TWI521019B - 超撥水性溶凝膠及其製造方法與其應用 - Google Patents

Description

超撥水性溶凝膠及其製造方法與其應用

本發明是有關於一種溶凝膠及其製造方法與其應用，且特別是有關於一種超撥水性溶凝膠及其製造方法與其應用。

習知具備撥水機能的織物一般藉由二種方式賦予織物撥水性。其一是藉由縮小織物結構的孔隙大小，例如提升織物之密度、施予撥水劑與填塞劑控制孔隙之大小等，以賦予織物撥水性。另一種則是於織物表面直接塗佈、泡沫塗佈或濕式塗佈撥水劑，抑或貼合具撥水性的薄膜，使織物具備撥水性。其中，尤以塗佈撥水劑的方式較被廣泛使用。

然而，習知之撥水劑仍存在以下問題。首先，習知之撥水劑多利用分散液形成，其對水之接觸角過小，而使得潑濺至織物的水珠仍須藉由外力(例如：肢體運動產生之應力或風力)方可滾落，進而無法有效達到防撥水之功效。其次，習知防撥水分散液所形成之防撥水層的拉伸強度不 佳，當人們肢體伸展時，防撥水層可能因肢體伸展所產生之應力而破損，進而失去防撥水之功效。

有鑑於此，亟需提供一種超撥水性溶凝膠之製造方法及其應用，以克服習知超撥水性溶凝膠之製造方法及其應用的上述問題。

因此，本發明之一態樣是在提供一種超撥水性溶凝膠之製造方法，其係利用至少三種矽氧烷化合物進行溶膠凝膠反應，以製得超撥水性溶凝膠。

本發明之另一態樣是在提供一種超撥水性溶凝膠，其係利用前述之製造方法製得。

本發明之又一態樣是在提供一種超撥水性分散液，其包含前述之超撥水性溶凝膠、樹脂材料及界面活性劑。

本發明之再一態樣是在提供一種超撥水性基材，其包含基材與超撥水層，其中超撥水層係利用前述之超撥水性溶凝膠或超撥水性分散液經塗佈及燒結步驟所形成。

根據本發明之一態樣，提出一種超撥水性溶凝膠之製造方法。在一實施例中，此製造方法係先提供混合溶液與酸性水溶液，其中此混合溶液包含矽氧烷類前趨物與醇類，而酸性水溶液之pH值係小於2。接著，將酸性水溶液加入混合溶液中，以於酸性環境中進行水解反應，而形成第一中間產物，其中矽氧烷類前趨物係四乙氧基矽烷，且 矽氧烷類前趨物、酸性水溶液及醇類的第一莫耳比為1：3：36至1：6：60。

然後，令第一中間產物與聚矽氧烷寡聚合物進行鏈延長反應，以形成第二中間產物，其中聚矽氧烷寡聚合物具有如下式(I)所示之結構，且基於矽氧烷類前趨物之使用量為100重量份，前述聚矽氧烷寡聚合物之使用量為10重量份至20重量份：

於式(I)中，a代表20至40之整數。

之後，將第二中間產物與矽甲烷化合物進行縮合反應，以形成超撥水性溶凝膠，其中矽甲烷化合物為六甲基二矽烷，基於矽氧烷前趨物之使用量為1莫耳，矽甲烷化合物之使用量為1.5莫耳至2.0莫耳，且超撥水性溶凝膠具有如下式(II)所示之結構：

於式(II)中，n代表20至40之整數，m代表20至40之整數，且n與m係相同或不同的。

依據本發明之一實施例，上述之醇類可包含但不限於甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇或上述材料之任意組合。

依據本發明之另一實施例，上述之酸性水溶液係加 入鹽酸或硫酸，使酸性水溶液之pH值小於2。

依據本發明之又一實施例，上述之第一莫耳比為1：4：48。

依據本發明之再一實施例，上述之酸性水溶液係以30ml/min之加入速率加至混合溶液中。

依據本發明之又另一實施例，上述之水解反應包含第一階段反應與第二階段反應。第一階段反應係於70℃之反應溫度下進行2小時，而第二階段反應係將反應溫度由70℃降溫至6℃，並進行12小時。

