CN117659752A - 一种超亲水增透防雾涂层及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超亲水增透防雾涂层及其制备方法，所述涂层由致密的磺酸根改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒组成，所述涂层通过层层静电自组装在氨基改性的基底上。所述制备方法包括以下步骤：步骤一、制备巯基改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒；步骤二、制备磺酸根改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒；步骤三、制备氨基改性基底；步骤四、防雾涂料的制备；步骤五、氨基改性基底浸涂在防雾涂料中。本发明的涂层亲水性强，与基底结合力强，并且具有良好的增透功能。
Description
技术领域
本发明涉及超亲水材料技术领域，特别是涉及一种超亲水增透防雾涂层及其制备方法。
背景技术
起雾是自然界中非常普遍的现象，是由于空气中的水蒸气遇到温差从而冷凝导致大量小液滴形成的。但若是在一些玻璃和聚合物材料(比如硅酸盐玻璃、石英玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯和聚碳酸酯)表面的起雾现象则会导致基材的透光性降低，从而影响使用者的观赏性、卫生和安全等问题。
防雾材料主要分为超亲水、超疏水和响应性材料。超疏水防雾表面需要倾斜一定角度使液滴滑落，且空气湿度大于一定值时，液滴仍会冷凝。响应性表面水渗透到涂层的亲水部分所需的时间太长，涂层的机械耐久性也有待考量。因此，目前防雾材料集中在超亲水聚合物涂层，因其可以吸收周围的水分子，在基材表面形成准连续的水化层，显著减少液滴引起的散射光并增强透射光。但目前的超亲水防雾涂层硬度低、不耐磨损，且存在使用寿命短、易被污染、与基底结合力差等问题，研发长效耐久、抗污染的防雾涂层成为该领域的重要研究方向。用于制备超亲水材料主要分为有机材料、无机材料和有机-无机杂化材料。有机-无机材料将有机材料的超亲水、柔韧性和无机材料的机械性能有效结合起来，并且弥补了各自的缺点，为雾化问题的解决提供了很大的可能。例如无机SiO2防雾涂层的亲水性、耐磨性都较强，但由于Si-OH易缩合成Si-O-Si，且其表面羟基容易吸附空气中有机污染物等原因导致亲水性的降低，进而导致防雾性能的下降，即涂层的耐久性差。但如果采用有机无机杂化的对SiO2进行表面改性，将其表面的羟基替换成其他亲水基团(-COOH，-SO3H，-CONR2/-CONHR等)，则会提高其防雾耐久性。
使SiO2纳米粒子成膜的方法有静电自组装、溶胶凝胶法、化学气相沉积和磁控溅射等。其中化学气相沉积需要较高的反应温度和较为复杂的操作过程，磁控溅射能耗较高且会导致基底受热，溶胶-凝胶法通常具有较长的制备时间，且溶胶的自组装过程导致膜的厚度和均匀性可能受到一些限制。静电自组装法操作简单，通过调整纳米粒子浓度、电荷、pH值等参数，可以实现对膜的厚度、孔隙度和结构的精确控制，从而实现良好的颗粒附着和界面结合，提供较高的结合强度。因此静电自组装法具有操作简单、可调控性强、和良好的附着性能等优点，使其成为一种常用的方法来制备SiO2纳米粒子薄膜。本发明即采用静电自组装法使磺酸根改性SiO2纳米粒子在玻璃基底上自组装成超亲水增透防雾涂层。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的超亲水防雾涂层具有水溶性等缺点，综合SiO2基有机无机杂化材料的防雾性能和静电自组装法的优势，本发明通过静电作用将-SO3H改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒吸附在氨基改性的带正电玻璃基底上，形成了超亲水增透防雾涂层。
本发明的另一个目的是提供一种所述超亲水增透防雾涂层的制备方法。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种超亲水增透防雾涂层，所述涂层由致密的磺酸根改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒组成，所述涂层通过层层静电自组装在氨基改性的基底上。
在上述技术方案中，所述涂层厚度为100～450nm，所述磺酸根改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒的粒径为30～200nm。
在上述技术方案中，所述基底的材质为硅酸盐玻璃、石英玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚碳酸酯。
