CN110317476A - 纳米功能涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及纳米功能涂料领域，公开了主要适用于玻璃表面的纳米功能涂料及其制备方法和应用。该方法包括以下步骤：(1)将醇、硅酸酯类化合物和有机硅烷改性剂混合，然后在酸性条件下，将得到的混合物与石墨烯和/或碳纳米管的分散液、水混合制备无机胶黏剂；(2)在碱性条件下，将锐钛矿型纳米二氧化钛粉体、分散剂和分散介质混合接触制备纳米二氧化钛分散液；(3)将步骤(1)所得的无机胶黏剂产物与步骤(2)所得的纳米二氧化钛分散液产物混合得到纳米功能涂料；其中，所述有机硅烷改性剂选自含有氨基的硅烷偶联剂。本发明所述涂料形成的涂层具有硬度高、超亲水性、透光率高、耐久性好等优点。

Description

纳米功能涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及纳米功能涂料领域，具体地，涉及主要适用于玻璃表面的纳米功能涂料及其制备方法和应用。
背景技术
随着现代科学技术和玻璃技术的发展及人民生活水平的提高，建筑玻璃的功能不再仅仅是满足采光要求，玻璃在建筑中的用量迅速增加，成为继水泥和钢材之后的第三大建筑材料。尤其是近年来在建筑中应用的玻璃幕墙，作为当代的一种新型墙体，它赋予建筑的最大特点是将建筑美学、建筑功能、建筑节能和建筑结构等因素有机地统一起来，建筑物从不同角度呈现出不同的色调，随阳光、月色、灯光的变化给人以动态的美。在世界各大洲的主要城市均建有宏伟华丽的玻璃幕墙建筑，如纽约世界贸易中心、芝加哥石油大厦、西尔斯大厦都采用了玻璃幕墙。香港中国银行大厦、北京长城饭店和上海联谊大厦也相继采用。但玻璃幕墙很容易被污染，尤其在大气含尘量较多、空气污染严重、干旱少雨的北方地区，玻璃幕墙更易蒙尘纳垢，影响城市景观，灰尘难以或需要频繁清洗，导致成本上升、工作难度加大、使玻璃幕墙的优势难以充分发挥，而且玻璃幕墙有反光问题从而造成光污染。涂上具有吸光性能的超亲水自清洁涂料后，不仅能够实现自清洁功能，还能大量地吸收光线，避免反射光污染影响市民，涂料中的光触媒还能够氧化分解空气中的污染物，达到杀菌消毒、净化空气的作用，对环境治理具有积极贡献。
目前市场上自洁涂料总体上可以分为3类：疏水自洁涂料、无机亲水自洁涂料、有机亲水自洁涂料。疏水自洁涂料在玻璃或陶瓷表面会出现疏水效应，表现为水在物体表面呈水珠状，并向低处滑动，水珠会把灰尘等细小杂物裹走，从而达到清洁的效果。但由于疏水产品一般是亲油的有机高分子材料，由于静电吸附作用易粘灰，污染物沉积后难以用水冲洗干净，尤其不适于在北方雨水较少的地区使用。亲水自洁涂料主要有无机和有机两种：无机亲水自洁涂料以纳米二氧化钛为主要原料，喷涂在玻璃表面迅速形成一层亲水水膜，使脏污难以附着，在雨水的冲刷下被冲洗下来，达到自洁的目的。但这种涂料也容易吸附油性污染物，并且在玻璃上的耐久性不好。有机亲水自洁涂料通过添加合适的亲水化剂可以使涂膜形成亲水化表面，赋予涂层自洁性，但形成的涂层接触角较大，自洁效果不是很明显。
目前，现有技术中没有兼具自清洁，吸收紫外光，净化空气，耐候性好，附着力高，寿命长，超亲水，防静电，可实现常温固化且固化时间短，施工简易且可实现大面积施工的广泛适用于玻璃、玉石、镜子等表面的纳米功能涂料。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的接触角较大、透光性不好等缺陷，提供一种自清洁性能较好，吸收紫外光，净化空气，耐候性好，附着力高，寿命长，超亲水，防静电，可实现常温固化且固化时间短，施工简易且可实现大面积施工的纳米功能涂料及其制备方法，主要用于玻璃表面，尤其适用于玻璃幕墙表面。
为了实现上述目的，第一方面，本发明提供一种纳米功能涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将醇、硅酸酯类化合物和有机硅烷改性剂混合，然后在酸性条件下，将得到的混合物与石墨烯和/或碳纳米管的分散液、水混合制备无机胶黏剂；
(2)在碱性条件下，将锐钛矿型纳米二氧化钛粉体、分散剂、分散介质混合制备纳米二氧化钛分散液；
(3)将步骤(1)所得的无机胶黏剂和步骤(2)所得的纳米二氧化钛分散液混合得到纳米功能涂料；
其中，所述有机硅烷改性剂选自含有氨基的硅烷偶联剂。
