与基材粘结牢靠，且可以降解表面有机污染物。
附图说明
图1为实施例1所制备的有机-无机复合涂层自清洁涂层的氙光灯照射下涂层接触角随时间变化图；
图2为实施例1所制备的有机-无机复合涂层自清洁涂层的表面在氙灯照射下对吸附罗丹明B溶液的降解情况，其中0#为涂层表面吸附罗丹明B后吸光度曲线，1#为涂层表面吸附罗丹明B放置于氙灯下40分钟后吸光度曲线；
图3为实施例2所制备的有机-无机复合涂层自清洁涂层的太阳光照射下涂层接触角随时间变化图；
图4为实施例3所制备的有机-无机复合涂层自清洁涂层的超疏水接触角效果图；
图5为实施例3所制备的有机-无机复合涂层自清洁涂层的氙灯光照4小时后效果图。
具体实施方式
本发明中氙灯下涂层对罗丹明B降解率计算公式为：
降解率
实例1
取KH550改性锐钛矿型纳米TiO2（市售）10g,粒径为100nm，与聚乙烯粉末90g，粒径为800nm,混合均匀获得光引发活性粉末待用。衬底层的制备采用市售的环氧树脂粘结剂(k9107),用刷子将环氧树脂粘结剂均匀涂抹在10*10cm2铁板上，厚度为2mm,然后用静电喷枪将制备好的表层光引发活性粉末均匀的喷在衬底层上，厚度为1mm,常温干燥24小时后得坚固的有机-无机复合涂层。该涂层具有良好的自清洁性能。在氙灯光照射之前涂层呈超疏水状态，其水接触角为153±2°度，滚动角2-5°经过氙灯光照射4小时后涂层转变为超亲水状态，水接触角约为7°，如图1所示。该超亲水状态时涂层对吸附表面的罗丹明B溶液有良好的降解作用,降解情况如图2所示，由附图2数据计算涂层表面吸附罗丹明B放置于氙灯下40分钟降解率
实例2
取KH570改性锐钛矿型和金红石型混晶的纳米TiO2（市售）45g,粒径为20nm，与聚酯粉末55g，粒径为300um,混合均匀获得光引发活性粉末待用。将聚酯粉末静电喷涂在10*10cm2铁板上，厚度为1mm,然后置于200℃的恒温干燥箱中20分钟后待其粉末熔融状态，迅速将刚制备的光引发活性粉末均匀喷涂在其表面，厚度为1mm,恒温20分钟后置于室温冷却即可获得自清洁涂层。该涂层具有良好自清洁效果且涂层牢固。在太阳光照射之前涂层呈超疏水状态，其水接触角为152±2°度，滚动角3-5°经过太阳光照射3小时后涂层转变为超亲水状态，水接触角约为5度，接触角变化如图3。
实例3
取HD-561改性锐钛矿型纳米TiO2（市售）20g,粒径为500nm，与聚偏四氟乙烯粉末80g，粒径为100um,混合均匀获得光引发活性粉末待用。衬底层的制备采用市售的聚氨酯粘结剂PU-88,用刷子将聚氨酯粘结剂均匀涂抹在10*10cm2陶瓷片上，厚度为2mm,然后用静电喷枪将制备好的表层光引发活性粉末均匀的喷在衬底层上，厚度为500um,常温干燥24小时后得坚固的有机-无机复合涂层。该涂层具有良好的自清洁性能。该涂层在氙灯光照射之前涂层呈超疏水状态，其水接触角为155±2°，滚动角3-7°如图4。经过氙灯光照射4小时后涂层转变为超亲水状态，水接触角约为3°，如图5。该涂层放置室外1个月后测其接触角为5°仍为超亲水状态。
实例4
取HD-602改性锐钛矿型纳米TiO2（市售）30g,粒径为200nm，与聚氯乙烯粉末70g，粒径为50um,混合均匀获得光引发活性粉末待用。将聚氯乙烯粉末静电喷涂在10*10cm2铁板上，厚度为1mm,然后置于120℃的恒温干燥箱中60分钟后待其粉末熔融状态，迅速将刚制备好的光引发活性粉末均匀喷涂在其表面，厚度为500um，恒温40分钟后置于室温冷却即可获得自清洁涂层。该涂层具有良好自清洁效果且涂层牢固。该涂层在太阳光照射之前涂层呈超疏水状态，其水接触角为155±2°，滚动角2-6°经过太阳光照射3小时后，在涂层表面滴入一滴水，水滴迅速铺展开来形成薄薄水膜，接触角接近0°。
实例5
取KH560改性锐钛矿型和金红石型混晶的纳米TiO2（市售）5g,粒径为10nm，与聚酯粉末95g，粒径为200um,混合均匀获得光引发活性粉末待用。将聚酯粉末静电喷涂在10*10cm2玻璃上，厚度为1mm,然后置于180℃的恒温干燥箱中40分钟后待其粉末熔融状态，迅速将刚制备的光引发活性粉末均匀喷涂在其表面，厚度为1mm,恒温20分钟后置于室温冷却即可获得自清洁涂层。该涂层具有良好自清洁效果且涂层牢固。在太阳光照射之前涂层呈超疏水状态，其水接触角为153±2°度，滚动角6-9°经过太阳光照射4小时后涂层转变为超亲水状态，水接触角约为3度。
实例6
取HD-702改性锐钛矿型纳米TiO2（市售）50g,粒径为50nm，与聚四氟乙烯粉末50g，粒径为10um,混合均匀获得光引发活性粉末待用。衬底层的制备采用市售的聚氨酯粘结剂YD-203用刷子将聚氨酯粘结剂均匀涂抹在10*10cm2陶瓷片上，厚度为2mm,然后用静电喷枪将制备好的表层光引发活性粉末均匀的喷在衬底层上，厚度为500um,常温干燥24小时后得坚固的有机-无机复合涂层。该涂层具有良好的自清洁性能。该涂层在氙灯光照射之前涂层呈超疏水状态，其水接触角为156±2°，滚动角5-8°经过氙灯光照射4小时后涂层转变为超亲水状态，水接触角约为0度。