本发明的另一方面，一种超亲水增透防雾涂层的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将模板剂聚丙烯酸水溶液室温下搅拌溶解在氨水中，加入无水乙醇，然后加入正硅酸四乙酯和3-巯丙基三乙氧基硅烷的混合溶液，得到反应液，继续搅拌24～48h后，巯基改性的二氧化硅包裹模板剂聚丙烯酸，形成球形颗粒，离心去除位于球形颗粒中心的模板剂聚丙烯酸并倒掉上清液，烘干去除溶剂，得到巯基改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒a，所述的聚丙烯酸水溶液、氨水、无水乙醇、正硅酸四乙酯与3-巯丙基三乙氧基硅烷的质量比为0.36～1.2:16～30:300～480:0.4～2.5:0～2.25；作为优选的，所述聚丙烯酸水溶液中聚丙烯酸的浓度为30％，所述氨水的浓度为30％；
步骤二，于去离子水中加入巯基改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒a，超声分散后加入H2O2溶液室温下搅拌3～6h后，烘干溶液制得磺酸根改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒b，所述的巯基改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒a、去离子水和H2O2溶液的质量比为0.1～1.0:4～40:1～25；作为优选的，H2O2溶液的浓度为30％；
步骤三，3-氨基丙基三乙氧基硅烷在乙醇水溶液中常温水解12～24h得到溶液c，将清洁后的基底浸入溶液c中12～18h，制得氨基改性基底，所述的3-氨基丙基三乙氧基硅烷、无水乙醇和去离子水的质量比为3～15:2～14:0.35～1.8；
步骤四，将步骤二得到的所述磺酸根改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒b分散在无水乙醇中，同时加入溶液c，制得防雾涂料d，所述磺酸根改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒b、无水乙醇和溶液c的质量比为0.005～0.9:2.5～180:0.001～0.4；
步骤五，取步骤三得到的氨基改性基底浸涂在步骤四得到的所述防雾涂料d中使得磺酸根改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒层层静电自组装在氨基改性基底上，取出浸涂后的改性基底，烘干制得超亲水增透防雾涂层。
在上述技术方案中，所述步骤一中，聚丙烯酸的平均分子量为3000～5000。
在上述技术方案中，所述步骤一中，聚丙烯酸水溶液、氨水、无水乙醇、正硅酸四乙酯与3-巯丙基三乙氧基硅烷的质量比为0.36～0.4:16～18:316～360:0.6～1.2:1.2～2.0。
在上述技术方案中，所述步骤二中，所述的巯基改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒a、去离子水和H2O2溶液的质量比为0.2～0.5:8～25:4～15。
在上述技术方案中，所述步骤三中，所述3-氨基丙基三乙氧基硅烷、无水乙醇和去离子水的质量比为6～9:6～10:0.67～0.9。
在上述技术方案中，所述步骤三中，当基底为硅酸盐玻璃或石英玻璃时，将基底置于马弗炉中450～600℃煅烧4～12h，得到清洁后的基底，当基底为聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚碳酸酯时，利用乙醇清洗干燥，得到清洁后的基底。
在上述技术方案中，所述步骤四中，所述磺酸根改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒b、无水乙醇和溶液c的质量比为0.01～0.6:5～150:0.005～0.2。
在上述技术方案中，所述步骤五中，浸涂的时间为6-18小时。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.与现有的超亲水防雾涂层相比，该超亲水增透防雾涂层在反应过程中加3-氨基丙基三乙氧基硅烷水解溶液，通过静电自组装将-SO3H改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒(带负电)层层自组装在带正电的氨基改性的载玻片上。
2.磺酸根改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒均匀且致密的分布在玻璃基底上，形成了均匀且致密的粗糙结构，涂层具有超亲水性，且中空球形颗粒具有增透性能，因此本发明为超亲水增透防雾涂层。
3.本发明的制备方法简单易行，同时防雾效果较好。具体而言，该防雾涂层在可见光范围内透过率较无涂层玻璃提高4％左右。且磺酸根功能化的二氧化硅构成的中空球形颗粒表面电位值比未改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒更负，在静电自组装的过程与基底结合力更强，使得涂层防雾能力进一步增强。
附图说明
图1(a)显示了实施例1和实施例4防雾涂层的动态接触角，图1(b)显示了空白玻璃、对比例1、实施例1和实施例4中防雾涂层的透过率，图1(c)显示了空白玻璃、实施例1和实施例5中防雾涂层的粗糙度，图1(d)显示了对比例2、实施例1和实施例2中防雾涂层的扫描电镜图，图1(e)显示了空白玻璃、实施例1、对比例2、实施例2、实施例3和对比例4在100ml装有40ml 60℃热水的烧杯上方2min后的防雾效果图。