根據本發明之另一態樣，提出一種超撥水性溶凝膠。在一實施例中，此超撥水性溶凝膠係利用前述之方法製得，且此超撥水性溶凝膠具有如式(II)所示：

於式(II)中，n代表20至40之整數，m代表20至40之整數，且n與m係相同或不同的。

根據本發明之又一態樣，提出一種超撥水性分散液。在一實施例中，此超撥水性分散液包含如前所述之超撥水性溶凝膠、樹脂材料及界面活性劑，其中超撥水性溶凝膠與樹脂材料之重量比為1：10，且基於樹脂材料之使用量為100重量百分比，界面活性劑之使用量為0.2重量百分比至5重量百分比。

依據本發明之一實施例，前述之界面活性劑可為氟 系界面活性劑。

依據本發明之另一實施例，前述之樹脂材料的裂解溫度係大於200℃。

依據本發明之又一實施例，前述之樹脂材料可包含但不限於聚四氟乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚乙烯醇、聚氯乙烯或上述材料之任意混合。

根據本發明之再一態樣，提出一種超撥水性基材。在一實施例中，此超撥水性基材包含基材及超撥水層。基材之熔點係大於200℃。超撥水層係設置於基材之至少一表面上，其中超撥水層係由前述之超撥水性溶凝膠或超撥水性分散液經塗佈及燒結步驟所形成，且燒結步驟之燒結溫度不低於200℃。

依據本發明之一實施例，前述燒結步驟之燒結溫度係200℃至300℃，並進行1分鐘至3分鐘。

依據本發明之另一實施例，基材的材料可包含但不限於玻璃材料、金屬材料、陶瓷材料、樹脂材料、纖維材料或上述材料之任意混合。

依據本發明之又一實施例，前述之超撥水層對水之接觸角係大於130度。

應用本發明之超撥水性溶凝膠之製造方法及其應用，其係利用至少三種矽氧烷化合物進行溶膠凝膠反應，以製得超撥水性溶凝膠。上述所得之超撥水性溶凝膠、含其之超撥水性分散液及利用此超撥水性分散液所形成之超撥水層均具有良好之撥水性。

100‧‧‧方法

110‧‧‧提供混合溶液及酸性水溶液

120‧‧‧將酸性水溶液加至混合溶液中，以進行水解反應

130‧‧‧進行鏈延長反應

140‧‧‧進行縮合反應

150‧‧‧形成超撥水性溶凝膠

第1圖係繪示依照本發明之一實施例的超撥水性溶凝膠之製造方法。

第2a圖係顯示利用本發明之實施例1-1之超撥水性溶凝膠所形成之薄膜的照片。

第2b圖係顯示利用本發明之實施例1-1之超撥水性溶凝膠所形成之薄膜的光學顯微鏡圖片。

第3a圖係顯示利用本發明之比較例1-1之超撥水性溶凝膠所形成之薄膜的照片。

第3b圖係顯示利用本發明之比較例1-1之超撥水性溶凝膠所形成之薄膜的光學顯微鏡圖片。

以下仔細討論本發明實施例之製造和使用。然而，可以理解的是，實施例提供許多可應用的發明概念，其可實施於各式各樣的特定內容中。所討論之特定實施例僅供說明，並非用以限定本發明之範圍。

本發明所稱之「超撥水性」係指利用以下所述之超撥水性溶凝膠及含此之分散液及所形成之超撥水層，其對水之接觸角係不低於130度，且遲滯角係小於10度，其中遲滯角係指超撥水層之前進角與後退角的角度差。

前述遲滯角之量測方法係參考2011年S.J.Hong 等人於Langmuir第27卷第6890頁所發表“Anomalous Contact Angle Hysteresis of a Captive Bubble：Advancing Contact Line Pinning”之文章所載的方法來量測。