Claims (10)
1.一种太阳光引发的有机-无机复合自清洁涂层，其特征在于：该涂层具有表层和衬底层双层结构；表层由改性纳米粒子和填料组成，其中改性纳米粒子的质量占表层总质量的5-50%、填料的质量占表层总质量的50-95%；其中表层厚度为500um-1mm；衬底层为具有可交联功能团的高分子材料或热塑性高分子材料组成；其中衬底层厚度为1mm-2mm。
2.如权利要求1所述的有机-无机复合自清洁涂层，其特征在于：所述表层改性纳米粒子为硅烷偶联剂改性纳米TiO2；其中硅烷偶联剂为：γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3)环氧(丙氧基)丙基三乙氧基硅烷、N-(β氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、全辛基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-二乙烯三胺丙基甲基二甲氧基硅烷或N.N-(氨丙基三乙氧基)硅烷中的一种。
3.如权利要求1所述的有机-无机复合自清洁涂层，其特征在于：所述表层改性纳米粒子的平均粒径为10nm---500nm。
4.如权利要求1所述的有机-无机复合自清洁涂层，其特征在于：所述的填料为：聚乙烯、聚四氟乙烯、聚偏四氟乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酯、聚苯乙烯或聚酰胺的一种。
5.如权利要求1所述的有机-无机复合自清洁涂层，其特征在于：所述的填料的粒径平均粒径为800nm---300um。
6.如权利要求1所述的有机-无机复合自清洁涂层，其特征在于：所述的具有可交联功能团的高分子材料为环氧树脂粘结剂或聚氨酯粘结剂。
7.如权利要求1所述的有机-无机复合自清洁涂层，其特征在于：所述的热塑性高分子材料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酯、聚苯乙烯或聚酰胺的一种。
8.一种制备权利要求1所述的太阳光引发的有机-无机复合自清洁涂层的方法：其具体步骤如下：（1）在载体上涂覆具有可交联功能团的高分子材料的衬底层；（2）将改性纳米粒子与填料混合均匀获得光引发活性粉末；（3）将步骤（2）制得的光引发活性粉末直接喷涂到步骤（1）制得的衬底层上，即,获得具有太阳光引发的自清洁性能的涂层；
或者其具体步骤如下：（1A）在载体上将热塑性高分子材料的粉末喷涂在载体表面，然后置于恒温干燥箱中加热获得熔融表面的衬底层；（2A）将改性纳米粒子与填料混合均匀获得光引发活性粉末；（3A）将步骤（2A）制得的光引发活性粉末直接喷涂到步骤（1A）制得的衬底层上，同时保温20-40分钟后冷却，即获得具有太阳光引发的自清洁性能的涂层。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述的载体为金属、玻璃或陶瓷。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤（1A）中的恒温干燥箱中加热温度为120℃-200℃；加热时间为20-60分钟。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210194578.6A CN102717560B (zh) | 2012-06-13 | 2012-06-13 | 太阳光引发的有机-无机复合自清洁涂层及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210194578.6A CN102717560B (zh) | 2012-06-13 | 2012-06-13 | 太阳光引发的有机-无机复合自清洁涂层及制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102717560A true CN102717560A (zh) | 2012-10-10 |
| CN102717560B CN102717560B (zh) | 2015-02-18 |
Family
ID=46943496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210194578.6A Active CN102717560B (zh) | 2012-06-13 | 2012-06-13 | 太阳光引发的有机-无机复合自清洁涂层及制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102717560B (zh) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103225330A (zh) * | 2013-04-23 | 2013-07-31 | 胡明建 | 一种光照相变空气取水并用于栽培的方法 |
