CN114477783A - 一种复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合材料及其制备方法和应用。一种复合材料,制备原料包括,壳聚糖,聚乙烯醇和有机硅脂;壳聚糖具有较强的抗菌活性,与聚乙烯醇的羟基形成氢键,增强壳聚糖的附着效果,有机硅脂形成硅溶胶,折射率低,透过率高,同时形成超疏水表面,实现表面的自洁净作用,配合LED显示屏后可以得到一种具有自清洁,高透光且具有抗菌性能的LED显示屏玻璃幕墙。
Description
技术领域
本发明属于玻璃幕墙LED透明显示屏技术领域,具体涉及一种复合材料及其制备方 法和应用。
背景技术
LED显示屏玻璃幕墙是一种新型玻璃幕墙形式,广泛活跃在国际化一线城市地标性 建筑、商场、高端品牌4S展销厅等公共场所,它兼具玻璃幕墙的高透明度,显示屏的 高刷新率和高灰度的特点。现实中LED显示屏玻璃幕墙配合着远程中心控制,即时通 信,可确保远程监控,并同时控制多台显示器。广告内容可随时更改,确保实时更新, 而且支持所有视频格式。整幅的玻璃幕墙,可以随心所欲的播放视频或者定格某个画面, 有着应用面广和灵活性高的特点,深受广大业主和设计师们的喜爱。
目前,由于LED显示屏玻璃幕墙的工作场所多设置在的室外,玻璃外墙表面易脏,且又因为幕墙的设置位置过高导致其难以被清洗;长时间累积后,其表面粘附的灰尘会 严重影响LED显示屏玻璃幕墙洁净度、美观度与透光性能,同时很容易滋生微生物和 细菌,滋生的细菌、病毒等微生物可能给人们带来各种健康问题。
因此需要找到一种具有自清洁,高透光且具有抗菌性能的LED显示屏玻璃幕墙。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出一种 复合材料,由于加入壳聚糖,因此具有高效抗菌剂的作用;壳聚糖的羟基或氨基可以与聚乙烯醇的羟基形成氢键,进而提高所得复合材料的成膜性。有机硅脂制备的硅溶胶可 在玻璃基底上形成一层表面光滑的二氧化硅薄膜,该薄膜的折射率低,透过率高,具有 超疏水性和自清洁性。
本发明还提出一种复合材料的制备方法。
本发明还提出一种涂层,由所述复合材料以及所述复合材料的制备方法涂覆形成。
本发明还提出一种复合涂料,包括所述涂层,所述涂层设置于玻璃基片上。
本发明还提出一种复合涂料的制备方法,包括以下步骤:
B1:以所述复合涂料为原料,通过提拉法在所述玻璃基片表面设置所述涂层。
本发明还提出了一种复合涂料的制备方法。
本发明还提出了一种玻璃幕墙的LED透明显示屏,包括LED显示屏本体,以及所 述的复合涂料。
根据本发明的一个方面,提出了一种复合材料,制备原料包括,壳聚糖,聚乙烯醇和有机硅脂。
本发明的涂料,至少具有以下有益效果:
1.壳聚糖对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的最小抗菌浓度抑制率达到95%以上。
2.壳聚糖有大量的羟基和氨基,壳聚糖的羟基或氨基可以与聚乙烯醇的羟基形成氢 键,增强壳聚糖的附着效果。
3.有机硅脂制备的涂层体在碱性催化条件下进行水解,形成硅溶胶。将这种硅溶胶 涂敷在玻璃基底上形成液膜,一层表面光滑的二氧化硅薄膜后,折射率低,透过率高,同时对于超疏水表面来说,使得水滴不能湿润其表面,水滴会形成球状从表面滚落,同 时带走依附在表面的灰尘等污溃颗粒,实现表面的自洁净作用。
在本发明的一些实施方式中,所述有机硅脂包括正硅酸乙酯。
在本发明的一些实施方式中,所述复合材料的制备原料还包括溶剂,交联剂和催化 剂;所述溶剂包括,水和醇。
在本发明的一些实施方式中,所述醇包括乙醇、甲醇和丙醇。
在本发明的一些实施方式中,所述交联剂包括戊二醛和氯硅烷的混合物。