第二方面，本发明提供上述方法制备的纳米功能涂料。
第三方面，本发明提供上述纳米功能涂料在玻璃表面的应用，尤其是在玻璃幕墙表面的应用。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明所述的方法将改性二氧化硅/石墨烯(或碳纳米管)复合纳米无机胶黏剂与碱性条件下制得的锐钛矿型纳米二氧化钛分散液混合制备纳米功能涂料。所制得的涂料稳定性好，可常温固化且固化时间短，施工简易且可大面积施工，室温成膜性好，涂层更薄等优点，主要用于玻璃表面，尤其适用于玻璃幕墙表面。该涂料形成的涂层兼具自清洁性好、涂层接触角小、有效减少脏污附着，透光率高，吸收紫外光，净化空气，耐候性好，附着力高，寿命长，耐久性好，超亲水，防静电性能好等优点。本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1为实施例1制备的纳米功能涂料形成的涂层在玻璃表面的接触角。
图2为实施例1制备的纳米功能涂料形成的涂层在雨中的效果(左侧无涂层，右侧有涂层)。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
第一方面，本发明提供了一种纳米功能涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将醇、硅酸酯类化合物和有机硅烷改性剂混合，然后在酸性条件下，将得到的混合物与石墨烯和/或碳纳米管的分散液、水混合制备无机胶黏剂；
(2)在碱性条件下，将锐钛矿型纳米二氧化钛粉体、分散剂和分散介质混合制备纳米二氧化钛分散液；
(3)将步骤(1)所得的无机胶黏剂与步骤(2)所得的纳米二氧化钛分散液混合得到纳米功能涂料；
其中，所述有机硅烷改性剂选自含有氨基的硅烷偶联剂。
本发明的方法中，对步骤(1)所述有机醇的选择没有特别的限定，可以为本领域常规选择，只要能使硅酸酯类化合物进行醇解反应即可。在优选情况下，所述有机醇为丁醇、丙醇和乙醇中的至少一种。
本发明的方法中，对步骤(1)所述硅酸酯类化合物的选择没有特别的限定，可以为本领域常规选择。在优选情况下，所述硅酸酯类化合物选自正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯和正硅酸丁酯中的至少一种。
本发明的方法中，步骤(1)所述酸性条件可以为：pH值为1-5，具体地，例如可以为1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。优选地，所述酸性条件为：pH值为2-3。
本发明的方法中，步骤(1)中实现酸性条件的技术手段没有特别的限定，只要能够调节pH值且不影响反应体系即可，例如可以向反应体系中滴加酸性溶液，如稀盐酸溶液或稀硝酸溶液。所述酸性溶液的浓度没有特别的限定，可以采用本领域常用的浓度。
本发明的方法中，步骤(1)中，所述有机硅烷改性剂选自含有氨基的硅烷。在优选情况下，所述有机硅烷改性剂可以为N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的至少一种，均可以为市售产品。更优选地，所述改性剂为N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
本发明的方法中，步骤(1)中，所述石墨烯和/或碳纳米管的分散液可以为石墨烯的分散液、碳纳米管的分散液或石墨烯/碳纳米管的混合分散液。所述分散液的质量浓度为0.1％-5.0％，具体地，例如可以为0.1％、0.5％、1％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％、3.5％、4.0％、4.5％、5.0％以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。更优选地，所述分散液的质量浓度为0.1％-1％。
本发明的方法中，对步骤(1)所述分散液中的分散介质可以为水溶性溶剂，例如可以选自水、甲醇、乙醇、丙酮和N-甲基吡咯烷酮等中的一种或多种，优选地，所述分散介质选自水、乙醇以及水与乙醇混合物中的至少一种。更优选地，所述分散介质为水。
