CN116694115A - 一种透明疏水疏油涂料及其制备方法和形成的透明疏水疏油涂层 - Google Patents

一种透明疏水疏油涂料及其制备方法和形成的透明疏水疏油涂层 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种透明疏水疏油涂料及其制备方法和形成的透明疏水疏油涂层，以重量份数计，该透明疏水疏油涂料的原料包括：硅源10‑30份，疏液改性剂1‑10份，氟硅烷0.5‑5份，聚二甲基硅氧烷0.1‑2份，无机纳米材料0.05‑1.5份，催化剂0.5‑2份，有机溶剂10‑50份。本发明的透明疏水疏油涂料及其形成的涂层具有良好的疏水疏油性、耐紫外老化性、透光率、硬度和自清洁性。

Description

一种透明疏水疏油涂料及其制备方法和形成的透明疏水疏油 涂层
技术领域
本发明涉及疏水疏油涂料技术领域，具体涉及一种透明疏水疏油涂料及其制备方法和形成的透明疏水疏油涂层。
背景技术
超疏水表面的研究始于20世纪报道的荷叶表面润湿现象的发现。1982年Baker团队提出水在荷叶成滴滚落主要归因于其表面的蜡质材料，也就是低表面能物质。1997年植物学家Barthlott和Neinhuis发现这种疏水特性还与其表面的微米状乳突结构相关。2002年，江雷院士通过扫描电子显微镜证实这种微米级乳突结构上还有树状纳米结构，揭示了荷叶效应的是由低表面能和微纳米结构的协同作用产生。随着仿生学的不断发展，学者们开始致力于研究这种特殊的润湿效应并不断在生活中开发这种材料的应用场景。
超疏水具有自清洁、防腐蚀、防结冰等功能，在电子、能源、建筑、家居、航空和航海等众多领域均有广阔的应用前进。其中透明疏水涂层更是因为对光的良好透光率而广泛使用在玻璃上，特别是光伏玻璃、建筑玻璃、光学镜头和汽车玻璃等。这些玻璃由于长期在户外使用，不可避免的因为灰尘等富集而影响其使用性能。此外，除了防水或水清洁对疏水性能有需求外，上述场景中对油性物质的防护性能也有要求。由于水和油的表面张力差异，导致疏油材料的设计难度相比疏水材料更难。因此，透明的超疏水疏油涂层在实际应用中更具有普适性，但材料的制备难度也是个很大的挑战。
目前，透明超疏水疏油涂层主要存在以下问题：
(1)涂层的疏液性能和透明性能存在矛盾。低表面性能和微纳米粗糙结构是超疏液性能的两大重要决定性因素。单纯靠低表面能材料很难实现超疏，尤其是对表面能很低的油性液体的疏液能力。粗糙结构的构造尤能显著增强材料的疏液性能。然而粗糙度的提升会在不同程度的影响光的透过，使得疏液性能和透明性能之间难以平衡。
(2)涂层的稳定性差。一方面涂层对基材的附着力差，导致容易脱落而使用寿命短；另一方面为获得超疏液而性能构建的微纳米粗糙结构不稳定，极易由于磨损等原因导致疏液性能下降。
(3)涂层的耐紫外性能差。常见采用长链硅烷改性获得的疏水涂层耐候性差，在紫外辐照下，疏水角会显著下降，从而失去了防水或自清洁的效果。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种透明疏水疏油涂料及其制备方法和形成的透明疏水疏油涂层，该透明疏水疏油涂料及涂层疏水疏油性强，透光率高，硬度高，耐紫外老化性良好。
为达到上述目的，本发明提供一种透明疏水疏油涂料，以重量份数计，其原料包括：硅源10-30份，疏液改性剂1-10份，氟硅烷0.5-5份，聚二甲基硅氧烷0.1-2份，无机纳米材料0.05-1.5份，催化剂0.5-2份，有机溶剂10-50份。