壳聚糖的氨基和戊二醛的醛基之间的交联反应,可能会形成C=N键。此外,聚乙烯醇的羟基和戊二醛的醛基之间可形成缩醛基团,由于聚乙烯醇含有大量的羟基,壳聚糖 有大量的羟基和氨基,壳聚糖的羟基或氨基可以与聚乙烯醇的羟基形成氢键,戊二醛的 醛基可以使得壳聚糖的氨基与聚乙烯醇的羟基之间发生交联反应,由于壳聚糖和聚乙烯 醇大分子之间可以相互交织,壳聚糖和聚乙烯醇之间特定分子间的相互作用使得壳聚糖 /聚乙烯醇共混物具有更好的机械性能。
氯硅烷可发生解聚缩合反应,生成交联聚合层,增加固体表面的粗糙度,且反应生成的 硅氧烷为低表面能的纳米颗粒,类似于荷叶表面的蜡晶,提高涂层的疏水性能,同时氯硅 烷会自动迁移到涂层与所述玻璃基片之间的界面上,其中的烷氧基部分会与无机底材的 表面上的羟基反应,与此同时,有机官能团部分又会与树脂结合到一起,这样就完成了 偶联作用,也就提高了涂层对底材之间的粘结强度。
在本发明的一些实施方式中,所述催化剂包括氨水。
本发明的第二个方面,提出了一种所述复合材料的制备方法,包括以下步骤:
A1:将所述有机硅脂溶解得硅胶分散液;
A2:向所述硅胶分散液中加入所述壳聚糖、所述聚乙烯醇,交联反应后即得
在本发明的一些实施方式中,步骤A1中,所述硅胶分散液的PH值为8~10。
由所述涂料涂覆形成。
在本发明的一些实施方式中,步骤A1中,所述混合的温度为25~45℃。
在本发明的一些实施方式中,步骤A1中,所述硅溶胶的PH值为8~10。
在本发明的一些实施方式中,步骤A1中,所述硅溶胶的PH值为9。
溶液的pH值为9左右时,水解速率大于聚合速率,水解比较完全,形成的是大分 子聚合物。这时主要由缩聚反应机理来控制凝胶的形成,这样形成的是多孔颗粒状的二 氧化硅团簇,从而使得碱催化制备的薄膜为颗粒堆积成的胶薄膜。因此碱催化法制备的 二氧化硅增透膜孔隙率高,折射率低,透过率高。
在本发明的一些实施方式中,步骤A2中,所述壳聚糖和所述聚乙烯醇的质量比为1: 0.3~3。
在本发明的一些实施方式中,步骤A2中,所述混合的时间为5~8h。
在本发明的一些实施方式中,步骤A2中,所述混合的温度为25~45℃。
在本发明的一些实施方式中,步骤A2中,所述干燥的温度为50~80℃。
本发明的第三个方面,提出了一种涂层,包括,所述复合材料以及所述复合材料的制备方法涂覆形成。
本发明的第四个方面,提出了一种复合涂料,包括所述涂层,所述涂层设置于在玻璃基片上。
本发明的第五个方面,提出了一种复合涂料的制备方法,包括以下步骤:
B1:以所述复合涂料为原料,通过提拉法在所述玻璃基片表面设置所述涂层。
复合涂料中,有大量的悬浮颗粒,这些颗粒主要是含有-OH基的SiO2粒团,用提 拉法得到的凝胶膜,膜层中吸附一些乙醇,在的烘箱中烘烤后,已基本挥发掉,形成多 孔SiO2基结构,膜层已具有增透效果。
在本发明的一些实施方式中,所述提拉的速度为45~65mm/min。
在本发明的一些实施方式中,所述提拉的次数为2~5次。
在本发明的一些实施方式中,所述提拉的间隔时间为3~8min。
在本发明的一些实施方式中,所述复合材料需要进行干燥。
在本发明的一些实施方式中,所述干燥的温度为50~70℃。
在本发明的一些实施方式中,所述干燥分为第一次干燥和第二次干燥。
在本发明的一些实施方式中,所述第一次干燥的温度为50~80℃。
在本发明的一些实施方式中,所述第一次干燥的时间为8~12h。
在本发明的一些实施方式中,所述第二次干燥的温度为50~80℃。
在本发明的一些实施方式中,所述第二次干燥的时间为8~12h。
本发明的一些实施方式中,所述第二次干燥的环境为碱性。
在本发明的一些更优选的实施方式中,步骤B2中,所述第二次干燥的碱性环境由氨气提供。
在烘箱中烘烤后,形成多孔的SiO2基结构,膜层具有增透效果但膜层与基片主要是物理吸附,容易被擦去。在碱性气氛中热处理,产首先OH-与粒团中羟基作用,产生 H2O,粒团中羟基脱氢后,有利于硅氧键的加强以及膜和基片表面硅氧键链的形成,从 而使增透膜得到增强。