前述之方法係利用微量針筒以等速之方式將水注於平坦且均勻相的樣品表面上，並以儀器錄攝水珠的直徑擴張(即固體-液體界面取代固體-氣體界面)時之畫面。然後，根據儀器所擷取之畫面測量其接觸角，此接觸角即為前述之前進角。接著，利用微量針筒以等速之方式吸取前述基板表面上之水珠。同樣地，以儀器錄攝水珠的直徑縮小(即固體-氣體界面取代固體-液體界面)時之畫面，並根據儀器所擷取之畫面測量其接觸角，此接觸角即為上述之後退角。

本發明下述實施例及比較例之遲滯角的評價方式均係以相同於前述之方法進行評價，故於後述之描述中不特別說明。

請參照第1圖，其係繪示依照本發明之一實施例的超撥水性溶凝膠之製造方法。在一實施例中，此方法100係先提供混合溶液及酸性水溶液，如步驟110所示。

前述之混合溶液可包含矽氧烷類前趨物與醇類，而酸性水溶液之pH值係小於2。此矽氧烷類前趨物可為四乙氧基矽烷，而醇類可包含但不限於甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇或上述材料之任意混合。酸性水溶液可加入鹽酸、硫酸、其他適當之酸性水可溶化合物或上述材料之任意混合，以使酸性水溶液之pH值小於2。

上述之矽氧烷類前趨物、酸性水溶液及醇類的第一莫耳比可為1：3：36至1：6：60，較佳為1：4：48。

基於矽氧烷類前趨物之莫耳數為1莫耳，若前述酸性水溶液之莫耳比小於3莫耳時，後續進行之反應的酸催化不足，而降低反應速率，甚至不易發生反應；若酸性水溶液之莫耳比大於6莫耳時，後續進行之反應的酸催化過多，反應將無法控制。

基於前述矽氧烷類前趨物之莫耳數為1莫耳，若醇類的莫耳數小於36莫耳時，後續進行之反應的速率過快，所製得之超撥水性溶凝膠易產生球狀之外觀，而降低超撥水性溶凝膠之成膜性，進而減少其接觸角；若醇類的莫耳數大於60莫耳時，後續進行之反應的速率過慢，甚至不易發生反應。

然後，將酸性水溶液加至混合溶液中，以進行水解反應，如步驟120所示。酸性水溶液係以30ml/min之加入速率加至混合溶液中。水解反應則係於酸性環境下來進行，而可形成第一中間產物。

前述之水解反應可選擇性地包含第一階段反應與第二階段反應。第一階段反應係先將反應溫度升溫至70。℃。進行反應2小時後，將溫度降至6℃，並進行第二階段反應12小時。

進行步驟120後，進行鏈延長反應，如步驟130所示。鏈延長反應係將前述之第一中間產物與聚矽氧烷寡聚合物進行反應，以形成第二中間產物，其中聚矽氧烷寡聚 合物具有如下式(I)所示之結構，且基於矽氧烷類前趨物之使用量為100重量份，聚矽氧烷寡聚合物之使用量為10重量份至20重量份：

於式(I)中，a可代表20至40之整數。

倘若前述之a小於20時，後續所製得之超撥水性溶凝膠之矽氧烷鏈段太短，而使含其之超撥水性分散液於形成超撥水層時，超撥水性熔凝膠之分子鏈不易與超撥水性分散液中之樹脂材料產生纏繞(aggregate)，而容易產生相分離，進而降低超撥水層之成膜性。若a大於40時，超撥水性溶凝膠之矽氧烷鏈段太長，分子鏈與分子鏈之間易產生纏繞，而使得超撥水性溶凝膠中之疏水性官能基被纏繞之溶凝膠分子鏈包覆，進而難以增加接觸角。

於進行步驟130後，進行縮合反應，以形成超撥水性溶凝膠，如步驟140及150所示。縮合反應係將前述之第二中間產物與矽甲烷化合物來進行反應。前述之矽甲烷化合物可為六甲基二矽烷。基於矽氧烷類前趨物之使用量為1莫耳，矽甲烷化合物之使用量為1.5莫耳至2.0莫耳。所製得之超撥水性溶凝膠則具有如下式(II)所示之結構：

