CN113004728A - 一种具有亲水自清洁能力的涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有亲水自清洁能力的涂料，包括80‑100重量份亲水性溶剂、0.01‑10重量份的前驱体单体、0.01‑0.5重量份的链引发剂、0.01‑1重量份的硅烷偶联剂、0.01‑1重量份的光引发剂和0‑1重量份的抗静电剂；前驱体单体包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯中的一种或者多种；前驱体单体经过交联、互连或者聚合后形成网状结构；抗静电剂包括烷基季铵盐、烷基磷盐、烷基鏻盐、烷基磺酸碱金属盐、烷基磷酸碱金属盐、烷基二硫代氨基甲酸碱金属盐以及乙氧基化脂肪族烷基胺中的一种或多种。本发明中的涂料具有全天候的、耐久的、透光性能好的特点。

Description

一种具有亲水自清洁能力的涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种涂料，尤其涉及一种具有亲水自清洁能力的涂料及其制备方法。
背景技术
随着经济的高速发展，我国的基础建设也在不断地完善和发展，各种摩天大厦、巨型石雕、大型广告牌等建筑物的清洁问题成为了巨大的难题，传统的人工清洗方法不仅耗时耗力具有极高的成本，而且清洁工作也存在着较大的安全隐患。为了克服这些问题，近年来有很多应用于建筑物外墙的防污涂料被研制出来，这样的防污材料可以减少污染物在建筑物表面的沉积，在一定程度上延缓了建筑物外墙的污染。但是这种材料终究是治标不治本，根据现在的实际应用效果反馈发现，目前市场上常见的防污涂料存在以下不足：
一、材料机械强度不够：目前的防污材料基本是简单的水相或醇相溶液，通过喷涂或者擦涂的方法使其自然固化于建筑外墙表面。而这种结合方式基本为简单的范德华力或者氢键结合，机械强度极低，难以经受长期的风吹、日晒、雨淋等自然条件的侵蚀。这样不仅会导致溶液中的超亲水材料、光催化材料等功能材料与涂层表面剥离，渐渐使得涂层丧失超亲水性、光催化性等功能性作用，同时也会使得涂层和基材表面分离，进而完全丧失涂层作用；
二、光催化性能较低：目前的防污涂层所采用的光催化剂基本均为二氧化钛，二氧化钛确实赋予了材料光催化性能，而且在一定程度上可以提高涂层的亲水性，但是二氧化钛对溶解体系和颗粒粒径的要求极高，如果没有较好的溶解体系和较小的颗粒粒径，加入二氧化钛的防污材料将会出现明显的白色絮状物，这将直接影响涂层在玻璃等一系列基材上的透光度，降低了其可应用性和操作简单性以及美观性。此外，二氧化钛作为一个研究比较充分的光催化剂，其较低的光电转化效率和可见光利用率是一直被诟病的地方，这两个缺点也限制了二氧化钛在防污材料中作为光催化剂的应用效果；
三、对固体颗粒物的去除能力较差：在干旱少雨的时间段里，风沙、扬尘是建筑物表面的主要污染因素，颗粒粒径较小的沙砾、灰尘等固体污染物极容易在这种条件下吸附在建筑物表面，而雨水冲刷的不及时会使得这些污染物逐渐沉积固化，从而残留在建筑外墙表面，影响其美观。因此在少雨的季节或者雨水的缺乏的地区，传统的防污材料难以抵制此类的固体颗粒物污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有全天候的、耐久的、透光性能好的具有亲水自清洁能力的涂料及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种具有亲水自清洁能力的涂料，包括80-100重量份亲水性溶剂、0.01-10重量份的前驱体单体、0.01-0.5重量份的链引发剂、0.01-1重量份的硅烷偶联剂、0.01-1重量份的光引发剂和0-1重量份的抗静电剂；所述前驱体单体包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯及其具有交联、互连或者聚合的衍生物中的一种或者多种；所述前驱体单体经过交联、互连或者聚合后形成网状结构；所述抗静电剂包括烷基季铵盐、烷基磷盐、烷基鏻盐、烷基磺酸碱金属盐、烷基磷酸碱金属盐、烷基二硫代氨基甲酸碱金属盐以及乙氧基化脂肪族烷基胺中的一种或多种。