本发明的第六个方面,提出了一种玻璃幕墙的LED透明显示屏,包括LED显示屏 本体,以及所述的复合涂料。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述,以充 分地理解本发明的目的、特征和效果。显然,所描述的实施例只是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例,基于本发明的实施例,本领域的技术人员在不付出创造性劳动 的前提下所获得的其他实施例,均属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例制备了一种复合材料,具体过程为:
A1:将150g乙醇分成等质量的两份,分别与6g正硅酸乙酯和10g氨水(20wt%)混合,在35℃下,分别磁力搅拌10min后,将氨水的醇溶液滴入到正硅酸乙酯的醇溶液 中,边滴边搅拌10min,得到PH为9的硅胶分散液。
A2:向步骤A1所得的硅胶溶液中加入5g壳聚糖和15g聚乙烯醇(3wt%),20ul戊二醛(1wt%),2.5g甲基氯硅烷,然后在35℃下搅拌6h,该溶胶SiO2的质量分数为3%, 放入烘箱中,于60℃下烘至恒重,放入干燥瓶中静置4天。
实施例2
本实施例制备了一种复合材料,具体过程为:
将K9玻璃用碳酸钾溶液(30wt%)清洗两次,然后用乙醇超声清洗一次,用蒸馏 水超声清洗一次,将干燥后的K9玻璃放入实施例1的复合材料中进行提拉法制备,提 拉速度为55mm/min,提拉3次,每次间隔5min;接着,放入烘箱中于60℃下烘10h, 去除样品中的吸附水和醇,然后在60℃氨气氛围下烘10h即得。
实施例3
本实施例制备了一种复合材料,具体过程为:
A1:将150g乙醇分成等质量的两份,分别与6g正硅酸乙酯和10g氨水(20wt%)混合,分别磁力搅拌10min后,将氨水的醇溶液滴入到正硅酸乙酯的醇溶液中,边滴边搅 拌10min,得到PH为9的硅胶分散液。
A2:向步骤A1所得的硅胶溶液中加入5g壳聚糖和10g聚乙烯醇(3wt%),10ul戊二醛(1wt%),2.5g甲基氯硅烷,然后在35℃下搅拌6h,该溶胶SiO2的质量分数为3%,pH 值为9,放入烘箱中,于60℃下烘至恒重,搅拌4h,取出后停止搅拌,放入干燥瓶中静 置4天。
实施例4
本实施例制备了一种复合材料,具体过程为:
将K9玻璃用碳酸钾溶液(30wt%)清洗两次,然后用乙醇超声清洗一次,用蒸馏 水超声清洗一次,将干燥后的K9玻璃放入实施例3的复合材料中进行提拉法制备,提 拉速度位55mm/min,提拉3次,每次间隔5min;接着,放入烘箱中(60℃)烘10h, 去除样品中的吸附水和醇,然后在60℃氨气氛围下烘10h即得。
实施例5
本实施例制备了复合材料,具体过程为:
A1:将150g乙醇分成等质量的两份,分别与6g正硅酸乙酯和10g氨水(20wt%)混合,分别磁力搅拌10min后,将氨水的醇溶液滴入到正硅酸乙酯的醇溶液中,边滴边搅 拌10min,得到PH为9的硅胶分散液。
A2:向步骤A1所得的硅胶溶液中加入5g壳聚糖和5g聚乙烯醇(3wt),10ul戊二醛(1wt%),2.5g甲基氯硅烷,然后在35℃下搅拌6h,该溶胶SiO2的质量分数为3%,放 入烘箱中,于60℃下烘至恒重,放入干燥瓶中静置4天。
实施例6
本实施例制备了一种复合材料,具体过程为:
将K9玻璃用碳酸钾溶液(30wt%)清洗两次,然后用乙醇超声清洗一次,用蒸馏 水超声清洗一次,将干燥后的K9玻璃放入实施例5的复合材料中进行提拉法制备,提 拉速度位55mm/min,提拉3次,每次间隔5min;接着,放入烘箱中于60℃下烘10h, 去除样品中的吸附水和醇,然后在60℃氨气氛围下烘10h即得。
对比例1
本实施例制备了一种复合材料,具体过程为:
A1:将150g乙醇分成等质量的两份,分别与6g正硅酸乙酯和10g氨水(质20wt%)混合,在35℃下,分别磁力搅拌10min后,将氨水的醇溶液滴入到正硅酸乙酯的醇溶 液中,边滴边搅拌10min,得到PH为9的硅胶分散液。