於式(II)中，n代表20至40之整數，m代表20至40之整數。n與m係相同或不相同的，且n與m之總和可為40至80之整數。

倘若n與m之總和小於40時，超撥水性溶凝膠之矽氧烷鏈段太短，其分子量太低，而不易形成薄膜，進而降低其成膜性。若n與m之總和大於80時，超撥水性溶凝膠之矽氧烷鏈段太長，分子鏈間易產生纏繞，而降低樹脂間之分散穩定性，進而產生沉澱，並形成膠態。

在一例式中，利用前述之超撥水性溶凝膠可製得一超撥水性分散液。此超撥水性分散液包含前述之超撥水性溶凝膠、樹脂材料及界面活性劑。

樹脂材料之裂解溫度係大於200℃，而樹脂材料可包含但不限於聚四氟乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、其他適當之樹脂材料或上述材料之任意混合。

前述之界面活性劑則可為氟系界面活性劑。此氟系界面活性劑可為全氟烷基乙基丙烯酸酯[2-(perfluoroalkyl)ethyl acrylate]、全氟烷基乙醇[2-(perfluoroalkyl)ethanol]、其他適當之氟系界面活性劑或上述材料之任意混合。

前述超撥水性分散液之製備並沒有特別之限制，其係將超撥水性熔凝膠及界面活性劑加至樹脂材料中，混合均勻後，即可製得超撥水性分散液。其中，超撥水性溶凝膠與樹脂材料的重量比為1：10，且基於樹脂材料的使用量 為100重量百分比，界面活性劑之使用量為0.2重量百分比至5重量百分比

倘若界面活性劑之使用量小於0.2重量百分比時，超撥水性熔凝膠與樹脂材料不易混合均勻。若界面活性劑之使用量大於5重量百分比時，過多之界面活性劑係增加超撥水性分散液之製造成本。

在一例示中，前述所製得之超撥水性溶凝膠或超撥水性分散液可用以製備超撥水性基材之超撥水層。此超撥水性基材包含基材及超撥水層，其中超撥水層係設置於基材之至少一表面上，且超撥水層對水之接觸角係大於130度。基材之熔點係大於200℃，且根據超撥水性基材之應用，基材的材料可包含但不限於玻璃材料、金屬材料、陶瓷材料、樹脂材料、纖維材料、其他適當之材料或上述材料之任意混合。

上述之超撥水層可利用前述之超撥水性溶凝膠或超撥水性分散液經燒結步驟所形成，其中燒結步驟之燒結溫度不低於200℃，較佳係於200℃至300℃之燒結溫度進行1分鐘至3分鐘。

以下利用實施例以說明本發明之應用，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。

製備超撥水溶膠劑

以下係根據第1表製備實施例1-1至實施例1-4及 比較例1-1至比較例1-3之超撥水溶膠劑，其中比較例1-3係僅對聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethene；PTFE)玻璃纖維布進行接觸角及遲滯角之評價，而其評價方法如下所述，在此不另贅述。

實施例1-1

首先，提供一混合溶液，其中混合溶液包含1莫耳之四乙氧基矽烷(Tetraethyl orthosilicate；TEOS)及48莫耳之乙醇。接著，將4莫耳之酸性水溶液(pH值小於2)加入前述之混合溶液中，並進行水解反應，以形成第一中間產物，其中酸性水溶液之加入速度為30ml/min。

然後，令前述之第一中間產物與聚矽氧烷寡聚合物進行鏈延長反應，以形成第二中間產物，其中基於前述TEOS之使用量為100重量份，聚矽氧烷寡聚合物之使用量為10重量份。

接著，將第二中間產物與1.75莫耳之六甲基二矽烷進行縮合反應，即可製得實施例1-1之超撥水性溶凝膠。所得之超撥水性溶凝膠的接觸角係以下述之評價方式進行 評價，在此不另贅述。