本发明添加的聚二甲基硅氧烷带有端羟基，活性强，能与硅溶胶及纳米粒子产生交联，增强涂层的稳定性，同时能改善涂层的润滑性，降低液滴滑动角度，增强自清洁效果。
上述透明疏水疏油涂料中，优选地，所述透明疏水疏油涂料的原料还包括水40-80份。
上述透明疏水疏油涂料中，优选地，所述硅源包括正硅酸四乙酯和/或正硅酸四甲酯。
上述透明疏水疏油涂料中，优选地，所述氟硅烷包括十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷中的一种或两种以上的组合。
上述透明疏水疏油涂料中，优选地，所述疏液改性剂包括甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、六甲基二硅氧烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷中的一种或两种以上的组合。
上述透明疏水疏油涂料中，优选地，所述催化剂为盐酸、醋酸、磷酸、柠檬酸、酒石酸中的一种或者两种以上的组合。
上述透明疏水疏油涂料中，优选地，其中，所述无机纳米材料包括Al2O3和/或ZrO2。
上述透明疏水疏油涂料中，优选地，所述无机纳米材料的粒径为5-250nm。
上述透明疏水疏油涂料中，优选地，所述无机纳米材料的形状为纳米棒、纳米球、纳米片中的一种或两种上的组合。
上述透明疏水疏油涂料中，优选地，所述有机溶剂包括乙醇、异丙醇和甲醇、正已烷中的一种或者两种以上的组合。
本发明还提供一种上述透明疏水疏油涂料的制备方法，其包括如下步骤：
(1)按配比称量硅源、疏液改性剂、催化剂和有机溶剂并混合，进行水解反应，得到硅溶胶(即酸性硅烷水解液)；向所述硅溶胶中加入氟硅烷进行改性反应，得到改性硅溶胶(即改性SiO2纳米溶胶)；
(2)向所述改性硅溶胶中加入聚二甲基硅氧烷和无机纳米颗粒，混合，得到所述透明疏水疏油涂料。
上述透明疏水疏油涂料的制备方法中，优选地，所述无机纳米颗粒以纳米颗粒分散液的形式加入。
上述透明疏水疏油涂料的制备方法中，优选地，所述纳米颗粒分散液中无机纳米颗粒的质量分数为1.5-2.5wt％。
上述透明疏水疏油涂料的制备方法中，优选地，所述催化剂以5wt％的水溶液形式加入。
上述透明疏水疏油涂料的制备方法中，优选地，所述水解反应的温度为20-30℃，时间为1-3h。
上述透明疏水疏油涂料的制备方法中，优选地，所述改性反应为温度为20-30℃，时间为1-3h。
本发明还提供一种透明疏水疏油涂层，其由上述透明疏水疏油涂料或权上述透明疏水疏油涂料的制备方法得到的透明疏水疏油涂料固化得到。
上述透明疏水疏油涂层中，优选地，固化温度≤150℃，更优选为25-120℃。
相比现有涂层，本发明的涂料及涂层产品功能多样化，除了可以利用疏水性能获得自清洁，涂层还具有疏油性，有利于油性污染物的去除，使得产品的应用场景进一步拓宽。
本发明还提供一种透明疏水疏油涂层玻璃，其制备方法为：将透明疏水疏油涂料涂布到洁净、干燥的玻璃片上，在≤150℃温度下固化10min-12h，固化结束后得到所述透明疏水疏油涂层玻璃；其中，所述明疏水疏油涂料上述透明疏水疏油涂料或上述透明疏水疏油涂料的制备方法得到的透明疏水疏油涂料。
上述透明疏水疏油涂层玻璃中，优选地，涂布方式为棒涂、浸渍提拉、喷涂或旋涂。
本发明在玻璃单面镀单层涂层膜后，玻璃的透光率由原片的90％增加到约92％，满足了在光伏组件、光学视镜及其他光学器件上的透明要求。
利用本发明的透明疏水疏油涂料制备的透明疏水疏油涂层玻璃，能满足很多对透光性能有要求的光学玻璃应用场景。在玻璃基底上镀上本发明的涂层后，涂层玻璃的透明度不仅不会下降，还会有1-2％的透光率增加。现有疏液涂层透明度较低，很难在不影响原基材透光率的基础上还实现透光率增益。