| CN103756436A (zh) * | 2014-01-15 | 2014-04-30 | 芜湖市宝艺游乐科技设备有限公司 | 一种高自洁性粉末涂料 |
| CN103753908A (zh) * | 2013-12-31 | 2014-04-30 | 浙江大学 | 一种超疏水涂层及其制备方法 |
| CN103774131A (zh) * | 2012-10-25 | 2014-05-07 | 深圳富泰宏精密工业有限公司 | 壳体的制备方法及由该方法制得的壳体 |
| CN104057670A (zh) * | 2014-04-02 | 2014-09-24 | 浙江鹏孚隆科技有限公司 | 一种双层涂层及其涂覆方法 |
| CN104945569A (zh) * | 2014-03-31 | 2015-09-30 | 中国科学院化学研究所 | 超疏水涂层用两亲性颗粒及其制备方法、和超疏水涂层 |
| CN105124599A (zh) * | 2015-08-13 | 2015-12-09 | 张德盛 | 一种养生保健材料及其制作方法 |
| CN105502964A (zh) * | 2015-12-28 | 2016-04-20 | 太仓耀华玻璃有限公司 | 一种自清洁玻璃及制备方法 |
| CN106630679A (zh) * | 2017-01-11 | 2017-05-10 | 东北林业大学 | 一种基于溶胀法制备耐磨超亲水水下超疏油表面的方法 |
| CN108659707A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-10-16 | 北京浦立特科技有限公司 | 自清洁纳米涂料及其制备方法 |
| CN112038421A (zh) * | 2020-08-19 | 2020-12-04 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 一种光诱导太阳能电池表面自清洁涂层的制备方法 |
| CN114174238A (zh) * | 2019-05-28 | 2022-03-11 | 赛德克公众有限公司 | 气味低且散发少的颗粒材料和相关涂料，特别是建筑元件涂料，例如基于自由基聚合的地板涂料 |
| CN115559125A (zh) * | 2022-11-07 | 2023-01-03 | 安徽安利材料科技股份有限公司 | 一种防污易清洁水性无溶剂聚氨酯合成革及其制备方法 |
| CN116554749A (zh) * | 2023-05-26 | 2023-08-08 | 江苏大学 | 一种可自行修复的高疏水高透光有机玻璃膜层的制备方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110804374B (zh) * | 2019-11-12 | 2021-07-20 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 一种反光自清洁涂层的制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040081818A1 (en) * | 2001-02-10 | 2004-04-29 | Martin Baumann | Self-cleaning paint coating and a method and agent for producing the same |
| CN1816645A (zh) * | 2003-07-01 | 2006-08-09 | 法国圣戈班玻璃厂 | 采用等离子体源沉积二氧化钛的方法 |
| US20090061246A1 (en) * | 2007-08-31 | 2009-03-05 | Millennium Inorganic Chemicals, Inc. | Photocatalytic Coating |
-
2012
- 2012-06-13 CN CN201210194578.6A patent/CN102717560B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040081818A1 (en) * | 2001-02-10 | 2004-04-29 | Martin Baumann | Self-cleaning paint coating and a method and agent for producing the same |