實施例1-2至1-4及比較例1-1

實施例1-2至1-4及比較例1-1係使用與實施例1-1之超撥水性溶凝膠的製作方法相同之製備方法，不同之處在於實施例1-2至1-4及比較例1-1係改變超撥水性溶凝膠中原料的使用量，其配方如第1表所示，在此不另贅述。

比較例1-2

比較例1-2則係直接使用福盈科技化學股份有限公司製造，型號為ECO-9724之撥水劑來替代本發明之超撥水性溶凝膠，且前述ECO-9724之撥水劑的濃度為5重量百分比。

超撥水性溶凝膠之接觸角及遲滯角的評價方式 實施例1-1

實施例1-1之超撥水性溶凝膠的接觸角係先將所製得之超撥水性溶凝膠塗佈於PTFE玻璃纖維布上。

然後，將塗佈有超撥水性溶凝膠之PTFE玻璃纖維布放置於120℃下。經烘烤3分鐘後，將溫度提升至200℃，並烘烤3分鐘。接著，更將溫度提高至300℃，烘烤3分鐘後，即可製得具有超撥水層的PTFE玻璃纖維布。

之後，藉由汎達科技有限公司製造之動態接觸角分析儀量測前述玻璃基板之超撥水層的接觸角，於量測10點之接觸角數據後，其平均值即為超撥水層的接觸角，其結果如第1表所示。

實施例1-1之遲滯角則係以前述之方法來量測前述玻璃基板之超撥水層的前進角及後退角，並計算兩者之差值(即遲滯角)，其結果如第1表所示。

實施例1-2至1-4及比較例1-1

實施例1-2及比較例1-1之超撥水性溶凝膠的接觸角及遲滯角係使用與實施例1-1相同之評價方法來量測，其結果如第1表所示。

比較例1-2

比較例1-2係將PTFE玻璃纖維布含浸於前述之ECO-9724中。然後，利用與實施例1-1相同之評價方法來量測比較例1-2之超撥水性溶凝膠的接觸角及遲滯角，其結果如第1表所示。

比較例1-3

比較例1-3則係直接以相同於實施例1-1之儀器與方法來量測PTFE玻璃纖維布之接觸角及遲滯角，其中PTFE玻璃纖維布不塗佈撥水劑。

製備超撥水性基材(1)

以下係根據第2表製備實施例2-1與2-2及比較例2-1之超撥水性基材，其中此超撥水性基材僅含浸超撥水性分散液，並經過一次燒結製程。

實施例2-1

首先，將5公克之聚四氟乙烯乳液與0.5公克前述實施例1-1之超撥水性溶凝膠混合均勻。然後，加入0.05公克之界面活性劑(Sigma-Aldrich公司製造，其型號為Triton X-100)，並均勻攪拌，以形成超撥水性分散液。

接著，將前述之超撥水性分散液塗佈於玻璃纖維布上，並放置於120℃下烘烤。經過3分鐘後，將溫度提升至200℃，並烘烤3分鐘。然後，將溫度升高至380℃，烘烤3分鐘後，即可製得實施例2-1之超撥水性基材。所製得之超撥水性基材的接觸角係以前述汎達科技有限公司製造之動態接觸角分析儀來量測，並量測10點之接觸角數據，其平均值即為超撥水性基材的接觸角。超撥水性基材之遲滯角則係以相同於前述之方式進行評價。其接觸角及遲滯角之結果如第2表所示。

實施例2-2及比較例2-1

實施例2-2及比較例2-1係使用與實施例2-1之超撥水性基材的製作方法相同之製備方法，並以相同之方式進行評價，不同之處在於實施例2-2及比較例2-1係改變超撥水性分散液中之超撥水性溶凝膠的種類，其配方及評價結果如第2表所示，在此不另贅述。

製備超撥水性基材(2)