本发明提供的技术方案，具有如下有益效果：
(1)本发明通过添加聚二甲基硅氧烷提升涂料及涂层的疏液性、机械稳定性和老化稳定性，同时改善涂层表面的润滑性，从而使得液滴滑动角度减小，有利于液滴从涂层表面滚落下去，实现更好的自清洁效果；
(2)现有技术中疏水涂层一般耐紫外老化性能差，本发明利用较低含量的氟硅烷和聚二甲基硅氧烷，实现了涂层耐紫外老化性能的明显提升，此外，氟硅烷的添加可提升涂层的疏油性和耐老化性；
(3)本发明还通过添加高强度的无机纳米粒子提升涂层的疏水疏油性和硬度，同时，本发明还有优化了无机纳米粒子的粒径规格和添加量，使本发明的涂料制备为涂层玻璃后，涂层玻璃透明度不仅不会下降，其透光率还会有1-2％的提升；
(4)本发明的透明疏水疏油涂料及其形成涂层具有良好的疏水疏油性、耐紫外老化性(耐候性)、透光率、硬度和自清洁性；现有的涂层在追求超疏液性能时忽视了涂层的寿命，实用性差，本发明中将疏液性能和低粘附性能综合考量，获得在水接触角≥110°，十六烷接触角达74°时获得较低滚动角(≤5°)，从而实现疏液和自清洁功能。
附图说明
图1为实施例1、实施例3、对比例1和对比例4的涂层产品的接触角测试结果。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
本发明具体实施方式中采用的测试方法如下：
(1)接触角测试
使用接触角测试仪器，在固化好的涂层表面滴加水滴(水滴量为2μL)，测量其水接触角；在固化好的涂层表面滴加水滴(水滴量为5μL)启动滚动角测试，获得涂层的水滚动角数据；在固化好的涂层表面滴加十六烷(液滴量为2μL)，测试其十六烷(油)接触角。其中，接触角越大，滚动角越小，表明涂层的疏液自洁性能越好。
(2)透明性测试
使用雾度仪测试固化好的涂层在400-700nm范围的可见光透光率。透光率越高，表明涂层的透明性能越好。
(3)硬度测试
使用铅笔硬度仪在固化好的涂层上划出至少7cm的划痕，再用乙醇擦洗干净，使用10倍放大镜观察划痕长度(连续划痕小于3cm)，从而获得涂层的硬度性能。
(4)耐紫外性能测试
将固化好的涂层玻璃放置在紫外老化箱中，设置温度60℃、辐照系数0.63、老化时间1000h。测试结束后，疏液角下降≤10％。
下面结合具体实施例详细描述本发明。
实施例1
本实施例提供一种透明疏水疏油涂料，其原料包括：正硅酸四乙酯4g，甲基三乙氧基硅烷(疏液改性剂)1.5g，十二烷基三乙氧基硅烷(疏液改性剂)0.15g，5wt％柠檬酸溶液(催化剂)8g，无水乙醇6g，十三氟辛基三甲氧基硅烷(氟硅烷)0.2g，聚二甲基硅氧烷0.1g，Al2O3纳米颗粒分散液2g，其中分散液中Al2O3纳米颗粒的质量分数1.5wt％，纳米颗粒为粒径为50nm的纳米球。
该透明疏水疏油涂料的制备方法如下：
(1)制备改性SiO2纳米溶胶：按照上述配方称量正硅酸四乙酯、甲基三乙氧基硅烷、5wt％柠檬酸溶液和无水乙醇并混合，在25℃室温条件下搅拌2h以充分反应，反应结束后得到酸性硅烷水解液；再向酸性硅烷水解液中加入十三氟辛基三甲氧基硅烷，继续在25℃室温条件下搅拌1h以进行改性反应，反应结束后得到改性SiO2纳米溶胶；
(2)制备涂料：向步骤(1)所得改性SiO2纳米溶胶中加入聚二甲基硅氧烷和Al2O3纳米颗粒分散液，继续搅拌1h，得到透明疏水疏油涂料。
本实施例还提供一种透明疏水疏油涂层玻璃，其制备方法为：将本实施例的透明疏水疏油涂料通过喷涂的方式涂布到清洗并干燥后的玻璃片上，放置于25℃室温中固化12h，固化结束后得到透明疏水疏油涂层玻璃。