上述的具有亲水自清洁能力的涂料，优选的，所述硅烷偶联剂包括乙烯基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷、巯基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷中的一种或者多种。
上述的具有亲水自清洁能力的涂料，优选的，所述链引发剂为包括偶氮引发剂、氧化还原引发剂、双官能度及多官能度引发剂系列中的一种或多种。
上述的具有亲水自清洁能力的涂料，优选的，所述涂料还包括光催化剂包含掺杂型二氧化钛、复合型二氧化钛、石墨烯、铁酸铋、钒酸铋、氮化碳中的一种或者多种。
上述的具有亲水自清洁能力的涂料，优选的，所述包括乙醇、甲醇、丙二醇和丙二醇甲醚中的一种或多种。
一种具有亲水自清洁能力的涂料的制备方法，包括以下步骤：
1）将前驱体单体溶解在一半的亲水性溶剂中或者纯水中，在25-50℃的水浴温度下搅拌1分钟以上，使得前驱体单体充分溶解在亲水性溶剂中；
2）将链引发剂加入到步骤1）中的溶液中并且混合均匀；
3）向步骤2）中的溶液中加入剩下的亲水性溶剂；
4）向步骤3）中的溶液中加入硅烷偶联剂，并且在常温下搅拌3min以上；
5）向步骤4）的溶剂中加入光引发剂，搅拌5分钟以上；然后静置，得到具有亲水自清洁能力的涂料。
上述的具有亲水自清洁能力的涂料的制备方法，优选的，在步骤1）中搅拌前加入抗静电剂。
上述的具有亲水自清洁能力的涂料的制备方法，优选的，在步骤1）中搅拌前加入光催化剂。
上述的具有亲水自清洁能力的涂料的制备方法，优选的，所述光催化剂中的氮化碳的制备方法包括以下步骤：
Figure 788542DEST_PATH_IMAGE001
将三聚氰胺在烧结炉内进行煅烧，烧结炉内以 3-5℃min-1的升温速率加热到500℃，并保持2小时以上，合成了片状g-C3N4固体，并且将得到的片状g-C3N4研磨成粉末；
Figure 684954DEST_PATH_IMAGE002
将步骤
Figure 825079DEST_PATH_IMAGE001
得到的片状g-C3N4粉末，放到烧结炉内进行二次煅烧，烧结炉内1.5-2.5℃min-1的升温速率加热到550℃，并保持1小时以上，获得二次煅烧的 g-C3N4 纳米片；
Figure 999445DEST_PATH_IMAGE003
将步骤
Figure 756179DEST_PATH_IMAGE002
得到的g-C3N4纳米片在浓HNO3 和浓 H2SO4的混合溶液中氧化15小时以上；形成澄清溶液；
Figure 925123DEST_PATH_IMAGE004
用去离子水稀释步骤
Figure 434602DEST_PATH_IMAGE003
得到的澄清溶液，形成胶体悬浮液；然后用微孔过滤除去酸，并用去离子水洗涤，得到g-C3N4 纳米带；
Figure 765221DEST_PATH_IMAGE005
将g-C3N4 纳米带在超声条件下分散在去离子是这个你，然后将得到的悬浮液转移到高压釜中，在180-250℃的条件下加热8小时以上；
Figure 209584DEST_PATH_IMAGE006
将步骤
Figure 916640DEST_PATH_IMAGE005
中高压釜中的溶液自然冷却到室温，用微孔过滤膜过滤得到g-C3N4（氮化碳量子点）。
上述的具有亲水自清洁能力的涂料的制备方法，优选的，所述步骤2）中，在链引发剂加入到步骤1）中的溶液之前，先将链引发剂加入到稀释剂中进行稀释，稀释后链引发剂的重量浓度为5%-15%；稀释剂为四氢呋喃。
与现有技术相比，本发明的优点在于：1、本发明的材料均为工业生产中的常用原材料，廉价易得，在实际应用生产中会有较好的价格优势。2、通过借助于丙烯酰胺等高分子材料，可以很好的将功能材料固定在基材表面。3、本发明的材料有良好的硬度、附着性能、抗老化性能，同时对玻璃等基材的外观及透光性能影响较小。4、本发明的材料不仅提高了对太阳光的利用率，同时也提高了对污染物的降解效率。5、本发明中的材料具有抗静电剂性，可以减少固体颗粒物在涂料表面的附着情况，进而提高涂层的抗污性能。
附图说明
图1为实施例9制备的具有亲水自清洁能力的涂料的数码照片。