以下係根據第3表製備實施例3-1至3-5及比較例3-1之超撥水性基材。

實施例3-1

實施例3-1之超撥水性基材係先將玻璃纖維布含浸於PTFE中，並放置於180℃下燒結烘烤，經過3分鐘後，將溫度提升至280℃，並燒結烘烤3分鐘。

然後，將前述燒結後之玻璃纖維布含浸於前述實施 例2-1所製得之超撥水性分散液，並放置於180℃下燒結烘烤。經過3分鐘後，將溫度提升至280℃，並燒結烘烤3分鐘。接著，將溫度升高至360℃。燒結烘烤3分鐘後，即可製得實施例3-1之超撥水性基材。所製得之超撥水性基材係以相同於實施例2-1之評價方法量測接觸角及遲滯角，並以本發明所屬技術領域具有通常知識者所習知之儀器與方法量測拉伸強度，其結果如第3表所示。

實施例3-2

實施例3-2之超撥水性基材係使用與實施例3-1之超撥水性基材的製作方法相同之製備方法，並將所製得之超撥水性基材利用水柱沖洗。經過2小時後，以相同之評價方法量測超撥水性基材之接觸角及遲滯角。其結果如第3表所示。

實施例3-3

實施例3-3之超撥水性基材係使用與實施例3-1之超撥水性基材的製作方法相同之製備方法，並根據ISO 4892-2所規範之耐候測試的檢測方法對所製得之超撥水性基材進行耐候測試。經過400小時後，以相同之評價方法量測超撥水性基材之接觸角、遲滯角及拉伸強度。其結果如第3表所示。

實施例3-4

實施例3-4之超撥水性基材係將5公克前述實施例1-1所製得之超撥水性溶凝膠、5公克之聚氯乙烯(Polyvinylchloride；PVC)及0.01公克之界面活性劑混合均 勻，以形成PVC超撥水樹脂。然後，將PVC樹脂塗佈於聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate；PET)基材上，即可製得實施例3-4之超撥水性基材。所製得之超撥水性基材係以相同於實施例3-1之評價方法量測超撥水性基材之接觸角。其結果如第3表所示，在此不另贅述。

實施例3-5

實施例3-5係使用與實施例3-4之超撥水性基材的製作方法相同之製備方法，不同之處在於實施例3-5係混合5公克之超撥水性溶凝膠、5公克之聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol；PVA)及0.01公克之界面活性劑，以形成PVA超撥水性樹脂。所製得之超撥水性基材係以相同之評價方法量測超撥水性基材之接觸角。其結果如第3表所示，在此不另贅述。

比較例3-1

比較例3-1之超撥水性基材係先將玻璃纖維布含浸於PTFE中，並放置於180℃下燒結烘烤，經過3分鐘後，將溫度提升至280℃，並燒結烘烤3分鐘。然後，將溫度升至360℃。燒結烘烤3分鐘後，將溫度降至室溫(約15℃至35℃)，以形成一中間產物。

接著，將前述之中間產物含浸於由福盈公司製造，型號為ECO-9724之撥水劑中，並以相同之燒結溫度及時間重複進行前述之燒結烘烤製程一次，其中撥水劑之濃度為5重量百分比。即可製得比較例3-1之超撥水性基材。所製得之超撥水性基材係以相同於實施例3-1之評價方法量測 超撥水性基材之接觸角、遲滯角及拉伸強度。其結果如第3表所示，在此不另贅述。

請參閱第1表，其係表列實施例1-1至實施例1-4及比較例1-1至1-3之組成成份、其使用量與前述之評價結果。

根據第1表之評價結果可知，相較於比較例1-1，實施例1-1具有較大之接觸角及較小之遲滯角，而可達到超撥水性之功效。

再者，請參照第2a至3b圖，其中第2a與2b圖分別係顯示利用本發明之實施例1-1之超撥水性溶凝膠所形成之薄膜的照片與光學顯微鏡圖片，而第3a與3b圖分別係顯示利用本發明之比較例1-1所製得之薄膜的照片與光學顯微鏡圖片，其中第2a至3b圖之薄膜係形成於玻璃基板上。經高溫燒結後，相較於比較例1-1，實施例1-1所製得之薄膜具有較佳之成膜性，且具有較佳之緻密性，而可具有較大之接觸角。