本发明的方法中，步骤(1)所述石墨烯分散液中的石墨烯没有特别的限定，可以为本领域的常规选择。在优选情况下，所述石墨烯分散液中的石墨烯的等效粒径为5-30nm，平均层数为2-5层。当石墨烯一个颗粒的某一物理特性与同量的球形颗粒相同或相近时，就可用球形颗粒的直径去代表这个实际颗粒的直径，即等效粒径。
本发明的方法中，步骤(1)中所述碳纳米管分散液中的碳纳米管没有特别的限定，可以为本领域的常规选择，例如可以为单壁或多壁碳纳米管。在优选情况下，所述碳纳米管为单壁碳纳米管。更优选地，所述碳纳米管的长径比为≥150，例如可以为160、180、200、250、300、400、600、800和1000等，以及这些点值中任意两个所构成的范围中的任意值。本发明的另一种实施方式中，步骤(1)中石墨烯/碳纳米管混合分散液中石墨烯和碳纳米管的含量比例没有特别的限定，可以为本领域常规选择。在优选情况下，在石墨烯/碳纳米管混合分散液中，碳纳米管和石墨烯的质量比为3-6：1，优选为4-5：1。
本发明的方法中，对步骤(1)所述的合成反应没有特别的限定，可以通过本领域常用的技术手段来实现。在优选情况下，步骤(1)的合成反应可以在搅拌的条件下进行，对搅拌的条件和设备没有特别的限定，可以为本领域的常规选择。在优选情况下，搅拌条件可以为60℃-100℃下搅拌1-5h。
本发明的方法中，步骤(1)中，所述石墨烯和/或碳纳米管的分散液、水、醇、硅酸酯类化合物和有机硅烷改性剂的质量比为1-7:15-30:50-100:12-30:15-32，优选为1-5:20-28:75-100:16-24:19-27。
本发明的方法中，步骤(1)所得的无机黏合剂的粒径为10-200nm，例如可以为10、30、50、70、90、100、120、150、170、190、200nm，以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。优选地，所述无机黏合剂的粒径为15-100nm。
本发明的方法中，步骤(2)中所述碱性条件可以为：pH值为7-12。具体地，例如可以为7、7.5、8、8.5、9、10、11、12以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。更优选地，所述碱性条件的pH值为7-10。
本发明的方法中，对步骤(2)中实现碱性条件的技术手段没有特别的限定，例如可以滴加碱性溶液，如氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，对于碱性溶液的浓度没有特别的限定，可以采用本领域常用的浓度。
本发明的方法中，对锐钛矿型纳米二氧化钛粉体的选择没有特别的限定，可以为本领域常规选择，例如可以为市售产品，或为参照文献合成的。在优选情况下，所述锐钛矿型纳米二氧化钛粉体的粒径为5-50nm，例如可以为10、15、20、25、30、35、40、45、50以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值，优选为5-25nm。
本发明的方法中，对步骤(2)所述分散介质为水溶性溶剂，例如可以选自水、甲醇、乙醇、丙酮和N-甲基吡咯烷酮等中的一种或多种，优选地，所述分散介质选自水、乙醇以及水与乙醇混合物中的至少一种。更优选地，所述分散介质为水。
本发明的方法中，对步骤(2)所述分散剂的选择没有特别的限定，可以为本领域常规选择。在优选情况下，所述分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、三乙醇胺和十二烷基硫酸钠中的至少一种，优选为十二烷基硫酸钠。
本发明的方法中，为了获得更均匀稳定的涂料，在优选情况下，步骤(2)所述锐钛矿型纳米二氧化钛粉体：分散剂：分散介质的质量比为1:0.001-0.01:3-10，更优选为1:0.002-0.008:4-7。
本发明的方法中，步骤(2)所述的混合可以通过本领域常用的技术手段来实现。在优选情况下，步骤(2)的混合可以在超声分散条件下进行，对超声分散所用的设备没有具体的限定，可以为本领域的常规选择。为了获得更均匀稳定的混合产物，在优选情况下，可以在50℃-70℃，pH值为7-10下进行超声分散。
本发明的方法中，在优选情况下，可以在实施步骤(3)的混合操作之前，将步骤(2)的产物稀释至质量浓度为0.1-5％，优选为0.1-1％。其中，对用于稀释的溶剂没有特别的限定，可以为本领域的常规选择，只要不影响体系的稳定性即可。在优选情况下，所述用于稀释的溶剂为水溶性溶剂，优选地选自水、乙醇、丙酮和N-甲基吡咯烷酮中的至少一种，更优选地为水。