图2 为实施例9制备的具有亲水自清洁能力的涂料固化于钢化玻璃后的接触角测试数码照片。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
需要特别说明的是，当某一元件被描述为“固定于、固接于、连接于或连通于”另一元件上时，它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上，也可以是通过其他中间连接件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
一种具有亲水自清洁能力的涂料，包括80-100重量份亲水性溶剂、0.01-10重量份的前驱体单体、0.01-0.5重量份的链引发剂、0.01-1重量份的硅烷偶联剂、0.01-1重量份的光引发剂和0-1重量份的抗静电剂；所述前驱体单体包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯及其具有交联、互连或者聚合的衍生物中的一种或者多种；所述前驱体单体经过交联、互连或者聚合后形成网状结构；所述抗静电剂包括烷基季铵盐、烷基磷盐、烷基鏻盐、烷基磺酸碱金属盐、烷基磷酸碱金属盐、烷基二硫代氨基甲酸碱金属盐以及乙氧基化脂肪族烷基胺中的一种或多种。
抗静电剂是添加在塑料之中或涂敷于模塑制品的表面，以达到减少静电积累目的的一类添加剂。将抗静电剂添加至涂料中有助于降低材料表面的电阻率，进而使固体小颗粒物难以吸附在基材表面，保持基材表面的洁净。
在本发明中，硅烷偶联剂包括乙烯基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷、巯基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷中的一种或者多种。硅烷偶联剂中存在着丰富的硅氧烷基和有机官能基，硅烷氧基对无机物具有反应性，有机官能基对有机物具有反应性或相容性。因此，当硅烷偶联剂介于无机和有机界面之间，可形成有机基体-硅烷偶联剂-无机基体的结合层。当其应用在本发明的材料中，就可以在涂层和基材之间架起一座“桥梁”，提高涂层在基材上的附着力。应注意的是，选取相对应的硅烷偶联剂要易溶于整个溶液体系中，不能产生絮凝、沉淀反应，对溶液整体的透明性产生破坏。硅烷偶联剂可以溶液的形式直接添加进前驱体溶液中，也可以提前进行水解，再添加至前驱体溶液中，根据不同硅烷偶联剂的特性选择不同的添加方式。
本发明中，链引发剂为包括偶氮引发剂、氧化还原引发剂、双官能度及多官能度引发剂系列中的一种或多种。链引发剂是指一类容易受热分解成自由基（即初级自由基）的化合物，可用于引发烯类、双烯类单体的自由基聚合和共聚合反应，也可用于不饱和聚酯的交联固化和高分子交联反应。在本发明中链引发剂主要帮助前驱体在溶液中聚合成链，为下一步的交联形成网状结构做准备。链引发剂可以直接添加进入溶液中，也可以提前溶解，所采用的溶剂包括但不局限于乙醇、甲醇、丙二醇、丙二醇甲醚等一种或多种。
光催化剂也叫光触媒，是一种以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的半导体材料的总称。具有代表性的光触媒材料是二氧化钛，它能在光照射下产生强氧化性的物质（如羟基自由基、氧气等），并且可用于分解有机化合物、部分无机化合物、杀死细菌及病毒等。将光催化剂添加至涂层中可以提高涂层对于空气中有机污染物的去除能力，对附着在涂层上的有机污染物也可以通过光电反应进行分解，最终达到保持基材表面洁净的效果。本发明所应用的光催化剂应选用纳米级的光催化剂，包含但不局限于掺杂型二氧化钛、复合型二氧化钛、石墨烯、铁酸铋、钒酸铋、氮化碳等一系列光催化材料，此外，还可以通过单独制备的方法由生产单位直接制得纳米级光催化剂。光催化剂要提前溶解于相对应的溶液体系中，这样可以最大程度地使光催化剂在之后的反应里结合在整个涂层当中，且保持溶液的稳定性和透明性。
在本发明中，在涂料中还含有pH调节剂，pH调节剂包括稀盐酸、高氯酸和氢氧化钠溶液中的一种或者多种，或者采用其他的pH调节剂也是可以的。
本发明中，亲水性溶剂包括乙醇、甲醇、丙二醇和丙二醇甲醚中的一种或多种。