此外，習知之撥水劑(比較例1-2)無法於PTFE玻璃纖維布形成超撥水層，而無法達到撥水之功效。因此，比較例1-2所測得之接觸角係相等於比較例1-3之接觸角。

請參閱第2表，其係表列實施例2-1與2-2及比較例2-1之組成成份、其使用量與前述之評價結果。

根據第2表之結果可知，由於燒結溫度係高於樹脂材料(PTFE)之熔點，熔融狀態之PTFE的內聚力會將超撥水 性溶凝膠推擠至基材材料之表面，而使得PTFE與超撥水性溶凝膠產生相分離。熔融狀態之PTFE所產生的內聚力將超撥水性溶凝膠推擠至基材材料之表面，而增加接觸角。

然而，由於使用聚矽氧烷寡聚物進行鏈延長反應，而增加超潑水溶凝膠的分子鏈長度，進而使其易與PTFE分子鏈產生纏繞，因此增加其相分離程度，且影響其機械性質。

因此，相較於比較例2-1，實施例2-1所製得之超撥水性基材雖具有較小之接觸角，但具有較佳之成膜性。

請參閱第3表，其係表列實施例3-1至3-5及比較例3-1之組成成份、其使用量與前述之評價結果。

根據第3表之評價結果可知，本發明所製得之超撥水性基材具有較佳之接觸角及拉伸強度。於實施例3-1中，所製得之超撥水性基材的接觸角為155度，而遲滯角為5度。即時經過水柱沖洗(實施例3-2)或耐候測試(實施例3-3)後，超撥水性基材之接觸角均係大於150度，且遲滯角均小於10度。

其次，根據實施例3-4與3-5之評價結果可知，所製得之超撥水性基材的接觸角均係大於130度。據此，本發明所製得之超撥水性溶凝膠可與溶劑型樹脂(例如：PVC)及/或水性樹脂(例如：PVA)混合均勻，而製得超撥水性分散液。

再者，由於超撥水性溶凝膠包含聚矽氧烷寡聚合物，而使得所形成之超撥水性溶凝膠的矽氧烷結構具有較 長之鏈段，而與樹脂材料之分子鏈纏繞，進而使所製得之超撥水性基材具有較佳之拉伸強度。

由本發明上述實施例可知，利用本發明之製造方法所製得之超撥水性溶凝膠、超撥水性分散液及所形成之超撥水性基材的優點在於使用聚矽氧烷寡聚合物，而使得所形成之超撥水層具有較大之接觸角及較佳之成膜性，且其遲滯角均係小於10度，而可具有較佳之撥水性、拉伸強度及自潔特性。此外，前述樹脂材料與矽氧烷結構之長鏈段的纏繞現象亦提升所製得之超撥水性基材的拉伸強度。

此外，本發明所製得之超撥水性溶凝膠及超撥水性分散液可塗佈於不同之基材(例如：玻璃或金屬材料)上，且藉由較大之接觸角及小於10度之遲滯角，而使得滴落於前述之基材的水珠可有效滾落，並一併帶走灰塵髒污，進而使基材具有自潔之功效。據此，本發明之超撥水性溶凝膠及超撥水性分散液可塗佈於不易清潔之大樓外牆或須時常清潔之物件上，而可減少清潔難度或次數，進而達到環保節能之功效。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何在此技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧方法

110‧‧‧提供混合溶液及酸性水溶液

120‧‧‧將酸性水溶液加至混合溶液中，以進行水解反應

130‧‧‧進行鏈延長反應

140‧‧‧進行縮合反應

150‧‧‧形成超撥水性溶凝膠

Claims (14)