本发明的方法中，为了获得综合性能更好的纳米功能涂料，在优选情况下，在步骤(3)的混合过程中，步骤(1)的产物与步骤(2)产物的稀释液的质量比为1/50-1/10，例如可以为1/50、1/45、1/40、1/35、1/30、1/25、1/20、1/15、1/10以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。更优选地，所述步骤(1)所得的无机胶黏剂与步骤(2)所得的纳米二氧化钛分散液的质量比为1/35-1/20。
本发明的方法中，步骤(3)的混合可以通过本领域常用的技术手段来实现，例如将步骤(1)所得的无机黏合剂在搅拌条件下加入步骤(2)所得的纳米二氧化钛的分散液，或是将步骤(1)所得的无机黏合剂与步骤(2)所得的纳米二氧化钛的分散液一起倒入分散介质中进行混合。在优选情况下，搅拌时间为1-4h。
第二方面，本发明提供了上述方法制备的纳米功能涂料。
本发明所述的纳米功能涂料具有很好的稳定性，可以在常温条件下保存6个月。
第三方面，本发明提供了上述纳米功能涂料在玻璃表面的应用，优选为在玻璃幕墙表面的应用。
本发明所述的涂料很容易在玻璃表面成膜固化，可以实现常温固化，固化时间仅为15-30min，施工简易且可实现大面积施工。
此外，本发明所述涂料形成的涂层具有硬度高、超亲水性、透光率高、耐久性好等优点，同时本发明所述涂料形成的涂层还可以吸收紫外光，促进有机污染物分解，从而达到净化空气的效果。在此所述的涂层的耐久性是用来衡量使用一段时间以后的涂层的超亲水性的变化，涂层的耐久性好就说明使用一段时间以后涂层的超亲水性基本不变或变化较小。
采用本发明的方法制得的纳米功能涂料形成的涂层具有自清洁性好、涂层接触角小，为6-10°，同时能够有效减少脏污附着，吸收紫外光，净化空气，并且耐候性好，附着力高，硬度高，寿命长，超亲水，防静电性能好，能够消除静电影响，透光率高，室温成膜性好。主要用于玻璃表面，尤其适用于玻璃幕墙表面。
以下将通过实施例和对比例对本发明进行详细描述，但并不因此限制本发明。
在实施例中，所使用的各原料如下：
石墨烯购自江苏先丰纳米材料科技有限公司。
单壁碳纳米管购自江苏先丰纳米材料科技有限公司。
N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷购自湖北巨盛科技有限公司。
γ-氨丙基三乙氧基硅烷购自南京经天纬化工有限公司。
正硅酸乙酯购自国药集团化学试剂有限公司。
锐钛矿型纳米二氧化钛粉体是参照文献“溶胶-凝胶法合成纳米TiO2光催化材料工艺性能的研究”(杨在志等，《钢铁钒钛》，2016年04期，第44-47页)制备的。
制备实施例1
(1)将84.50g无水乙醇、26.00g正硅酸乙酯、29.25g N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，混合搅拌均匀，用盐酸(浓度为36.5％wt)调节至pH为3，再搅拌缓慢加入21.70g水和1g质量分数为0.5％的石墨烯水分散液，搅拌反应后得到改性二氧化硅/石墨烯复合纳米无机胶黏剂，粒径为50nm；
(2)以水为分散介质，将锐钛矿型二氧化钛纳米粉体、分散剂与分散介质以质量比1:0.004:5.7进行搅拌混合均匀，在50℃、pH＝8时采用超声波粉碎分散制备纳米二氧化钛水分散液，再将水分散液进行进一步的稀释获得浓度为0.5％纳米二氧化钛水分散稀释液；
(3)将步骤(1)得到的改性二氧化硅/石墨烯复合纳米无机胶黏剂在搅拌下缓慢加入到纳米二氧化钛水分散稀释液中，其中，所述复合纳米无机胶黏剂与纳米二氧化钛水分散稀释液的质量比为1/20，搅拌4h后得到纳米自清洁涂料A1。
制备实施例2
(1)将75.00g无水乙醇、23g正硅酸乙酯、25.88g N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，混合搅拌均匀，用盐酸(浓度为36.5％wt)调节pH为2.5，再搅拌缓慢加入20g水和3g质量分数为0.8％的石墨烯分散液中，搅拌反应后得到改性二氧化硅/石墨烯复合纳米无机胶黏剂，粒径为30nm；