本发明还提供一种具有亲水自清洁能力的涂料的制备方法，
包括以下步骤：
1）将前驱体单体溶解在一半的亲水性溶剂中或者纯水中，在25-50℃的水浴温度下搅拌1分钟以上，使得前驱体单体充分溶解在亲水性溶剂中；
2）将链引发剂加入到步骤1）中的溶液中并且混合均匀；
3）向步骤2）中的溶液中加入剩下的亲水性溶剂；
4）向步骤3）中的溶液中加入硅烷偶联剂，并且在常温下搅拌3min以上；
5）向步骤4）的溶剂中加入光引发剂，搅拌5分钟以上；然后静置，得到具有亲水自清洁能力的涂料。
在本发明中，可以在步骤1）中搅拌前加入抗静电剂。
在本发明中，可以在步骤1）中搅拌前加入光催化剂。
本发明中步骤2）在链引发剂加入到步骤1）中的溶液之前，先将链引发剂加入到稀释剂中进行稀释，稀释后链引发剂的重量浓度为5%-15%；稀释剂为四氢呋喃。
本发明中，光催化剂最好采用石墨相氮化碳（g-C3N4）也称为氮化碳量子点，本发明中的石墨相氮化碳的制备方法包括以下步骤：
Figure 93674DEST_PATH_IMAGE001
将三聚氰胺在烧结炉内进行煅烧，烧结炉内以 3-5℃min-1的升温速率加热到500℃，并保持2小时以上，合成了片状g-C3N4固体，并且将得到的片状g-C3N4研磨成粉末；
Figure 532877DEST_PATH_IMAGE002
将步骤
Figure 513471DEST_PATH_IMAGE001
得到的片状g-C3N4粉末，放到烧结炉内进行二次煅烧，烧结炉内1.5-2.5℃min-1的升温速率加热到550℃，并保持1小时以上，获得二次煅烧的 g-C3N4 纳米片；
Figure 574618DEST_PATH_IMAGE003
将步骤
Figure 668476DEST_PATH_IMAGE002
得到的g-C3N4纳米片在浓HNO3 和浓 H2SO4的混合溶液中氧化15小时以上；形成澄清溶液；
Figure 809739DEST_PATH_IMAGE004
用去离子水稀释步骤
Figure 291011DEST_PATH_IMAGE003
得到的澄清溶液，形成胶体悬浮液；然后用微孔过滤除去酸，并用去离子水洗涤，得到g-C3N4 纳米带；
Figure 543132DEST_PATH_IMAGE005
将g-C3N4 纳米带在超声条件下分散在去离子是这个你，然后将得到的悬浮液转移到高压釜中，在180-250℃的条件下加热8小时以上；
Figure 898021DEST_PATH_IMAGE006
将步骤
Figure 6922DEST_PATH_IMAGE005
中高压釜中的溶液自然冷却到室温，用微孔过滤膜过滤得到g-C3N4。
实施例1
本实施例为使用前驱体丙烯酰胺制备高分子材料，并进行改性使其具有亲水性，具体制备流程如下：
将14.216 g的丙烯酰胺固体溶于100 mL的超纯水中，在30℃的水浴锅中以200rpm的转速搅拌溶液3 min，使其充分溶解，接着将 0.1 mL的（3-巯基丙基）三甲氧基硅烷溶液加入至其中，所述的（3-巯基丙基）三甲氧基硅烷溶液的体积分数为10%，（3-巯基丙基）三甲氧基硅烷的稀释剂为四氢呋喃，之后加入1 mL浓度为0.1 mol/L的乙酸溶液，随后加入0.57 mL的硅烷偶联剂TMSPMA，在30℃的温度下搅拌5 min，最后加入0.2 mL 0.1 mol/L的光引发剂I~2959，搅拌10min后静置备用；
将制备完成后的涂料经过高压喷枪喷涂在钢化玻璃上，在24 h的自然风干后固化成膜，通过观察玻璃表面的透光程度衡量涂料的透明性；通过水接触角判断溶液的亲水性；通过摩擦机摩擦50次来判断涂料层在玻璃表面的硬度；通过50h的氙灯老化试验来判断涂料层在玻璃表面的抗老化性能，通过对浓度5 mg/L的亚甲基蓝液滴的去除实验来衡量涂层的光催化性；通过观察粉末在玻璃表面的滞留情况衡量涂层的抗静电性。
通过实施例补充内容所述的测试方法对本发明所述的涂层进行测试，实施例1的测试结果展示在表1中，根据测试结果我们发现实施例1已经具有了亲水性能，同时也有较好的硬度和抗老化性，但是实施例1所述的涂层的透明性很差，严重限制了该涂层的应用范围。发明人通过检索大量文献，发现前驱体的浓度会对涂层粘度有很大的影响，因此推测降低前驱体浓度可以提高涂层的透明性，故设计了实施例2和实施例3。