实施例2
本实施例提供一种透明疏水疏油涂料，其原料包括：正硅酸四甲酯4g，二甲基二乙氧基硅烷(疏液改性剂)1.0g，十二烷基三乙氧基硅烷(疏液改性剂)0.15g，5％醋酸溶液5g，异丙醇6g，十七氟癸基三乙氧基硅烷(氟硅烷)0.4g，聚二甲基硅氧烷0.1g，Al2O3纳米分散液4g，其中分散液中Al2O3纳米颗粒的质量分数1.5wt％，纳米颗粒为1:1混合的50nm粒径纳米球和150nm粒径纳米棒。
该透明疏水疏油涂料的制备方法如下：
(1)制备改性SiO2纳米溶胶：按照上述配方称量正硅酸四甲酯、二甲基二乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、5％醋酸溶液和异丙醇并混合，25℃室温条件下搅拌2h以充分反应，反应结束后得到酸性硅烷水解液；再向酸性硅烷水解液中加入十七氟癸基三乙氧基硅烷，继续在25℃室温条件下搅拌1h以进行改性反应，反应结束后得到改性SiO2纳米溶胶；
(2)制备涂料：向步骤(1)所得改性SiO2纳米溶胶中加入聚二甲基硅氧烷和Al2O3纳米颗粒分散液，继续搅拌1h，得到透明疏水疏油涂料。
本实施例还提供一种透明疏水疏油涂层玻璃，其制备方法为：将本实施例的透明疏水疏油涂料通喷涂的方式涂布到清洗并干燥后的玻璃片上，放置于120℃烘箱干燥30min，固化后得到透明疏水疏油涂层玻璃。
实施例3
本实施例提供一种透明疏水疏油涂料，其原料包括：
正硅酸四乙酯4g，甲基三乙氧基硅烷1.0g，十二烷基三乙氧基硅烷0.1g，5wt％醋酸溶液5g，无水乙醇+正已烷6g，十七氟癸基三乙氧基硅烷0.4g，聚二甲基硅氧烷0.2g，纳米颗粒分散液6g，其中分散液中纳米颗粒的质量分数2.5wt％，纳米颗粒为1:1混合的150nm粒径Al2O3纳米棒和30nm粒径ZrO2纳米球。
该透明疏水疏油涂料的制备方法如下：
(1)制备改性SiO2纳米溶胶：按照上述配方称量正硅酸四乙酯、甲基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、5wt％醋酸溶液、无水乙醇和正己烷并混合，25℃室温条件下搅拌2h以充分反应，反应结束后得到酸性硅烷水解液；再向酸性硅烷水解液中加入十七氟癸基三乙氧基硅烷，继续在25℃室温条件下搅拌1h以进行改性反应，反应结束后得到改性SiO2纳米溶胶；
(2)制备涂料：向步骤(1)所得改性SiO2纳米溶胶中加入聚二甲基硅氧烷和纳米颗粒分散液，继续搅拌1h，得到透明疏水疏油涂料。
本实施例还提供一种透明疏水疏油涂层玻璃，其制备方法为：将本实施例的透明疏水疏油涂料通棒涂的方式涂布到清洗并干燥后的玻璃片上，放置于120℃烘箱干燥30min，固化后得到透明疏水疏油涂层玻璃。
对比例1
本对比例提供一种涂料，该涂料的原料和制备方法与实施例1相同，区别仅在于，本对比例的涂料不含十三氟辛基三甲氧基硅烷。具体如下：
本对比例涂料的原料包括：正硅酸四乙酯4g，甲基三乙氧基硅烷1.5g，十二烷基三乙氧基硅烷0.15g，5％柠檬酸溶液8g，无水乙醇6g，聚二甲基硅氧烷0.1g，Al2O3纳米颗粒分散液2g，其中分散液中Al2O3纳米颗粒的质量分数1.5wt％，纳米颗粒为粒径为50nm的纳米球。
该涂料的制备方法如下：
(1)制备改性SiO2纳米溶胶：按照上述配方称量正硅酸四乙酯、甲基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、5％柠檬酸溶液和无水乙醇并混合，在25℃室温条件下搅拌2h以充分反应，反应结束后得到酸性硅烷水解液；
