[发明专利]双层涂层及其制备及其在所施用表面形成超级疏水性和增透性的用途

说明书

技术领域：

本发明涉及表面涂层领域，特别是涉及应用于适当改变材料表面特性而保持材料大部分特性不变的涂层。

背景技术：

所谓“荷叶效应″已被知晓很久，已知这涉及荷叶的表面特性，该特性表现为独特的疏水性，这既因为其表面覆盖着蜡性材料也是因为其独特的形态，该形态表现为微米级隆起，而每个隆起又呈纳米级丝状结构。由于这些特性，荷叶表面有很强的疏水性；与之接触的水滴不是沉积在其上湿润表面而是保持大体球形然后滚落留下表面灰尘轨迹。

初始研究可以回溯到1990年代后期，这一领域进行了大量研究，旨在开发材料和制备工艺，以便在不同类型的表面上再现荷叶效应。然而现在许多研发出的构成现有技术的方案必须使用复杂程序，而这很难工业应用。特别是，一些目前方法是基于使用等离子处理、气相化学沉积、电沉积、从微米-纳米结构模具进行微米-或纳米-复制。

另外，在大部分情况下(主要是处理玻璃表面时)要求不减少表面透明度，而是如果可以的话通过疏水性处理增加透明度。然而，已知为获得接触角大于150°的表面(超疏水表面)，必须通过高粗磨改变表面拓扑结构。这经常使得表面浊化失去透明度。

由于这些问题，近期提到的一些方案基于沉积起始于含分散在适当溶剂中微粒的溶液的有机、无机材料膜。

例如EP1479738A1描述一种疏水性涂层，其由含有无机微粒的混合物组成，所述微粒由氟化丙烯酸酯基团功能化。但是这样所得结果在接触角、有效期、透明度和成本上无法做到工业规模应用。

在2007年，Bravo等(基于硅纳米颗粒的透明超疏水膜，Langmuir23：7293-7298)报道了一种透明超疏水涂层，其通过大量基质浸没在含有不同尺寸SiO₂(用于形成所需形态)微粒的溶液中，然后由氟化剂(用来改变其化学特性)功能化。然而这个方法因为氟化剂成本高并且膜的化学稳定性差也不便利。

由于现有技术所展现的限制，需要确定一种涂层可以同时满足如下要求：1)超疏水性2)高透明度3)易于施用4)长耐久性5)低成本。

发明内容：

本发明涉及一种双层涂层，其由感光/热固性树脂第一层(底层)和包含部分嵌入树脂基质的疏水性微粒的第二层(上层)组成。使用所述涂层是产生超疏水性和增透表面的有效方法。

附图说明：

图1显示本发明双层涂层的结构示意图。

图2显示本发明双层涂层表面形态的SEM图像。

图3显示光线射在未处理的玻璃表面(a)和用本发明双层涂层处理的玻璃表面(b)的示意图。

图4.显示由-Si(CH₃)₃基团功能化的疏水性微粒的示意图。

图5.显示未处理玻璃(虚曲线)和由本发明双层涂层处理的玻璃(实曲线)的透射谱。

具体实施方式：

本发明通过双层涂层以克服前述缺陷，该涂层使得所应用的表面具有超疏水性，同时降低该表面的光线反射。

本发明涂层包括完美粘附在基质上的第一树脂层(底层)，和层叠在其上的第二层(上层)，所述第二层包含疏水性颗粒，该颗粒通过所述树脂而固定，至少部分所述上层微粒部分嵌入底层树脂中。

第一层(或底层)是由感光/热固性树脂形成，所述树脂由硅聚物(即，聚合物链上含有Si-O-Si基团)组成。特别是可以使用聚乙烯基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚二苯基硅氧烷、聚苯甲基硅氧烷和聚乙烯基甲氧基硅烷。

基于本发明另一可用配方，第一层(或底层)是由环氧树脂或聚氨酯树脂形成，更通常的，是使用大范围的聚合物材料。例如聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯，聚苯乙烯，聚乙烯，聚丙烯，纤维素基聚合物等等。

根据本发明再一替代方案，第一层(或底层)由通过溶胶-凝胶法所得有机/无机杂化共聚物形成，例如材料。

第二层(或上层)包含疏水性微粒，所述微粒直径为5nm-5μm，优选为5nm-100nm。所述微粒由无机核和嫁接到无机核上的有机壳组成。无机核优选由硅或多种金属氧化物(二氧化钛、氧化铝、氧化锆等)组成。