(2)以水为分散介质，将锐钛矿型二氧化钛纳米粉体、分散剂与水以质量比1:0.004:5.7进行搅拌混合均匀，在60℃、pH＝7时采用超声波粉碎分散制备纳米二氧化钛水分散液，再将水分散液进行进一步的稀释获得浓度为0.8％纳米二氧化钛水分散稀释液；
(3)将步骤(1)得到的改性二氧化硅/石墨烯复合纳米无机胶黏剂在搅拌下缓慢加入到纳米二氧化钛水分散稀释液中，其中，所述复合纳米无机胶黏剂与纳米二氧化钛水分散稀释液的质量比为1/25，搅拌3h后得到纳米自清洁涂料A2。
制备实施例3
(1)将82.00g无水乙醇、25.00g正硅酸乙酯、28.13gγ-氨丙基三乙氧基硅烷，混合搅拌均匀，用盐酸(浓度为36.5％wt)调节至pH为3，再搅拌缓慢加入21.74g水和5g质量分数为1％的单壁碳纳米管分散液(碳纳米管的长径比为200)，搅拌反应后得到改性二氧化硅/单壁碳纳米管复合纳米无机胶黏剂，粒径为40nm；
(2)以水为分散介质，将锐钛矿型二氧化钛纳米粉体、分散剂与分散介质以质量比1:0.004:5.7进行搅拌混合均匀，在70℃、pH＝10时采用超声波粉碎分散制备纳米二氧化钛水分散液，再将水分散液进行进一步的稀释获得浓度为1％纳米二氧化钛水分散稀释液；
(3)将步骤(1)得到的改性二氧化硅/石墨烯复合纳米无机胶黏剂在搅拌下缓慢加入到纳米二氧化钛水分散稀释液中，其中，所述复合纳米无机胶黏剂与纳米二氧化钛水分散稀释液的质量比为1/35，搅拌2.5h后得到纳米自清洁涂料A3。
制备实施例4
按照实施例2的方法制备纳米自清洁涂料，不同的是，锐钛矿型二氧化钛纳米粉体、分散剂与分散介质的质量比为1:0.002:9，最终得到纳米自清洁涂料A4。
制备实施例5
按照实施例1的方法制备纳米自清洁涂料，不同的是，使用了17g N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，最终得到纳米自清洁涂料A5。
制备对比例1
按照实施例1的方法制备纳米自清洁涂料，不同的是，用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷代替N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷作为改性剂，最终得到纳米自清洁涂料D1。
制备对比例2
按照实施例1的方法制备纳米自清洁涂料，不同的是，没有添加石墨烯，最终得到纳米自清洁涂料D2。
制备对比例3
按照实施例1的方法制备纳米自清洁涂料，不同的是，直接将适量锐钛矿型纳米二氧化钛粉体与改性二氧化硅/石墨烯复合纳米无机胶黏剂混合，最终得到纳米自清洁涂料D3。
制备对比例4
按照实施例1的方法制备纳米自清洁涂料，不同的是，在pH＝5时采用超声波粉碎分散制备纳米二氧化钛水分散液，最终得到纳米自清洁涂料D4。
制备对比例5
按照实施例2的方法制备纳米自清洁涂料，不同的是，复合纳米无机胶黏剂与纳米二氧化钛水分散稀释液的质量比为1/100，最终得到纳米自清洁涂料D5。
制备对比例6
按照实施例2的方法制备纳米自清洁涂料，不同的是，复合纳米无机胶黏剂与纳米二氧化钛水分散稀释液的质量比为100/1，最终得到纳米自清洁涂料D5。
测试实施例1
将上述得到的纳米自清洁涂料A1-A5、D1-D6进行稳定性测试，测试条件如下:
1.将试样搅拌均匀后装入容积为500mL的洁净的带有密封盖的大口玻璃瓶、塑料瓶或有衬里材料的铁罐中，装入量为容器的2/3，及时盖好盖子。
2.将样品罐放入冷冻箱内，冷冻箱温度保持在(-5±2)℃。样品罐不得与箱壁或箱低接触，相邻样品罐之间以及样品罐与箱壁之间至少要留有25mm的间隙，以利于空气围绕样品自有循环。样品罐在冷冻箱中放置18h后取出，然后在(23±2)℃条件下放置6h。
3.打开容器，充分搅拌试样，观察有无硬块、凝聚及分离现象。
测试实施例2
将上述自清洁涂料A1-A5、D1-D6按照下述方法在玻璃上成膜，形成自清洁涂层。
用滴管吸取适量超亲水纳米自清洁涂料样品滴在高密度海绵的边缘处，反复几次，使样品充分浸润海绵的边缘处，采用手工擦涂方法，将样品均匀的涂在玻璃板表面，室温干燥30min，即可形成自清洁涂层。
测试实施例3
按照GB/T 6739-2006中漆膜硬度测试方法对由测试实施例2所述方法形成的各自清洁涂层进行硬度测试，结果示于表1中。
测试实施例4
按照GB/T2376-2009对由测试实施例2所述方法形成的各自清洁涂层进行接触角测试，结果示于表1中。