(2)制备涂料：向步骤(1)所得酸性硅烷水解液中加入聚二甲基硅氧烷和Al2O3纳米颗粒分散液，继续搅拌1h，得到涂料。
本对比例还提供一种涂层玻璃，其制备方法为：将本实施例的涂料通过喷涂的方式涂布到清洗并干燥后的玻璃片上，放置于25℃室温中固化12h，固化结束后得到涂层玻璃。
对比例2
本对比例提供一种涂料，该涂料的原料和制备方法与实施例2相同，区别仅在于，本对比例的涂料不含聚二甲基硅氧烷。具体如下：
本对比例的涂料的原料包括：正硅酸四甲酯4g，二甲基二乙氧基硅烷1.0g，十二烷基三乙氧基硅烷0.15g，5％醋酸溶液5g，异丙醇6g，十七氟癸基三乙氧基硅烷0.4g，Al2O3纳米分散液4g，其中分散液中Al2O3纳米颗粒的质量分数1.5wt％，纳米颗粒为1:1混合的50nm粒径纳米球和150nm粒径纳米棒。
该涂料的制备方法如下：
(1)制备改性SiO2纳米溶胶：按照上述配方称量正硅酸四甲酯、二甲基二乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、5％醋酸溶液和异丙醇并混合，在25℃室温条件下搅拌2h以充分反应，反应结束后得到酸性硅烷水解液；再向酸性硅烷水解液中加入十七氟癸基三乙氧基硅烷，继续在25℃室温条件下搅拌1h以进行改性反应，反应结束后得到改性SiO2纳米溶胶；
(2)制备涂料：向步骤(1)所得改性SiO2纳米溶胶中加入Al2O3纳米颗粒分散液，继续搅拌1h，得到涂料。
本对比例还提供一种涂层玻璃，其制备方法为：将本对比例的涂料通喷涂的方式涂布到清洗并干燥后的玻璃片上，放置于120℃烘箱干燥30min，固化后得到涂层玻璃。
对比例3
本对比例提供一种涂料，该涂料的原料和制备方法与实施例3相同，区别仅在于，本对比例的涂料不含纳米颗粒。具体如下：
本对比例的种涂料的原料包括：正硅酸四乙酯4g，甲基三乙氧基硅烷1.0g，十二烷基三乙氧基硅烷0.1g，5wt％醋酸溶液5g，无水乙醇+正已烷6g，十七氟癸基三乙氧基硅烷0.4g，聚二甲基硅氧烷0.2g。
该涂料的制备方法如下：
(1)制备改性SiO2纳米溶胶：按照上述配方称量正硅酸四乙酯、甲基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、5wt％醋酸溶液、无水乙醇和正己烷并混合，25℃室温条件下搅拌2h以充分反应，反应结束后得到酸性硅烷水解液；再向酸性硅烷水解液中加入十七氟癸基三乙氧基硅烷，继续在25℃室温条件下搅拌1h以进行改性反应，反应结束后得到改性SiO2纳米溶胶；
(2)制备涂料：向步骤(1)所得改性SiO2纳米溶胶中加入聚二甲基硅氧烷，继续搅拌1h，得到涂料。
本对比例还提供一种涂层玻璃，其制备方法为：将本对比例的涂料通棒涂的方式涂布到清洗并干燥后的玻璃片上，放置于120℃烘箱干燥30min，固化后得到涂层玻璃。
对比例4
本对比例提供一种涂料，该涂料的原料和制备方法与实施例3相同，区别仅在于，本对比例的纳米颗粒的用量和颗粒规格不同。具体如下：
本对比例的涂料的原料包括：正硅酸四乙酯4g，甲基三乙氧基硅烷1.0g，十二烷基三乙氧基硅烷0.1g，5wt％醋酸溶液5g，无水乙醇+正已烷6g，十七氟癸基三乙氧基硅烷0.4g，聚二甲基硅氧烷0.2g，纳米颗粒分散液10g，其中分散液中纳米颗粒的质量分数5wt％，纳米颗粒为1:1混合的200nm粒径Al2O3纳米棒和50nm粒径ZrO2纳米球。
该涂料的制备方法如下：