实施例2
将步骤（1）中丙烯酰胺的添加量改为7.1797 g，其他的实验材料的用量和制备步骤同实施例1，得到实施例2所制备的涂料，接着进行和实施例1相同的涂敷方法和测量方法，衡量实施例2所制备的涂料的性能；
实施例3
将步骤（1）中丙烯酰胺的添加量改为3.5899 g，其他的实验材料的用量和制备步骤同实施例1，得到实施例3所制备的涂料，接着进行和实施例1相同的涂敷方法和测量方法，衡量实施3所制备的涂料的性能；
由表1中所示的实施例2和实施例3效果，我们可以看到，降低前驱体的浓度，确实会提高涂层的透明性，但是随着前驱体浓度的降低，涂层的抗老化性能和硬度会逐渐降低，这会导致涂层很快丧失其亲水性和防污性能，因此我们需要找到一个较好的前驱体浓度，既有良好的透明性，又具有很好的抗老化性能和硬度。
实施例4
将步骤（1）中丙烯酰胺的添加量改为5.3848 g，其他的实验材料的用量和制备步骤同实施例1，得到实施例4所制备的涂料，接着进行和实施例1相同的涂敷方法和测量方法，衡量实施4所制备的涂料的性能；
表1：实施例1、2、3、4涂层的性能对比
实施范例 透明性 亲水性 硬度 抗老化性 光催化性 抗静电性
实施例1 × √ √ √ × ×
实施例2 × √ √ √ × ×
实施例3 √ √ × × × ×
实施例4 √ √ √ √ × ×
注：表中的“×”指该种涂料没有相对应的性能或该项性能较差，“√”代表此项性能较为优异
综合表1的结果所示，随着前驱体浓度的降低，涂层的透明度会逐渐改善，但是硬度和抗老化性能会有所衰减。发明人通过大量的文献查阅和实验验证，找到了较好的前驱体浓度，从而进行下一步的实验。同时，也可以看出，因为没有添加光催化剂和抗静电剂，实施例1-4所述的涂层并不具有抗静电性能和光催化性能，并没有达到所期望的效果，故列举了以下实施列进行探讨。
实施例5
将实施例1中步骤（1）中丙烯酰胺的添加量固定为5.3848 g，同时添加步骤（2）和步骤（3）：
（2）石墨相氮化碳的制备方法
首先，将三聚氰胺放入马弗炉中，以 5℃min-1的升温速率加热到500℃，并保持 4小时，合成了片状g-C3N4固体，然后将片状 g-C3N4 研磨成粉末以进一步使用。然后将1 g片状g-C3N4 放入陶瓷坩埚中，以 2.3℃min-1的升温速率加热到550℃，并保持 2小时，获得二次煅烧的 g-C3N4 纳米片。随后在超声处理下，将 200 mg g-C3N4 纳米片用 20 mL HNO3和 H2SO4氧化18小时。将澄清溶液用300 mL去离子水稀释，形成胶体悬浮液，用0.45um微孔膜过滤除去酸，并用去离子水洗涤，获得g-C3N4 纳米带（CNNR），分离产率为约50％将CNNRs在超声条件下分散在20 mL去离子水中2 h，然后将悬浮液转移到20 mL 衬有特氟龙的不锈钢高压釜中，并在200℃的温度下加热10 h。最后，自然冷却至室温后，用0.22μm 微孔膜过滤所得溶液，得到了无色 g-C3N4 量子点（石墨相氮化碳）。
（3）复合方法
将1mg的碳量子点加入至步骤一所制得的丙烯酰胺溶液中，使得涂料具有一定的光催化性，在30℃的水浴锅中以200 rpm的转速搅拌溶液5 min，最后将溶液放置于200W365nm的紫外灯下，光照60min，得到实施例5所述的涂料，接着进行和实施例1相同的涂敷方法和测量方法，衡量实施5所制备的涂料的性能；
实施例6
将步骤（1）中丙烯酰胺的添加量固定为5.3848 g，步骤（3）中碳量子点的添加量改为2 mg，其他的实验材料的用量和制备步骤同实施例5，得到实施例6所制备的涂料，接着进行和实施例1相同的涂敷方法和测量方法，衡量实施6所制备的涂料的性能；
实施例7
将步骤（1）中丙烯酰胺的添加量固定为5.3848 g，步骤（3）中碳量子点的添加量改为3 mg，其他的实验材料的用量和制备步骤同实施例5，得到实施例7所制备的涂料，接着进行和实施例1相同的涂敷方法和测量方法，衡量实施7所制备的涂料的性能；
实施例8
将步骤（1）中丙烯酰胺的添加量固定为5.3848 g，步骤（3）中碳量子点的添加量改为0mg，同时在步骤（3）中水浴锅加热搅拌前添加抗静电剂氧化锡锑，使其在溶液中的质量分数为2‱，其他的实验材料的用量和制备步骤同实施例5，得到实施例8所制备的涂料，接着进行和实施例1相同的涂敷方法和测量方法，衡量实施8所制备的涂料的性能；
实施例5-8所述的涂层性能效果如表2所示，碳量子点的添加赋予了涂层光催化性能，但并不能使涂层具有抗静电性；抗静电性能需要在溶液中专门添加抗静电剂才可以获得。
实施例9
将步骤（1）中丙烯酰胺的添加量固定为5.3848 g，步骤（3）中碳量子点的添加量固定为1 mg，将氧化锡锑作为抗静电剂添加至溶液中，使其最后的质量分数为2‱，其他的实验材料的用量和制备步骤同实施例5，得到实施例9所制备的涂料，接着进行和实施例1相同的涂敷方法和测量方法，衡量实施9所制备的涂料的性能。
表2：实施例4、5、6、7、8、9涂层的性能对比
实施范例 透明性 亲水性 硬度 抗老化性 光催化性 抗静电性
实施例4 √ √ √ √ × ×
实施例5 √ √ √ √ √ ×
实施例6 √ √ √ √ √ ×
实施例7 × √ √ √ √ ×
实施例8 √ √ √ √ × √
实施例9 √ √ √ √ √ √
由表2得知，一定量的碳量子点和氧化锡锑的添加不仅没有影响涂料的基本性能，而且使得涂料具有了良好的光催化性和抗静电性，说明通过本发明所述的方法制备的涂料不仅具有良好的透明性和亲水性以及较好的附着性，同时还可以兼具光催化性和抗静电性，对于建材表面的防污自清洁有着良好的效果。
在本发明的制品涂层性能测定方法及依据。
（1）透明性：根据国标《GB/T5433-2008日用玻璃光透射比测定方法》，通过分光光度计检测涂有涂层玻璃的透射率，如果涂层透光率大于51%，即判定涂层具有透明性，也可以目测该涂层与空白涂层的色彩差异，如无明显差异，则可以判定涂层具有透明性；
（2）亲水性：根据国标《GB/T 24368-2009玻璃表面疏水污染物检测接触角测量法》，通过安装好的注射器将液滴滴在被测表面上，对躺滴进行拍照，用量角器测量角度，如果水接触角度小于20°，则判定涂层具有亲水性；
（3）硬度：根据国标《GB/T 6739-2006色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》，将固定一定硬度的铅笔的机械小车放置在涂有待测涂层的试板上，推动试板至少7mm，后用放大镜观察是否会留下超过3mm的划痕，如果有硬度为2H的铅笔进行划擦没有留下痕迹的话即可判定其有较好的硬度；
（4）抗老化性：根据国标《GB/T 1865-2009色漆和清漆人工气候老化和人工辐射曝露滤过的氙弧辐射》，通过将涂有涂层的试板放置在人工气候老化箱中，设定氙灯的辐照强度为50W/m2，如果辐照50h后涂层仍有亲水性，则判定涂层具有抗老化性能；
（5）光催化性：将10mg/L 的亚甲基蓝溶液喷淋与涂层之上，在自然光照下静置10h，目视观察涂层表面，如果有蓝色液滴痕迹不明显，则可判定其有光催化性；
（6）抗静电性：参考国标《GB/T 1410-2006 固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法》，通过将表面电阻测试仪直接放置在涂层表面，测定表面的电阻率如果小于1×109 Ω/m，则判定其有抗静电性，或通过将散粉轻撒于垂直放置的涂层表面，如果散粉滞留于涂层表面的数量小于20%，则可以判定其有抗静电性。

Claims (10)

1.一种具有亲水自清洁能力的涂料，其特征在于：包括80-100重量份亲水性溶剂、0.01-10重量份的前驱体单体、0.01-0.5重量份的链引发剂、0.01-1重量份的硅烷偶联剂、0.01-1重量份的光引发剂和0-1重量份的抗静电剂；所述前驱体单体包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯及其具有交联、互连或者聚合的衍生物中的一种或者多种；所述前驱体单体经过交联、互连或者聚合后形成网状结构；所述抗静电剂包括烷基季铵盐、烷基磷盐、烷基鏻盐、烷基磺酸碱金属盐、烷基磷酸碱金属盐、烷基二硫代氨基甲酸碱金属盐以及乙氧基化脂肪族烷基胺中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的具有亲水自清洁能力的涂料，其特征在于：所述硅烷偶联剂包括乙烯基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷、巯基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷中的一种或者多种。
3.根据权利要求1所述的具有亲水自清洁能力的涂料，其特征在于：所述链引发剂为包括偶氮引发剂、氧化还原引发剂、双官能度及多官能度引发剂系列中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的具有亲水自清洁能力的涂料，其特征在于：所述涂料还包括光催化剂包含掺杂型二氧化钛、复合型二氧化钛、石墨烯、铁酸铋、钒酸铋、氮化碳中的一种或者多种。
5.根据权利要求1所述的具有亲水自清洁能力的涂料，其特征在于：所述亲水性溶剂包括乙醇、甲醇、丙二醇和丙二醇甲醚中的一种或多种。
6.一种根据权利要求1-5任一项所述的具有亲水自清洁能力的涂料的制备方法，其特征在于：
包括以下步骤：
1）将前驱体单体溶解在一半的亲水性溶剂中或者纯水中，在25-50℃的水浴温度下搅拌1分钟以上，使得前驱体单体充分溶解在亲水性溶剂中；
2）将链引发剂加入到步骤1）中的溶液中并且混合均匀；
3）向步骤2）中的溶液中加入剩下的亲水性溶剂；
4）向步骤3）中的溶液中加入硅烷偶联剂，并且在常温下搅拌3min以上；
5）向步骤4）的溶剂中加入光引发剂，搅拌5分钟以上；然后静置，得到具有亲水自清洁能力的涂料。
7.根据权利要求6所述的具有亲水自清洁能力的涂料的制备方法，其特征在于：在步骤1）中搅拌前加入抗静电剂。
8.根据权利要求6所述的具有亲水自清洁能力的涂料的制备方法，其特征在于：在步骤1）中搅拌前加入光催化剂。
9.根据权利要求8所述的具有亲水自清洁能力的涂料的制备方法，其特征在于：所述光催化剂中的氮化碳的制备方法包括以下步骤：
Figure 225949DEST_PATH_IMAGE001
将三聚氰胺在烧结炉内进行煅烧，烧结炉内以 3-5℃min-1的升温速率加热到500℃，并保持2小时以上，合成了片状g-C3N4固体，并且将得到的片状g-C3N4研磨成粉末；
Figure 812919DEST_PATH_IMAGE002
将步骤
Figure 550543DEST_PATH_IMAGE001
得到的片状g-C3N4粉末，放到烧结炉内进行二次煅烧，烧结炉内1.5-2.5℃min-1的升温速率加热到550℃，并保持1小时以上，获得二次煅烧的 g-C3N4 纳米片；
Figure 564767DEST_PATH_IMAGE003
将步骤
Figure 305452DEST_PATH_IMAGE002
得到的g-C3N4纳米片在浓HNO3 和 浓H2SO4的混合溶液中氧化15小时以上；形成澄清溶液；
Figure 26939DEST_PATH_IMAGE004
用去离子水稀释步骤
Figure 621999DEST_PATH_IMAGE003
得到的澄清溶液，形成胶体悬浮液；然后用微孔过滤除去酸，并用去离子水洗涤，得到g-C3N4 纳米带；
Figure 72703DEST_PATH_IMAGE005
将g-C3N4 纳米带在超声条件下分散在去离子是这个你，然后将得到的悬浮液转移到高压釜中，在180-250℃的条件下加热8小时以上；
Figure 222056DEST_PATH_IMAGE006
将步骤
Figure 413479DEST_PATH_IMAGE005
中高压釜中的溶液自然冷却到室温，用微孔过滤膜过滤得到g-C3N4。
10.根据权利要求6所述的具有亲水自清洁能力的涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中，在链引发剂加入到步骤1）中的溶液之前，先将链引发剂加入到稀释剂中进行稀释，稀释后链引发剂的重量浓度为5%-15%；稀释剂为四氢呋喃。
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