一种可自愈合光催化的超亲水防雾涂层的制备方法

本发明涉及防雾涂层，尤其涉及一种可自愈合光催化的超亲水防雾涂层的制备方法。

背景技术：

1、雾化是一种自然现象，由于环境湿度和温度的暂时变化而导致液滴的凝聚。雾化后，由于入射光被冷凝水滴强烈散射，使得挡风玻璃、护目镜、内窥镜、光学仪器等设备的透明度降低。雾化现象不仅对人们的生活造成不便，甚至会造成极其严重的后果。

2、目前解决雾化问题的方法中，制备超亲水表面来有效抑制雾滴的形成是一种备受青睐的方法，然而此种方法制备的防雾涂层很容易受到损伤，即使损伤十分细微，也会对光学设备造成极其不利的影响；除此之外，此种方法制备的防雾涂层的表面还易受到染料、细菌等物质污染，从而影响光学性能；此种方法制备的防雾涂层多采用易挥发的有机溶剂，还会对环境产生很大危害。

3、因此，有必要研发一种使用绿色材料制备具有自愈合光催化能力的防雾涂层的制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种可自愈合光催化的超亲水防雾涂层的制备方法，制备的防雾涂层能够成功的涂覆于玻璃、聚碳酸酯、聚氨酯等多种基材，具有优异的防雾性能，同时实现了涂层的自愈合以及紫外线照射下的光催化能力。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种可自愈合光催化的超亲水防雾涂层的制备方法，包括：

4、基底处理：依次使用去离子水和乙醇对基底进行超声震荡清洗15-30min，然后对基底进行表面羟基化处理；

5、制备有机复合溶液：将聚丙烯酸溶液和羧甲基纤维素溶液混合均匀，并用碱性缓冲液调节至预设ph，再加入聚乙烯吡咯烷酮溶液，并用玻璃棒不断搅拌，制得有机复合溶液；

6、制备改性二氧化钛胶体溶液：将二氧化钛纳米颗粒加入表面活性剂溶液中，室温下超声震荡5-10min，然后磁力搅拌0.5-1h，获得均一的改性二氧化钛胶体溶液；

7、制备前驱溶液：将有机复合溶液与改性二氧化钛胶体溶液按预设比例混合并超声震荡5-10min，静置10min，获得前驱溶液；

8、涂覆涂层：将所述前驱溶液施加于基底表面并进行烘干，制得可自愈光催化的超亲水防雾涂层。

9、本发明技术方案的进一步改进在于：所述进行表面羟基化处理为羟基化处理溶液处理和氧等离子体刻蚀中的任意一种；所述羟基化处理溶液为食人鱼溶液和强碱溶液中的任意一种。

10、本发明技术方案的进一步改进在于：所述聚丙烯酸溶液的浓度为400-1000mg/ml，所述羧甲基纤维素溶液的浓度为15-20mg/ml，所述聚乙烯吡咯烷酮溶液的浓度为5-10mg/ml，所述改性二氧化钛胶体溶液的浓度为5-10mg/ml。

11、本发明技术方案的进一步改进在于：所述聚丙烯酸溶液、所述羧甲基纤维素溶液、所述聚乙烯吡咯烷酮溶液和所述改性二氧化钛胶体溶液均以水作为溶剂。

12、本发明技术方案的进一步改进在于：所述碱性缓冲液为三羟甲基氨基甲烷溶液，浓度为40-80mg/ml。

13、本发明技术方案的进一步改进在于：所述预设ph为5-7。

14、本发明技术方案的进一步改进在于：所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、山梨糖醇单棕榈酸酯和椰油酰胺丙基甜菜碱中的任意一种。