(1)制备改性SiO2纳米溶胶：按照上述配方称量正硅酸四乙酯、甲基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、5wt％醋酸溶液、无水乙醇和正己烷并混合，25℃室温条件下搅拌2h以充分反应，反应结束后得到酸性硅烷水解液；再向酸性硅烷水解液中加入十七氟癸基三乙氧基硅烷，继续在25℃室温条件下搅拌1h以进行改性反应，反应结束后得到改性SiO2纳米溶胶；
(2)制备涂料：向步骤(1)所得改性SiO2纳米溶胶中加入聚二甲基硅氧烷和纳米颗粒分散液，继续搅拌1h，得到涂料。
本对比例还提供一种涂层玻璃，其制备方法为：将本对比例的涂料通棒涂的方式涂布到清洗并干燥后的玻璃片上，放置于120℃烘箱干燥30min，固化后得到涂层玻璃。
对上述实施例和对比例的涂层产品(涂层玻璃)的透光率、水接触角、水滚动角、十六烷接触角、紫外老化性能和硬度进行测试，测试结果如表1所示，其中接触角测试也如图1所示。
表1实施例和对比例的涂层产品的性能测试结果
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
透光率 92.00％ 91.80％ 91.50％ 92.00％ 91.80％ 92.50％ 86.00％
水接触角 112° 115° 118° 105° 110° 108° 135°
水滚动角 6° 4° 5° 12° 25° 10° 5°
油接触角 64° 70° 74° 26° 70° 56° 78°
紫外老化性能 合格 合格 合格 不合格 合格 合格 合格
硬度 3H 3H 3H 3H 3H 2H 4H
由表1可知，实施例1-3的涂层产品均表现出透明疏水疏油性能，且稳定性好。其中，比较实施例1和3可知看出，实施例1的水滴接触角为112°，随着氟硅烷疏液改性剂含量的增加，在实施例3中，涂层玻璃的水滴接触角上升为118°，十六烷(油)接触角也从64°升高到74°。
而未添加氟硅烷的对比例1中，水滴接触角为105°，十六烷接触角仅为15°。将十六烷滴在玻璃涂层表面能观察到液滴迅速在表面铺展开，属于疏水亲油涂层。由此可见，由于油性物质比表面张力较小，而氟硅烷这类表面能极低材料引入才能获得疏油效果。未添加氟硅烷的对比例1表现出疏水亲油，且耐紫外性能差。
未添加聚二甲基硅氧烷的对比例2，其滑动角较高，水滴在涂层表面表现出高粘滞性，较难从表面离开。
未添加高硬度纳米颗粒分散液的对比例3，涂层硬度较其他样品低，为2H。另外其疏液性能相较于实施例3也有下降。这是由于不同粒径的纳米颗粒的加入能够在微观上构建局部粗糙结构，这种粗糙结构有利于放大材料的疏液效应。为验证该结论，本发明还进行了对比例4实验，即选用了更大的两种粒径纳米粒子复配，并增加了粒子的添加量。从对比例4的疏液性能上看，水接触角和油接触角均有明显提升，硬度也从2H增加到4H，但大颗粒粒子的加入会对材料的透明性能有影响，对比例4中的涂层玻璃透光率下降到86％。
对实施例1和对比例1的涂层产品耐紫外性能测试，紫外老化前后的接触角如表2所示。
表2实施例1和对比例1的涂层玻璃在紫外老化前后的接触角
根据表2所示结果，实施例1的涂层玻璃经过1000h紫外辐射前后，其水接触角从112°降低为103°，十六烷接触角从64°降低为56°；而对比例1涂层玻璃在相同的老化条件下，水滴接触角从105°降低为65°。
从接触角的前后变化中能看到，氟硅烷的引入不仅能降低材料的表面能，产生疏油效果，还能增强材料的老化性能。一般有机硅长链的耐老化性能差，随着时间延长，接触角会显著下降，而氟原子决定了有机氟化合物中的特殊性能，C-F键长短、键能大，其聚合物主链连接的氟原子沿着锯齿状C-C键作螺旋状分布，使其受到严密的屏蔽而免受外界因素的直接作用，从而提高了有机氟聚合物的耐候性。