测试实施例5
按照GB/T 2680-1994中光透过率测试方法对由测试实施例2所述方法形成的各自清洁涂层进行透光率测试，结果示于表1中。
测试实施例6
按照以下方法对由测试实施例2所述方法形成的各自清洁涂层，进行有机物(甲基红)分解测试。
配制甲基红(分析纯)的饱和乙醇溶液，用刷子沾上溶液后轻轻在试板上刷涂一道，共制备3块试板，避光养护4h。按照GB/T 23987-2009的规定进行紫外光照试验，光源UVA-340，辐照度为0.68W/m2，黑板温度(60±3)℃。紫外光照24h后，与未涂甲基红饱和乙醇溶液的空白试板进行比较，按GB/T 1766-2008中4.2.1测定色差值。结果示于表1中。
表1
通过表1的结果可以看出，采用本发明所述方法制备的涂料具有更好的稳定性。
与对比例相比，由本发明所述方法制得的纳米功能涂料形成的自清洁涂层的自清洁性好，涂层接触角为6.0°，能有效减少脏污附着；同时可以吸收紫外光分解有机物，净化空气；而且硬度较高，达到3H；透光率高达88.9％。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种纳米功能涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将醇、硅酸酯类化合物和有机硅烷改性剂混合，然后在酸性条件下，将得到的混合物与石墨烯和/或碳纳米管的分散液、水混合制备无机胶黏剂；
(2)在碱性条件下，将锐钛矿型纳米二氧化钛粉体、分散剂和分散介质混合制备纳米二氧化钛分散液；
(3)将步骤(1)所得的无机胶黏剂与步骤(2)所得的纳米二氧化钛分散液混合得到纳米功能涂料；
其中，所述有机硅烷改性剂选自含有氨基的硅烷偶联剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述酸性条件为：pH值为1-5。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，石墨烯和/或碳纳米管的分散液、水、醇、硅酸酯类化合物和有机硅烷改性剂的质量比为1-7:15-30:50-100:12-30:15-32，优选为1-5:20-28:75-100:16-24:19-27。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述有机硅烷改性剂选自N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述石墨烯和/或碳纳米管的分散液的质量浓度为0.1％-5.0％，优选为0.1％-1％；
优选地，分散液中的石墨烯的等效粒径为5-30nm，平均层数为2-5层；
优选地，分散液中的碳纳米管为单壁碳纳米管，其长径比≥150。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述石墨烯和/或碳纳米管的分散液的分散介质为水溶性溶剂，优选地选自水、乙醇以及水与乙醇混合物中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(2)所述碱性条件为：pH值为7-12。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(2)所述锐钛矿型纳米二氧化钛粉体:分散剂:分散介质的质量比为1:0.001-0.01:3-10，优选为1:0.002-0.008:4-7。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：在实施步骤(3)的混合操作之前，将步骤(2)的纳米二氧化钛分散液稀释至质量浓度为0.1-5％，优选为0.1-1％。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，在步骤(3)的混合过程中，步骤(1)所得的无机胶黏剂与步骤(2)所得的纳米二氧化钛分散液的稀释液的质量比为1/50-1/10，优选为1/35-1/20。
11.由权利要求1-10中任意一项所述的方法制备的纳米功能涂料。
12.权利要求11所述的纳米功能涂料在玻璃表面的应用，优选为在玻璃幕墙表面的应用。
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