图2显示了实施例1、实施例3和对比例4中防雾涂层的SEM图和对应的球形颗粒的TEM图。
图3显示了实施例1、实施例8、实施例9、实施例10和对比例5中防雾涂层的浸涂氨基改性载玻片不同时间的SEM图，缩图为每个实施例对应的断面SEM图。
图4(a)显示了实施例1、对比例3、实施例6防雾涂层中的磺酸根改性的中空二氧化硅粒子分散在乙醇中的Zeta电位图，图4(b)显示了实施例1、对比例3、实施例6防雾涂层中与载玻片基底的结合力图，图4(c)显示了实施例1、实施例2、对比例3防雾涂层在空气中暴露相应时间的水接触角图，图4(d)显示了实施例1、实施例2、对比例3防雾涂层暴露在空气中25天后防雾效果图，图4(e)显示了空白玻璃和实施例1的自清洁效果图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种超亲水增透防雾涂层的方法，包括如下步骤：
步骤一、0.36g聚丙烯酸(30％，平均分子量3000)溶液室温下搅拌溶解在16g氨水中(25％)中，加入316g无水乙醇，然后加入正硅酸四乙酯0.62g和γ-巯丙基三乙氧基硅烷1.86g的混合溶液。继续搅拌24h后，巯基改性的二氧化硅包裹聚丙烯酸，形成球形颗粒，离心去除位于球形颗粒中心的模板剂聚丙烯酸并倒掉上清液，烘干去除溶剂，得到巯基改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒a，其中聚丙烯酸、氨水、无水乙醇、正硅酸四乙酯、γ-巯丙基三乙氧基硅烷质量比为0.36:16:316:0.62:1.86；
步骤二、于8g去离子水中加入0.2g巯基改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒a，超声分散后加入4g H2O2(30％)溶液室温下搅拌3h后，制得磺酸根改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒b。其中巯基改性的巯基改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒a、去离子水和30％H2O2的质量比为0.2:8:4；
步骤三、6g 3-氨基丙基三乙氧基硅烷在6g无水乙醇和0.67g去离子水溶液中常温水解12h得到溶液c，将马弗炉中450℃煅烧12h后的清洁载玻片浸入溶液c中12h，制得氨基改性载玻片。其中3-氨基丙基三乙氧基硅烷、无水乙醇和去离子水质量比为6:6:0.67；
步骤四、0.01g步骤二中所述磺酸根改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒b分散在5g无水乙醇中，同时加入0.005g溶液c，制得防雾涂料d。其中磺酸根改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒b、无水乙醇和溶液c的质量比为0.01:5:0.005；
步骤五、取步骤三中氨基改性载玻片浸涂在防雾涂料d中10h，取出浸涂后的改性载玻片，烘干制得超亲水增透防雾涂层。
制得的超亲水增透防雾涂层动态接触角如图1(a)所示，透光率94％如图1(b)所示，相较于普通玻璃有4％的增透率，粗糙度Ra＝12nm，涂层表面HSN-SO3H均匀致密如图1(d)所示，将有涂层的载玻片放置于装有40ml 60℃的热水100ml烧杯上方，涂层2min内无起雾现象如图1(e)；合成的磺酸根改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒的粒径在50nm左右，如图2中(a)所示；磺酸根改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒的Zeta电位为-38mV，如图4(a)所示；所以与基底结合力(1.2MPa)比对比例3得到的未改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒更高，如图4(b)所示；在空气中暴露25天接触角变化不大，如图4(c)所示；在空气中暴露25天仍具有防雾性，如图4(d)所示；涂层具有自清洁性能，如图4(e)所示。
对比例1
与实施例1相比，对比例1超亲水增透防雾涂层的形成方法与实施例1基本相同，唯一区别在于，对比例1在防雾涂层的制备过程在步骤一中制备防雾涂料时不加入聚丙烯酸，得到的磺酸根改性的二氧化硅构成的球形颗粒是实心的，最终静电自组装的是磺酸根改性的二氧化硅构成的实心的球形颗粒。
磺酸根改性的二氧化硅构成的实心的球形颗粒所形成的超亲水防雾涂层透光率90.0％如图1(b)所示，与空白载玻片差距不大。
对比例2
与实施例1相比，对比例2涂层的形成方法与实施例1基本相同，唯一区别在于，对比例2在涂层的制备过程在步骤四中制备防雾涂料时不加入溶液c。
磺酸根功能化的二氧化硅构成的中空球形颗粒均匀致密性较差，如图1(d)所示，且无防雾性能，如图1(e)所示。