Claims (16)

1.一种透明疏水疏油涂料，以重量份数计，其原料包括：硅源10-30份，疏液改性剂1-10份，氟硅烷0.5-5份，聚二甲基硅氧烷0.1-2份，无机纳米材料0.05-1.5份，催化剂0.5-2份，有机溶剂10-50份。
2.根据权利要求1所述的透明疏水疏油涂料，其中，所述硅源包括正硅酸四乙酯和/或正硅酸四甲酯。
3.根据权利要求1所述的透明疏水疏油涂料，其中，所述氟硅烷包括十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷中的一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求1所述的透明疏水疏油涂料，其中，所述疏液改性剂包括甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、六甲基二硅氧烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷中的一种或两种以上的组合。
5.根据权利要求1所述的透明疏水疏油涂料，其中，所述催化剂为盐酸、醋酸、磷酸、柠檬酸、酒石酸中的一种或者两种以上的组合。
6.根据权利要求1所述的透明疏水疏油涂料，其中，所述无机纳米材料包括Al2O3和/或ZrO2。
7.根据权利要求6所述的透明疏水疏油涂料，其中，所述无机纳米材料的粒径为5-250nm；
优选地，所述无机纳米材料的形状为纳米棒、纳米球、纳米片中的一种或两种上的组合。
8.根据权利要求1所述的透明疏水疏油涂料，其中，所述有机溶剂包括乙醇、异丙醇和甲醇、正已烷中的一种或者两种以上的组合。
9.一种权利要求1-8任一项所述的透明疏水疏油涂料的制备方法，其包括如下步骤：
(1)按配比称量硅源、疏液改性剂、催化剂和有机溶剂并混合，进行水解反应，得到硅溶胶；向所述硅溶胶中加入氟硅烷进行改性反应，得到改性硅溶胶；
(2)向所述改性硅溶胶中加入聚二甲基硅氧烷和无机纳米颗粒，混合，得到所述透明疏水疏油涂料。
10.根据权利要求9所述的透明疏水疏油涂料的制备方法，其中，所述无机纳米颗粒以纳米颗粒分散液的形式加入；
优选地，所述纳米颗粒分散液中无机纳米颗粒的质量分数为1.5-2.5wt％。
11.根据权利要求9所述的透明疏水疏油涂料的制备方法，其中，所述水解反应的温度为20-30℃，时间为1-3h。
12.根据权利要求9所述的透明疏水疏油涂料的制备方法，其中，所述改性反应为温度为20-30℃，时间为1-3h。
13.一种透明疏水疏油涂层，其由权利要求1-8任一项所述的透明疏水疏油涂料或权利要求9-12任一项所述的透明疏水疏油涂料的制备方法得到的透明疏水疏油涂料固化得到。
14.根据权利要求13所述的透明疏水疏油涂层，其中，固化温度≤150℃，优选为25-120℃。
15.一种透明疏水疏油涂层玻璃，其制备方法为：将透明疏水疏油涂料涂布到洁净、干燥的玻璃片上，在≤150℃温度下固化10min-12h，固化结束后得到所述透明疏水疏油涂层玻璃；
其中，所述明疏水疏油涂料为权利要求1-8任一项所述的透明疏水疏油涂料或权利要求9-12任一项所述的透明疏水疏油涂料的制备方法得到的透明疏水疏油涂料。
16.根据权利要求15所述的透明疏水疏油涂层玻璃，其中，涂布方式为棒涂、浸渍提拉、喷涂或旋涂。
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