15、本发明技术方案的进一步改进在于：所述二氧化钛纳米颗粒包括粒径为5nm的锐钛矿和粒径为20nm的二氧化钛颗粒。

16、本发明技术方案的进一步改进在于：所述聚丙烯酸溶液、所述羧甲基纤维素溶液、所述聚乙烯吡咯烷酮溶液和所述改性二氧化钛胶体溶液混合比例为2-4：2-4：1：1。

17、本发明技术方案的进一步改进在于：所述烘干的温度为85-120℃，烘干时间为1-2h。

18、由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：

19、1、本发明制备的具有自愈合和光催化能力的超亲水防雾涂层具有优异的防雾性能，可以在热蒸汽以及冷霜实验中保持很高的透过率；空白玻璃涂覆防雾涂层后，400nm-800nm平均透过率达91％，对紫外线有一定吸收作用。

20、2、本发明中使用的聚丙烯酸和羧甲基纤维素增加了涂层的吸水性，使得涂层具有快速吸收水分子的能力，有利于防止表面结霜或起雾；二氧化钛不仅赋予了涂层光催化特性，还通过弱相互作用增强涂层的机械性能；聚乙烯吡咯烷酮的加入使得最终形成多重氢键相互交联的稳定网络结构。

21、3、本发明中使用的聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素和二氧化钛无机纳米颗粒等物质无毒，且采用水作为共溶剂，不存在有毒物质的挥发；制备的具有自愈合和光催化能力的超亲水防雾涂层具有一定湿度下的自愈合能力，小于40μm的划痕可在一定湿度下自行愈合；且制备的涂层可在聚碳酸酯、玻璃、pet、金属、聚氨酯等多种基底表面涂覆，可以调控表面润湿性，获得超亲水性。

22、4、本发明提供了各种溶液的最佳配比和最佳溶液ph，制备工艺简便，反应条件温和，绿色环保，所制得的涂层具有强大的自愈合能力和优异的防雾性能。

技术特征：

1.一种可自愈合光催化的超亲水防雾涂层的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述进行表面羟基化处理为羟基化处理溶液处理和氧等离子体刻蚀中的任意一种；所述羟基化处理溶液为食人鱼溶液和强碱溶液中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯酸溶液的浓度为400-1000mg/ml，所述羧甲基纤维素溶液的浓度为15-20mg/ml，所述聚乙烯吡咯烷酮溶液的浓度为5-10mg/ml，所述改性二氧化钛胶体溶液的浓度为5-10mg/ml。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯酸溶液、所述羧甲基纤维素溶液、所述聚乙烯吡咯烷酮溶液和所述改性二氧化钛胶体溶液均以水作为溶剂。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱性缓冲液为三羟甲基氨基甲烷溶液，浓度为40-80mg/ml。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预设ph为5-7。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、山梨糖醇单棕榈酸酯和椰油酰胺丙基甜菜碱中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二氧化钛纳米颗粒包括粒径为5nm的锐钛矿和粒径为20nm的二氧化钛颗粒。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚丙烯酸溶液、所述羧甲基纤维素溶液、所述聚乙烯吡咯烷酮溶液和所述改性二氧化钛胶体溶液混合比例为2-4：2-4：1：1。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为85-120℃，烘干时间为1-2h。

技术总结
本发明公开了一种可自愈合光催化的超亲水防雾涂层的制备方法，属于防雾涂层技术领域，包括基底清洗并对基底表面进行羟基化处理；聚丙烯酸溶液与羧甲基纤维素溶液混合并进行pH调节，之后将聚乙烯吡咯烷酮溶液加入制备的混合溶液，制得有机复合溶液；用表面活性剂改性二氧化钛，制备改性二氧化钛胶体溶液；将有机复合溶液与改性二氧化钛胶体溶液混合滴涂于基底表面并进行烘干固化，制得可自愈合光催化的超亲水防雾涂层。本申请制备的可自愈合光催化的超亲水防雾涂层具有优异的防雾性能、自愈合和光催化能力，制备方法简单、绿色环保、成本低廉。

技术研发人员：高涵鹏,邢泽天
受保护的技术使用者：燕山大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15