对比例3
实施例1相比，对比例3涂层的形成方法与实施例1基本相同，唯一区别在于，对比例3在防雾涂层的制备过程在步骤一中制备防雾涂料时不加入γ-巯丙基三乙氧基硅烷。也就是，最终形成的涂层中，未经改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒。
制得的涂层在空气中10天后接触角上升至17°，如图4(c)所示，并且失去防雾性能如图4(d)所示。
对比例4
与实施例1相比，对比例4超亲水增透防雾涂层的形成方法与实施例1基本相同，唯一区别在于，对比例4在防雾涂层的制备过程将步骤一中聚丙烯酸、氨水、乙醇、正硅酸四乙酯、γ-巯丙基三乙氧基硅烷质量分别为0.36g、16g、355g、0.1g、2.8g，质量比为0.36:16:355:0.1:2.8。
制得的涂层表面不均匀，如图2中(f)所示；合成的球形颗粒不再具有中空结构，如图图2中(c)所示；不具有防雾性能，如图1(e)所示。
对比例5
与实施例1相比，对比例5涂层的形成方法与实施例1基本相同，唯一区别在于，对比例5在防雾涂层的制备过程将步骤五中氨基改性载玻片浸涂在防雾涂料d中2h。制得的涂层表面不均匀致密，反应不充分(如图3所示)。
实施例2
与实施例1相比，实施例2超亲水增透防雾涂层的形成方法与实施例1基本相同，唯一区别在于，实施例2在防雾涂层的制备过程将步骤一中聚丙烯酸的分子量为5000。
制得的基于磺酸根改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒的超亲水防雾涂层表面均匀致密如图1(d)所示；具有防雾性能，如图1(e)所示；且在空气中暴露25天接触角变化不大，如图4(c)所示；且仍具有防雾性，如图4(d)所示。
实施例3
与实施例1相比，实施例3超亲水增透防雾涂层的形成方法与实施例1基本相同，唯一区别在于，实施例3在防雾涂层的制备过程将步骤一中聚丙烯酸、氨水、乙醇、正硅酸四乙酯、γ-巯丙基三乙氧基硅烷质量分别为1.2g、30g、360g、1.2g、1.2g，质量比为0.4:18:360:1.2:1.2。
制得的超亲水增透防雾涂层表面中磺酸根改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒均匀致密(图2中(e))，中空球形颗粒的粒径在100nm左右(图2中(b))，具有防雾性能(图1(e))。
实施例4
与实施例1相比，实施例4超亲水增透防雾涂层的形成方法与实施例1基本相同，区别在于，实施例4在防雾涂层的制备过程将步骤一中聚丙烯酸、氨水、乙醇、正硅酸四乙酯、γ-巯丙基三乙氧基硅烷质量分别为0.375g、17.5g、355g、0.62g、1.86g，步骤二中巯基改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒a、去离子水和30％ H2O2的质量比为0.5g、25g、15g；
制得的超亲水增透防雾涂层表面动态接触角如图1(a)所示，涂层透光率93.4％，有一定增透作用。
实施例5
与实施例1相比，实施例5超亲水增透防雾涂层的形成方法与实施例1基本相同，区别在于，实施例5在防雾涂层的制备过程将步骤一中聚丙烯酸、氨水、乙醇、正硅酸四乙酯、γ-巯丙基三乙氧基硅烷质量分别为0.375g、17.5g、355g、0.62g、1.86g，步骤二中巯基改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒a、去离子水和30％ H2O2的质量分别为0.3g、10g、6g。
制得的超亲水增透防雾涂层表面粗糙度Ra＝4.69nm(图1(c))，相对于空白玻璃有所增加，但相对于实施例1低。
实施例6
本发明形成超亲水增透防雾涂层的方法，包括如下步骤：
步骤一、0.375g聚丙烯酸(30％，平均分子量5000)溶液室温下搅拌溶解在17.5g氨水中(25％)中，加入355g无水乙醇，然后加入正硅酸四乙酯0.62g和γ-巯丙基三乙氧基硅烷1.86g的混合溶液。继续搅拌24h后，巯基改性的二氧化硅包裹聚丙烯酸，形成球形颗粒，离心去除位于球形颗粒中心的模板剂聚丙烯酸并倒掉上清液，烘干去除溶剂，得到巯基改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒a，其中聚丙烯酸、氨水、乙醇、正硅酸四乙酯、γ-巯丙基三乙氧基硅烷比为0.375:17.5:355:0.62:1.86；
步骤二、于10g去离子水中加入0.3g巯基改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒a，超声分散后加入6g H2O2(30％)溶液室温下搅拌6h后，制得磺酸根改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒b(粒子带负电)。其中巯基改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒a、去离子水和30％ H2O2的质量比为0.3:10:6；
步骤三、7.5g 3-氨基丙基三乙氧基硅烷在8g无水乙醇和0.88g去离子水溶液中常温水解12h得到溶液c，将马弗炉中450℃煅烧12h后的清洁载玻片浸入溶液c中12h，制得氨基改性载玻片。其中3-氨基丙基三乙氧基硅烷、无水乙醇和去离子水质量比为7.5：8：0.88；
步骤四、0.6g步骤二所述磺酸根改性的中空二氧化硅粒子b分散在150g无水乙醇中，同时加入0.2g溶液c，制得防雾涂料d。其中磺酸根改性的中空二氧化硅粒子b、无水乙醇和溶液c的质量比为0.6:150:0.2；
步骤五、取步骤三中氨基改性载玻片浸涂在防雾涂料d中10h，取出浸涂后的改性载玻片，烘干制得超亲水增透防雾涂层。
合成的磺酸根改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒在乙醇中的Zeta电位为-38.4mV左右(图4(a))，与基底结合力为1.1MPa。
实施例7
本发明形成超亲水增透防雾涂层的方法，包括如下步骤：
步骤一、0.375g聚丙烯酸(30％，平均分子量5000)溶液室温下搅拌溶解在17.5g氨水中(25％)中，加入355g无水乙醇，然后加入正硅酸四乙酯0.62g和γ-巯丙基三乙氧基硅烷1.86g的混合溶液。继续搅拌24h后，离心去除被二氧化硅包裹的聚丙烯酸并倒掉上清液，烘干沉淀制得巯基改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒a。其中聚丙烯酸、氨水、乙醇、正硅酸四乙酯、γ-巯丙基三乙氧基硅烷质量比为0.375:17.5:355:0.62:1.86；
步骤二、于10g去离子水中加入0.3g巯基改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒a，超声分散后加入6g H2O2(30％)溶液室温下搅拌6h后，制得磺酸根改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒b(。其中巯基改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒a、去离子水和30％H2O2的质量比为0.3:10:6；
步骤三、7.5g 3-氨基丙基三乙氧基硅烷在8g无水乙醇和0.88g去离子水溶液中常温水解12h得到溶液c，将马弗炉中450℃煅烧12h后的清洁载玻片浸入溶液c中12h，制得氨基改性载玻片。其中3-氨基丙基三乙氧基硅烷、无水乙醇和去离子水质量比为7.5:8:0.88；
步骤四、0.2g步骤二所述磺酸根改性的中空二氧化硅粒子b分散在50g无水乙醇中，同时加入0.1g溶液c，制得防雾涂料d。其中磺酸根改性的中空二氧化硅粒子b、无水乙醇和溶液c的质量比为0.2:50:0.1；
步骤五、取步骤三中氨基改性载玻片浸涂在防雾涂料d中10h，取出浸涂后的改性载玻片，烘干制得超亲水增透防雾涂层。
制得的超亲水增透防雾涂层表面磺酸根改性的中空二氧化硅粒子均匀致密，涂层厚度220nm(图3)。
实施例8
与实施例1相比，实施例8超亲水增透防雾涂层的形成方法与实施例1基本相同，唯一区别在于，实施例8在防雾涂层的制备过程将步骤五中氨基改性载玻片浸涂在防雾涂料d中6h。
制得的超亲水增透防雾涂层表面磺酸根改性的中空二氧化硅粒子均匀致密，涂层厚度103nm。
实施例9
与实施例1相比，实施例9超亲水增透防雾涂层的形成方法与实施例1基本相同，唯一区别在于，实施例9在防雾涂层的制备过程将步骤五中氨基改性载玻片浸涂在防雾涂料d中18h。
制得的超亲水增透防雾涂层表面磺酸根改性的中空二氧化硅粒子均匀致密，涂层厚度435nm。
实施例10
与实施例1相比，实施例10超亲水增透防雾涂层的形成方法与实施例1基本相同，唯一区别在于，实施例10在防雾涂层的制备过程将步骤五中氨基改性载玻片浸涂在防雾涂料d中24h。
制得的超亲水增透防雾涂层表面磺酸根改性的中空二氧化硅粒子均匀致密，涂层厚度450nm，涂层厚度不再随着时间增加(图3)。
以上实施例以及对比例中所用测试方式如下：
(1)防雾性能测试：100ml烧杯装有40ml 60℃的热水，烧杯上面放置含有涂层的载玻片，拍照观察载玻片在2min内是否有防雾效果；
(2)耐水性测试：将有涂层的载玻片浸入含有水的烧杯中24h，利用(1)中防雾性能测试观察是否仍然具有防雾效果。
(3)自清洁性能测试：取5ml十二烷溶液于烧杯中，加入0.1g油红染色剂，然后搅拌混合均匀，取0.5ml混合溶液滴在含有涂层的载玻片上，然后放在含有去离子水的烧杯内，观察染色后的油滴是否从载玻片上完全分离，从去离子水中取出载玻片后拍摄照片显示残留十二烷油滴。
(4)基底结合力测试：根据《便携式粘合试验仪测定涂层剥离强度的标准试验方法》，通过BGD 500数显拉脱法附着力测试仪，对涂层与基底的附着力进行了检测。
实施例1～实施例9及对比例1～对比例5中涂层样品性能结果如表1所示。
表1
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种超亲水增透防雾涂层，其特征在于，所述涂层由致密的磺酸根改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒组成，所述涂层通过层层静电自组装在氨基改性的基底上。
2.如权利要求1所述的超亲水增透防雾涂层，其特征在于，所述涂层厚度为100～450nm，所述磺酸根改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒的粒径为30～200nm。
3.如权利要求1所述的超亲水增透防雾涂层，其特征在于，所述基底的材质为硅酸盐玻璃、石英玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚碳酸酯。
4.如权利要求1所述的超亲水增透防雾涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将模板剂聚丙烯酸水溶液室温下搅拌溶解在氨水中，加入无水乙醇，然后加入正硅酸四乙酯和3-巯丙基三乙氧基硅烷的混合溶液，得到反应液，继续搅拌24～48h后，巯基改性的二氧化硅包裹模板剂聚丙烯酸，形成球形颗粒，离心去除位于球形颗粒中心的模板剂聚丙烯酸并倒掉上清液，烘干去除溶剂，得到巯基改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒a，所述的聚丙烯酸水溶液、氨水、无水乙醇、正硅酸四乙酯与3-巯丙基三乙氧基硅烷的质量比为0.36～1.2:16～30:300～480:0.4～2.5:0～2.25；
步骤二，于去离子水中加入巯基改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒a，超声分散后加入H2O2溶液室温下搅拌3～6h后，烘干溶液制得磺酸根改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒b，所述的巯基改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒a、去离子水和H2O2溶液的质量比为0.1～1.0:4～40:1～25；
步骤三，3-氨基丙基三乙氧基硅烷在乙醇水溶液中常温水解12～24h得到溶液c，将清洁后的基底浸入溶液c中12～18h，制得氨基改性基底，所述的3-氨基丙基三乙氧基硅烷、无水乙醇和去离子水的质量比为3～15:2～14:0.35～1.8；
步骤四，将步骤二得到的所述磺酸根改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒b分散在无水乙醇中，同时加入溶液c，制得防雾涂料d，所述磺酸根改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒b、无水乙醇和溶液c的质量比为0.005～0.9:2.5～180:0.001～0.4；
步骤五，取步骤三得到的氨基改性基底浸涂在步骤四得到的所述防雾涂料d中使得磺酸根改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒层层静电自组装在氨基改性基底上，取出浸涂后的改性基底，烘干制得超亲水增透防雾涂层。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，聚丙烯酸的平均分子量为3000～5000；聚丙烯酸水溶液、氨水、无水乙醇、正硅酸四乙酯与3-巯丙基三乙氧基硅烷的质量比为0.36～0.4:16～18:316～360:0.6～1.2:1.2～2.0。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，所述的巯基改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒a、去离子水和H2O2溶液的质量比为0.2～0.5:8～25:4～15。
7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，所述3-氨基丙基三乙氧基硅烷、无水乙醇和去离子水的质量比为6～9:6～10:0.67～0.9。
8.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，当基底为硅酸盐玻璃或石英玻璃时，将基底置于马弗炉中450～600℃煅烧4～12h，得到清洁后的基底，当基底为聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚碳酸酯时，利用乙醇清洗干燥，得到清洁后的基底。
9.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤四中，所述磺酸根改性的二氧化硅构成的中空球形颗粒b、无水乙醇和溶液c的质量比为0.01～0.6:5～150:0.005～0.2。
10.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤五中，浸涂的时间为6-18小时。
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