| CN1816645A (zh) * | 2003-07-01 | 2006-08-09 | 法国圣戈班玻璃厂 | 采用等离子体源沉积二氧化钛的方法 |
| US20090061246A1 (en) * | 2007-08-31 | 2009-03-05 | Millennium Inorganic Chemicals, Inc. | Photocatalytic Coating |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 喻兰英等: "纳米TiO2 改性有机硅粘接涂层的制备", 《中国胶粘剂》, vol. 19, no. 03, 31 March 2010 (2010-03-31), pages 37 - 40 * |
| 郭旭侠等: "纳米TiO2 光催化材料的研究现状及展望", 《沈阳航空工业学院学报》, vol. 21, no. 1, 29 February 2004 (2004-02-29), pages 43 - 45 * |
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103774131A (zh) * | 2012-10-25 | 2014-05-07 | 深圳富泰宏精密工业有限公司 | 壳体的制备方法及由该方法制得的壳体 |
| CN103225330B (zh) * | 2013-04-23 | 2015-01-28 | 胡明建 | 一种光照相变空气取水并用于栽培的方法 |
| CN103225330A (zh) * | 2013-04-23 | 2013-07-31 | 胡明建 | 一种光照相变空气取水并用于栽培的方法 |
| CN103753908A (zh) * | 2013-12-31 | 2014-04-30 | 浙江大学 | 一种超疏水涂层及其制备方法 |
| CN103753908B (zh) * | 2013-12-31 | 2015-11-04 | 浙江大学 | 一种超疏水涂层及其制备方法 |
| CN103756436A (zh) * | 2014-01-15 | 2014-04-30 | 芜湖市宝艺游乐科技设备有限公司 | 一种高自洁性粉末涂料 |
| CN104945569B (zh) * | 2014-03-31 | 2018-09-25 | 中国科学院化学研究所 | 超疏水涂层用两亲性颗粒及其制备方法、和超疏水涂层 |
| CN104945569A (zh) * | 2014-03-31 | 2015-09-30 | 中国科学院化学研究所 | 超疏水涂层用两亲性颗粒及其制备方法、和超疏水涂层 |
| CN104057670A (zh) * | 2014-04-02 | 2014-09-24 | 浙江鹏孚隆科技有限公司 | 一种双层涂层及其涂覆方法 |
| CN105124599A (zh) * | 2015-08-13 | 2015-12-09 | 张德盛 | 一种养生保健材料及其制作方法 |
| CN105502964A (zh) * | 2015-12-28 | 2016-04-20 | 太仓耀华玻璃有限公司 | 一种自清洁玻璃及制备方法 |
| CN106630679A (zh) * | 2017-01-11 | 2017-05-10 | 东北林业大学 | 一种基于溶胀法制备耐磨超亲水水下超疏油表面的方法 |
| CN106630679B (zh) * | 2017-01-11 | 2019-02-05 | 东北林业大学 | 一种基于溶胀法制备耐磨超亲水水下超疏油表面的方法 |
| CN108659707A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-10-16 | 北京浦立特科技有限公司 | 自清洁纳米涂料及其制备方法 |
| CN114174238A (zh) * | 2019-05-28 | 2022-03-11 | 赛德克公众有限公司 | 气味低且散发少的颗粒材料和相关涂料，特别是建筑元件涂料，例如基于自由基聚合的地板涂料 |
| CN112038421A (zh) * | 2020-08-19 | 2020-12-04 | 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 | 一种光诱导太阳能电池表面自清洁涂层的制备方法 |
| CN115559125A (zh) * | 2022-11-07 | 2023-01-03 | 安徽安利材料科技股份有限公司 | 一种防污易清洁水性无溶剂聚氨酯合成革及其制备方法 |