A2:把步骤A1所得的硅胶溶液在35℃下搅拌6h,该溶胶SiO2的质量分数为3%, 放入烘箱中,于60℃下烘至恒重,放入干燥瓶中静置4天。
对比例2
本实施例制备了一种复合材料,具体过程为:
将K9玻璃用碳酸钾溶液(30wt%)清洗两次,然后用乙醇超声清洗一次,用蒸馏 水超声清洗一次,将干燥后的K9玻璃放入对比例1的涂层溶胶中进行提拉法制备,提 拉速度位55mm/min,提拉3次,每次间隔5min;接着,放入烘箱中于60℃下烘10h, 即得。
对比例3
本实施例制备了一种涂层的溶胶,具体过程为:
A1:将150g乙醇分成等质量的两份,分别与6g正硅酸乙酯和10g氨水(20wt%)混合,在35℃下,分别磁力搅拌10min后,将氨水的醇溶液滴入到正硅酸乙酯的醇溶液 中,边滴边搅拌10min,得到PH为9的硅胶溶液。
A2:向步骤A1所得的硅胶溶液中加入5g壳聚糖和15g聚乙烯醇(3wt%),然后在 35℃下搅拌6h,该溶胶SiO2的质量分数为3%,pH值为9,放入烘箱中,于60℃下烘至 恒重,搅拌4h,取出后停止搅拌,放入干燥瓶中静置4天。
对比例4
本实施例制备了一种复合材料,具体过程为:
将K9玻璃用碳酸钾溶液(30wt%)清洗两次,然后用乙醇超声清洗一次,用蒸馏 水超声清洗一次,将干燥后的K9玻璃放入对比例3的涂层溶胶中进行提拉法制备,提 拉速度位55mm/min,提拉3次,每次间隔5min;接着,放入烘箱中于60℃下烘10h, 去除样品中的吸附水和醇,然后在60℃氨气氛围下烘10h即得。
试验例
本试验例测试了实施例2,4,6和对比例制备2,4所得复合材料的性能。其中具体结果 如表1所示:
表1实施例2,4,6和对比例制备2,4所得复合材料的性能
接触角,滚动角:采用接触角测量仪测量该复合材料对水的接触角。
抗菌性测试:按照GB/T 21866-2008进行测试。
可见光透射比:按照GB/T 50080-2016进行试验。
上面对本发明实施例作了详细说明,但是本发明不限于上述实施例,在所属技术领 域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变 化。此外,在不冲突的情况下,本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (10)
1.一种复合材料,其特征在于,制备原料包括,壳聚糖,聚乙烯醇和有机硅脂。
2.根据权利要求1所述的复合材料,其特征在于,所述复合材料的制备原料还包括溶剂,交联剂和催化剂,
所述溶剂包括,水和醇。
3.根据权利要求2所述的复合材料,其特征在于,所述交联剂包括戊二醛和氯硅烷的混合物。
4.一种如权利要求1~3任一项所述复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
A1:将所述有机硅脂溶解得硅胶分散液;
A2:向所述硅胶分散液中加入所述壳聚糖、所述聚乙烯醇,交联反应后即得。
5.根据权利要求4所述复合材料的制备方法,其特征在于,步骤A1中,所述硅胶分散液的PH值为8~10。
6.根据权利要求4所述复合材料的制备方法,其特征在于,步骤A2中,所述壳聚糖和所述聚乙烯醇的质量比为1:0.3~3。
7.一种涂层,其特征在于,由权利要求1~3任一项所述复合材料以及权利要求4~6任一项所述复合材料的制备方法涂覆形成。
8.一种复合涂料,其特征在于,包括权利要求7所述涂层,所述涂层设置于玻璃基片上。
9.一种如权利要求8所述的复合涂料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
B1:以所述复合材料为原料,通过提拉法在所述玻璃基片表面设置所述涂层。
10.一种玻璃幕墙的LED透明显示屏,其特征在于,包括LED显示屏本体,以及权利要求8所述的复合涂料。
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