1. 一種超撥水性溶凝膠之製造方法，包含：提供一混合溶液，其中該混合溶液包含矽氧烷類前趨物與醇類；提供一酸性水溶液，其中該酸性水溶液之pH值小於2；將該酸性水溶液加入該混合溶液中，以於一酸性環境下進行一水解反應，而形成一第一中間產物，其中該矽氧烷類前趨物為四乙氧基矽烷，且該矽氧烷類前趨物、該酸性水溶液及該醇類之一第一莫耳比為1：4：48；令該第一中間產物與一聚矽氧烷寡聚合物進行一鏈延長反應，以形成一第二中間產物，其中該聚矽氧烷寡聚合物具有如下式(I)所示之結構，且基於該矽氧烷類前趨物之使用量為100重量份，該聚矽氧烷寡聚合物之使用量為10重量份至20重量份： 於該式(I)中，該a代表20至40之整數；以及將該第二中間產物與矽甲烷化合物進行一縮合反應，以形成該超撥水性溶凝膠，其中該矽甲烷化合物為六甲基二矽烷，基於該矽氧烷類前驅物之一使用量為1莫耳，該矽甲烷化合物之使用量為1.5莫耳至2.0莫耳，且該超撥水性溶凝膠具有如下式(II)所示之結構： 於該式(II)中，該n代表20至40之整數，該m代表20至40之整數，且該n與該m係相同或不同的。
2. 如申請專利範圍第1項所述之超撥水性溶凝膠之製造方法，其中該醇類係選自於由甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇以及上述之任意組合所組成之一族群。
3. 如申請專利範圍第1項所述之超撥水性溶凝膠之製造方法，其中該酸性水溶液係加入鹽酸或硫酸，使酸性水溶液之pH值小於2。
4. 如申請專利範圍第1項所述之超撥水性溶凝膠之製造方法，其中該酸性水溶液係以30ml/min之一加入速率加至該混合溶物中。
5. 如申請專利範圍第1項所述之超撥水性溶凝膠之製造方法，其中該水解反應包含：一第一階段反應，以於70℃之一反應溫度下進行2小時；以及一第二階段反應，以將該反應溫度由70℃降溫至6℃，並進行12小時。
6. 一種超撥水性溶凝膠，其係利用如申請專利範圍第1或5項所述之方法製得，其中該超撥水性溶凝膠具有如式(II)所示之結構： 於該式(II)中，該n代表20至40之整數，該m代表20至40之整數，且該n與該m係相同或不同的。
7. 一種超撥水性分散液，包含：如申請專利範圍第6項所述之超撥水性溶凝膠；一樹脂材料；以及一界面活性劑，且其中該超撥水性溶凝膠與該樹脂材料之一重量比為1：10，且基於該樹脂材料之使用量為100重量百分比，該界面活性劑之使用量為0.2重量百分比至5重量百分比。
8. 如申請專利範圍第7項所述之超撥水性分散液，其中該界面活性劑係一氟系界面活性劑。
9. 如申請專利範圍第7項所述之超撥水性分散液，其中該樹脂材料之一裂解溫度係大於200℃。
10. 如申請專利範圍第7項所述之超撥水性分散液，其中該樹脂材料係選自於由聚四氟乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚乙烯醇、聚氯乙烯以及上述之任意組合所組成之一族群。
11. 一種超撥水性基材，包含：一基材，其中該基材之一熔點係大於200℃；以及一超撥水層，設於該基材之至少一表面上，其中該超撥水層係由如申請專利範圍第6項所述之超撥水性溶凝膠或如申請專利範圍第7至10項中之任一項所述之超撥水性分散液經一燒結步驟所形成，且該燒結步驟之一燒結溫度不低於200℃。
12. 如申請專利範圍第11項所述之超撥水性基材，其中該燒結步驟之該燒結溫度係200℃至300℃，並進行1分鐘至3分鐘。
13. 如申請專利範圍第11項所述之超撥水性基材，其中該基材之一材料係選自於由一玻璃材料、一金屬材料、一陶瓷材料、一樹脂材料、一纖維材料以及上述之任意組合所組成之一族群。
14. 如申請專利範圍第11項所述之超撥水性基材，其中該超撥水層對水之一接觸角為130度至155度。