| CN115559125B (zh) * | 2022-11-07 | 2024-06-04 | 安徽安利材料科技股份有限公司 | 一种防污易清洁水性无溶剂聚氨酯合成革及其制备方法 |
| CN116554749A (zh) * | 2023-05-26 | 2023-08-08 | 江苏大学 | 一种可自行修复的高疏水高透光有机玻璃膜层的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102717560B (zh) | 2015-02-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102717560B (zh) | 太阳光引发的有机-无机复合自清洁涂层及制备方法 | |
| Liu et al. | Sol–gel SiO2/TiO2 bilayer films with self-cleaning and antireflection properties | |
| US9688863B2 (en) | High gain durable anti-reflective coating | |
| EP3172260B1 (en) | High gain durable anti-reflective coating | |
| CN102702553B (zh) | 一种无机粒子/环氧树脂超疏水薄膜的制备方法 | |
| Park et al. | Transparent and superhydrophobic films prepared with polydimethylsiloxane-coated silica nanoparticles | |
| TWI527622B (zh) | Photocatalyst coating and photocatalyst coating solution | |
| JP4092434B1 (ja) | 光触媒塗装体およびそのための光触媒コーティング液 | |
| CN109370418A (zh) | 一种超疏水涂料、涂层及其制备方法和应用 | |
| US20120225770A1 (en) | Photocatalyst coating | |
| US9382449B2 (en) | Optical enhancing durable anti-reflective coating | |
| Smitha et al. | UV curable hydrophobic inorganic–organic hybrid coating on solar cell covers for photocatalytic self cleaning application | |
| CN103359954A (zh) | 一种二氧化硅超疏水薄膜的制备方法及一种超疏水材料 | |
| CN102382490A (zh) | 具有光催化活性的亲水性自清洁涂料的制备及应用 | |
| CN102617045A (zh) | 一种SiO2减反射薄膜及其制备方法 | |
| JP2012250133A (ja) | 光触媒塗装体およびそのための光触媒コーティング液 | |
| JP2010099647A (ja) | 光触媒塗装体およびそのための光触媒コーティング液 | |
| CN103819704A (zh) | 一种疏水自洁透明吸声薄膜及其制备方法 | |
| US20100221513A1 (en) | Self sintering transparent nanoporous thin-films for use in self-cleaning, anti-fogging, anti-corrosion, anti-erosion electronic and optical applications | |
| CN103031008A (zh) | 一种自洁高透过率双层的减反射镀膜溶胶的制备方法 | |
| CN102653639A (zh) | 复合二氧化钛光触媒溶胶涂料组成物及涂布方法 | |
| CN101440255B (zh) | 不降低透明基材光穿透率的透明水基纳米溶胶凝胶涂料 | |
| CN103881419B (zh) | 疏水性空心SiO2球形纳米粒子及其制备方法和应用 | |
| WO2016121404A1 (ja) | 低反射コーティング付ガラス板、低反射コーティング付基材を製造する方法、及び低反射コーティング付基材の低反射コーティングを形成するためのコーティング液 | |
| CN104118995A (zh) | 一种适用于集热管的自清洁减反射膜制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |