專利名稱：超親水的自清潔SiO₂防霧涂層及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及超親水的自清潔Si02防霧涂
層及其制備方法。
背景技術(shù)：
自清潔玻璃(Self-cleaning glass)是指普通玻璃在經(jīng)過特殊的物理或化 學(xué)方法處理后，使其表面產(chǎn)生獨(dú)特的物理化學(xué)特性，從而使玻璃無需通過傳 統(tǒng)的人工擦洗方法就可以達(dá)到清潔效果的玻璃。
玻璃的霧化是指濕氣或蒸汽冷凝在玻璃制品表面形成微小水滴。而防霧 玻璃(Anti-fogging glass)就是指普通玻璃在經(jīng)過特殊處理之后，使表面 具有超親水特性，使由于霧化而形成的微小水滴迅速鋪平，從而達(dá)到不影響 鏡面成像、能見度和玻璃的透光率的效果。
自清潔玻璃從制備方法上主要分為兩大類超親水自清潔玻璃；超疏水自 清潔玻璃。通常的制備方法是在玻璃制品表面添加一層無機(jī)涂層。
若該涂層為超疏水性物質(zhì)，則類似荷葉效應(yīng)，其滾動(dòng)角小，能使微小水 滴聚集成大水珠。當(dāng)水珠達(dá)到一定尺寸時(shí)，會(huì)借助自身重力下滑，或通過外 力如風(fēng)吹、雨刷等方式被除去。該方法效果明顯，但是時(shí)效性差由于小水 滴的聚集或吹干、蒸發(fā)都需要一段時(shí)間，水滴會(huì)留在玻璃制品上，如棱鏡般 地影響成像和能見度，而且目前該方法耐久性不理想，無法保證玻璃產(chǎn)品作 為耐用消費(fèi)品的長(zhǎng)期使用壽命，從而無法保證真正意義上的自清潔效果。
若該涂層為超親水性物質(zhì)，則會(huì)使小水滴在玻璃表面上的接觸角趨近于 零度，當(dāng)水接觸到玻璃表面時(shí)，迅速在其表面鋪展，形成均勻的水膜，表現(xiàn) 出超親水的性質(zhì)，不會(huì)影響鏡面成像，同時(shí)水層薄對(duì)透光率的影響也大為減 小，通過均勻水膜的重力下落帶走污漬，該方式可以去除大部分污漬。同時(shí) 利用超親水的原理，也可以防止小水滴的形成，達(dá)到防霧的效果。
國外在20世紀(jì)60年代就已經(jīng)開始了玻璃自清潔和防霧研究，在基礎(chǔ)研究 方面，目前，世界上發(fā)達(dá)國家均有知名公司在專門從事自清潔玻璃的研究開發(fā)和制作，如英國Pilkington公司、日本TOTO公司、美國PPG公司、德國GEA 公司、VTA公司、UIC公司等；在應(yīng)用開發(fā)方面，日本率先展開開發(fā)、推廣、 應(yīng)用Ti02光催化自清潔玻璃，英國Pilkington公司、美國PPG公司等玻璃商也 看好這一產(chǎn)品的開發(fā)、加工、生產(chǎn)及推廣應(yīng)用的大市場(chǎng)。英國Pilkington玻 璃公司在開發(fā)應(yīng)用Ti02光催化自潔凈玻璃方面已走在歐、美玻璃商的前列， 并在2002年底之前把該產(chǎn)品推廣到歐洲及其他國家(如美國)玻璃市場(chǎng)，進(jìn) 行公開批量銷售，隨后在北美、大洋洲的澳大利亞、亞洲的日本等地區(qū)及國 家推出(陳利賓，建筑玻璃與工業(yè)玻璃2004， No. 6， 12 15);美國W丄To匿 等人研制的透明復(fù)合自清潔防霧玻璃(W. L. Tonaretal. Electrochromic Device Having A Self—cleaning Hydrophilic Coating. United States Patent Application Publication US2001 / 00210066 Al，2001-09-13;K. Toru. Vehicle Mirror. United States Patent US5594585:1997-01-14; K, Toru. Anti-fog Element. US5854708:1998-12-29; K. Takah薩et al. Method of Forming Hydrophilic Inorganic Coating Film And Inorganic Coating Composition. United States Patent Application Publication US2001 / 008696 Al， 2001-07-13),是在玻璃基材的表面形成具有催化作用的光催化劑 透明涂層，再在光催化劑透明涂層的表面形成具有親水性的透明多孔無機(jī)氧 化物(Si02和Ah03)薄膜。然而這些技術(shù)都利用了Ti02光催化特性促使表面達(dá) 到超親水，適用條件會(huì)受到限制，因?yàn)樾枰泄庹盏沫h(huán)境才能進(jìn)行催化作用； 而且這種孔狀結(jié)構(gòu)表面雖可以提高親水性，但很容易被難揮發(fā)的物質(zhì)或者納 米塵埃堵住孔口，耐久性不理想。
國內(nèi)的研究雖然起步較晚，但也取得了顯著的進(jìn)展，有關(guān)專利和技術(shù)成 果有上百項(xiàng)，且不斷有玻璃防霧劑產(chǎn)品推出。為了避免玻璃制品上形成微小 水滴導(dǎo)致霧化，透明性降低，通常采用以下措施(l)在玻璃表面噴上一層表 面活性劑，以除去沉積在其上的水滴和塵埃；(2)在玻璃表面涂覆一層有機(jī)吸 水防霧涂層；(3)安裝加熱裝置，通過加熱蒸發(fā)玻璃表面水滴；(4)安裝超聲 波分散和加熱裝置，對(duì)玻璃表面水滴同時(shí)進(jìn)行分散和加熱，達(dá)到快速蒸發(fā)的 目的。然而這些方法都有各自的局限性方法(l)需定期反復(fù)噴刷表面活性劑 而顯得不便利；方法(2)由于使用有機(jī)物質(zhì)導(dǎo)致玻璃制品耐磨性和耐熱性不 好；方法(3)中由于加熱蒸發(fā)水滴通常需7 10分鐘，時(shí)效性差，且需要外加 能量，能量消耗大，因而不實(shí)用；方法(4)的裝置較復(fù)雜，元件多，成本高(劉 付勝聰，李玉平全國性建材科技期刊一 《玻璃》2002年第3期16 19)。中 科納米技術(shù)工程中心有限公司(簡(jiǎn)稱中科納米)的常溫固化納米自清潔玻璃技術(shù)取得顯著進(jìn)展，結(jié)合玻璃深加工工藝，完成大板面自清潔玻璃的制作， 應(yīng)用于國家大劇院和汽車展示廳玻璃等建設(shè)項(xiàng)目。中科納米自清潔玻璃的水
在玻璃表面的接觸角為6. 5度，國外某著名公司的自清潔玻璃的接觸角為17 度，可見，中科納米自清潔玻璃的親水性遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于國外某著名公司的產(chǎn)品。(陳 利賓，建筑玻璃與工業(yè)玻璃2004， No6， 12 15)。不幸的是該技術(shù)要利用Ti02
的光催化特性來提高基質(zhì)表面的親水性，必須在有紫外光照射的環(huán)境中才表 現(xiàn)出良好的親水性能，在黑暗的環(huán)境中是很難達(dá)到這種效果，而且也沒有達(dá) 到真正意義的超親水(接觸角小于5度)，因此限制了其適用范圍?？偟膩碚f， 目前的這些技術(shù)的自清潔和防霧效果以及耐久性還不理想。因此研制和開發(fā) 具有長(zhǎng)效防霧功能的涂層是當(dāng)今防霧技術(shù)的發(fā)展方向，研究開發(fā)便利的、耐 磨性和耐侯性好的且成本低的新型自清潔防霧玻璃是十分必要和有意義的。
本發(fā)明正是適應(yīng)這一技術(shù)發(fā)展方向開發(fā)出的新技術(shù)。本發(fā)明利用Si02表 面容易產(chǎn)生-OH基團(tuán)，因而具有良好的親水性和Si02薄膜具有較低的反射率、 光的透過率高、耐磨性能好等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合涂層表面的特殊彎曲階層納米結(jié)構(gòu)， 使該涂層具有極好的超親水性能，水在涂有該涂層的玻璃表面的接觸角為O 度。當(dāng)水滴落在涂有該涂層的玻璃表面時(shí)，水珠迅速均勻鋪平，然后蒸發(fā)， 不留下任何斑點(diǎn)。這種波浪形的彎曲階層納米結(jié)構(gòu)表面也克服了前述覆蓋多 孔Si02和Al203的Ti02光催化劑的超親水涂層的孔口被堵住的缺點(diǎn)，有利于保持 這種階層納米結(jié)構(gòu)的持久性，從而提高涂層的超親水穩(wěn)定性和防霧性能的耐 久性，本發(fā)明中的這種涂層具有制備工藝簡(jiǎn)單、成本低、效果明顯、適用范 圍廣等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種涂層的表面由Si02空心球組成的具有階層 粗糙結(jié)構(gòu)和階層納米大小的孔結(jié)構(gòu)的超親水的自清潔Si02防霧涂層。
本發(fā)明的目的之二是提供一種Si02空心球，該空心球的球殼由實(shí)心Si02納 米粒子組成，且Si02空心球的球殼的表面具有納米粗糙結(jié)構(gòu)，該Si02空心球可 用于制備超親水的自清潔Si02防霧涂層用的Si02空心球。
本發(fā)明的目的之三是提供目的一的超親水的自清潔Si02防霧涂層的制備
方法，該制備方法工藝簡(jiǎn)單，原料廉價(jià)，成本低，適用范圍廣。
本發(fā)明的目的之四是提供Si02空心球的球殼由實(shí)心Si02納米粒子組成，且 Si02空心球的球殼的表面具有納米粗糙結(jié)構(gòu)的制備方法。本發(fā)明的超親水的自清潔Si02防霧涂層是由Si02空心球組成的，該Si02 空心球組成的涂層表面具有階層粗糙結(jié)構(gòu)和階層納米大小的孔結(jié)構(gòu)；所述的 Si02空心球的球殼是由相同粒徑的實(shí)心Si02納米粒子組成，構(gòu)成Si02空心球 的球殼的表面具有納米粗糙結(jié)構(gòu)，而由實(shí)心Si02納米粒子堆積成的Si02空心 球排列在基片表面構(gòu)成亞微米粗糙結(jié)構(gòu)；所述的納米粗糙結(jié)構(gòu)與亞微米粗糙 結(jié)構(gòu)構(gòu)成了涂層表面具有階層粗糙結(jié)構(gòu)；構(gòu)成Si02空心球殼的實(shí)心Si02納米 粒子與實(shí)心Si02納米粒子之間具有納米尺度的小孔隙，Si02空心球與Si02空 心球之間具有納米尺度的大孔隙，納米尺度的小孔隙與納米尺度的大孔隙構(gòu) 成了涂層表面具有階層納米大小的孔結(jié)構(gòu)。
所述的納米尺度的小孔隙的孔徑為10 20nm;所述的納米尺度的大孔隙 的孔徑為30 150nm。
所述的Si02空心球具有直徑為200 800nm的空腔。
所述的Si02空心球的粒徑為250 1000nm 。
所述的實(shí)心Si02納米粒子的粒徑為30 80nm。
所述的涂層平均厚度是250 1000nm。
所述的Si02空心球是由粒徑約為200 800nm的聚苯乙烯(PS)球型納 米粒子和粒徑約為30 80nm的實(shí)心Si02納米粒子與聚電解質(zhì)先通過層層吸 附靜電組裝成表面具有納米粗糙結(jié)構(gòu)的復(fù)合粒子，然后經(jīng)過煅燒去除聚苯乙 烯和聚電解質(zhì)得到Si02空心球。該Si02空心球的球殼是由相同粒徑的實(shí)心 Si02納米粒子組成，在實(shí)心Si02納米粒子之間存在納米尺度的小孔隙，Si02 空心球具有直徑為200 800nm的空腔。
所述的聚電解質(zhì)是聚二烯丙基二甲基氯化銨和聚苯乙烯磺酸鈉。
本發(fā)明的超親水的自清潔Si02防霧涂層是通過靜電組裝，采取浸涂方法制 備的。首先把粒徑約為200 800nm的聚苯乙烯(PS)球型納米粒子和粒徑約 為30 80nm的實(shí)心Si02納米粒子與聚電解質(zhì)先組裝成表面具有粗糙結(jié)構(gòu)的復(fù) 合粒子，然后把該復(fù)合粒子與聚電解質(zhì)組裝成涂層之后，經(jīng)煅燒去除高分子 得到超親水的自清潔Si02防霧涂層；所需儀器設(shè)備簡(jiǎn)單、廉價(jià)，有望實(shí)現(xiàn)工業(yè) 化。
本發(fā)明的超親水的自清潔Si02防霧涂層的制備方法包括以下步驟 1)將粒徑約為200 800nm的聚苯乙烯(PS)球型納米粒子超聲分散在水 (如蒸餾水)中形成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5% 1.5%的懸浮液，再將該懸浮液加入到 等體積的濃度為l 3mg/mL的聚二烯丙基二甲基氯化銨的水溶液中，磁力攪
8拌，使聚二烯丙基二甲基氯化銨吸附靜電組裝在聚苯乙烯球型納米粒子的表 面，離心分離，超聲洗滌吸附有聚二烯丙基二甲基氯化銨的聚苯乙烯球型納 米粒子，除去物理吸附的聚二烯丙基二甲基氯化銨；將吸附有聚二烯丙基二 甲基氯化銨的聚苯乙烯球型納米粒子超聲分散在水(如蒸餾水)中形成質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為O. 5% 1. 5%的懸浮液；
2) 將步驟1)得到的懸浮液再加入到體積過量的濃度為l 3mg/mL的聚苯 乙烯磺酸鈉水溶液中，使步驟l)所得的固體產(chǎn)物表面再吸附靜電組裝一層聚 苯乙烯磺酸鈉，離心分離，超聲洗滌所得固體產(chǎn)物，除去物理吸附的聚苯乙 烯磺酸鈉；將所得固體產(chǎn)物超聲分散在水(如蒸餾水)中形成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為
0. 5% 1.5%的懸浮液；
3) 將步驟2)得到的懸浮液再加入到體積過量的濃度為l 3mg/mL的聚二 烯丙基二甲基氯化銨水溶液中，使步驟2)所得的固體產(chǎn)物表面再吸附靜電組 裝一層聚二烯丙基二甲基氯化銨，離心分離，超聲洗滌所得固體產(chǎn)物，除去 物理吸附的聚二烯丙基二甲基氯化銨；制備出在聚苯乙烯球型納米粒子外依 次吸附有聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層，聚苯乙烯磺酸鈉涂層，聚二烯丙基 二甲基氯化銨涂層結(jié)構(gòu)的復(fù)合粒子，將該復(fù)合粒子超聲分散在水(如蒸餾水) 中形成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 5% 1. 5%的懸浮液；
4) 將步驟3)得到的含有在聚苯乙烯球型納米粒子外依次吸附有聚二烯丙 基二甲基氯化銨涂層，聚苯乙烯磺酸鈉涂層，聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層 結(jié)構(gòu)的復(fù)合粒子的懸浮液加入到含有粒徑約為30 80nm的實(shí)心Si02納米粒子
的懸浮液中進(jìn)行吸附靜電組裝，磁力攪拌，離心分離，超聲洗滌所得固體產(chǎn) 物，除去未吸附的Si02納米粒子；制備出表面具有納米粗糙結(jié)構(gòu)的在聚苯乙烯 球型納米粒子外依次吸附有聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層，聚苯乙烯磺酸鈉 涂層，聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層，實(shí)心Si02納米粒子涂層結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米 粒子，將該復(fù)合納米粒子超聲分散在水(如蒸餾水)中形成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 5%
1. 5%的懸浮液；
5) 將步驟4)得到的含有在聚苯乙烯球型納米粒子外依次吸附有聚二烯 丙基二甲基氯化銨涂層，聚苯乙烯磺酸鈉涂層，聚二烯丙基二甲基氯化銨涂 層，實(shí)心Si02納米粒子涂層結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米粒子懸浮液再重復(fù)步驟3)和步驟 4)，使步驟4)得到的表面具有納米粗糙結(jié)構(gòu)的在聚苯乙烯球型納米粒子外依 次吸附有聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層，聚苯乙烯磺酸鈉涂層，聚二烯丙基 二甲基氯化銨涂層，實(shí)心Si02納米粒子涂層結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米粒子的表面再吸附 一層聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層和一層實(shí)心Si02納米粒子涂層，得到表面具有納米粗糙結(jié)構(gòu)的在聚苯乙烯球型納米粒子外依次吸附有聚二烯丙基二甲基
氯化銨涂層，聚苯乙烯磺酸鈉涂層，聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層，實(shí)心Si02 納米粒子涂層，聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層，實(shí)心Si02納米粒子涂層結(jié)構(gòu)的
復(fù)合粒子，將得到的該復(fù)合粒子超聲分散在水(如蒸餾水)中形成質(zhì)量分?jǐn)?shù)
為1% 5%的懸浮液；
6) 將基片(如玻璃片等)用質(zhì)量濃度為98X的H2SO4與質(zhì)量濃度為30X的
&02的混合液進(jìn)行處理，其中，H2S04與H202的體積比為7:3;處理后的基片
用水(如蒸餾水)洗滌，用惰性氣體吹干，浸在無水乙醇中備用；
7) 將步驟6)處理過的基片從無水乙醇中取出并用惰性氣體吹干，浸入到 濃度為l 3mg/mL的聚二烯丙基二甲基氯化銨水溶液中，取出，在基片表面沉
積有聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層，用蒸餾水洗滌，用惰性氣體吹干；然后 再浸入到濃度為l 3mg/mL的聚苯乙烯磺酸鈉溶液中，取出，洗滌，用惰性氣 體吹干，在聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層上沉積有聚苯乙烯磺酸鈉涂層；然 后再繼續(xù)交叉重復(fù)上述沉積聚二烯丙基二甲基氯化銨及沉積聚苯乙烯磺酸鈉 的工藝過程步驟，直至得到沉積有聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層與聚苯乙烯 磺酸鈉涂層總層數(shù)為5 20層的基片，且最后一層為聚二烯丙基二甲基氯化銨 涂層(如得到依次沉積有聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層，聚苯乙烯磺酸鈉涂 層，聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層，聚苯乙烯磺酸鈉涂層，聚二烯丙基二甲 基氯化銨涂層的基片)；
8) 將步驟7)制備得到的基片一次以上地浸入到步驟5)制備得到的懸浮 液中，取出基片洗滌，用惰性氣體吹干，制備出在基片上附有表面具有階層 粗糙結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米粒子涂層基片；
9) 將步驟8)制備得到的在基片上附有表面具有階層粗糙結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米 粒子涂層基片放入馬弗爐中，在500 600攝氏度燒結(jié)，以除去聚電解質(zhì)聚二 烯丙基二甲基氯化銨與聚苯乙烯磺酸鈉和聚苯乙烯球型納米粒子核，得到表 面具有階層粗糙結(jié)構(gòu)和階層納米大小的孔結(jié)構(gòu)的由Si02空心球組成的超親水 的自清潔Si02防霧涂層。
步驟7)所述的基片浸入到濃度為l 3mg/mL的聚二烯丙基二甲基氯化銨 水溶液中的時(shí)間是2 10分鐘；所述的在基片表面沉積有聚二烯丙基二甲基氯 化銨涂層再浸入濃度為l 3mg/mL的聚苯乙烯磺酸鈉溶液中的時(shí)間是2 10分 鐘。
步驟8)所述的將基片一次以上地浸入到步驟5)制備得到的含有質(zhì)量濃度為1 5%復(fù)合粒子的懸浮液中，每次的浸入時(shí)間是15 30分鐘。 步驟9)所述的燒結(jié)時(shí)間是2 5小時(shí)。 所述的惰性氣體包括氮?dú)饣驓鍤獾取?br> 所述的直徑大約為30 80nm的實(shí)心Si02納米粒子和直徑大約為200 800nm的聚苯乙烯球型納米粒子，可取市售，或按照St5ber (St6ber W， Fink A， Bohn E. J"?！╥77s7 o/* 6b27o_zV《7>7te_r/ace 6We"ce， 1968， 26: 62 69) 方法制備實(shí)心Si02納米粒子；按照參考文獻(xiàn)(K. Furusawa， Norde， W. ; J. Lyklema， AWA^VZZA 7y瓜1972， 908 909)制備PS球型納米粒子。
如實(shí)心Si02納米粒子是將正硅酸乙酯在氨水催化下水解，制備出含有單分 散粒徑約為30 80nm的實(shí)心Si02納米粒子的懸浮液。
如所述的聚苯乙烯球型納米粒是將苯乙烯用過硫酸鉀作為引發(fā)劑，聚乙 烯吡咯垸酮為保護(hù)劑進(jìn)行乳液聚合，得到含有粒徑約為200 800nm的聚苯乙 烯(PS)球型納米粒子的懸浮液；離心分離，超聲洗滌聚苯乙烯球型納米粒 子。
本發(fā)明中所述的涂層是通過粒子表面帶的電荷與基片上吸附的聚電解質(zhì) 所帶的電荷的靜電吸引自組裝而形成，每一步完成都用水(如蒸餾水)徹底 洗滌，用惰性氣體吹干。
本發(fā)明的超親水的自清潔Si02防霧涂層可以用于玻璃制品上，包括家庭、
公寓以及商業(yè)和公共場(chǎng)所建筑的玻璃窗戶、玻璃天窗、玻璃幕墻、家庭浴室 鏡子、汽車擋風(fēng)玻璃、后視鏡、后景玻璃、眼鏡片等。特別適用于潮濕空氣 環(huán)境的各式各樣的需要防霧處理的基片上，特別適合南方時(shí)有陣雨的天氣。
本發(fā)明的Si02空心球的球殼是由相同粒徑的實(shí)心Si02納米粒子組成，實(shí)心 Si02納米粒子的粒徑為30 80nm，而由實(shí)心Si02粒子堆積的Si02空心球粒徑為 250 1000nm。實(shí)心Si02粒子與實(shí)心Si()2粒子之間是有孔隙的，這就是所述的 10 20nm的納米尺度的小孔隙。30 150nm的大孔就是經(jīng)燒結(jié)去除聚電解質(zhì)之 后，Si02空心球與Si02空心球之間所具有的納米尺度的大孔隙。
本發(fā)明在以廉價(jià)且易取得的普通玻璃片作為基片時(shí)，通過層層靜電自組 裝吸附帶電高分子和復(fù)合納米粒子，該復(fù)合納米粒子由實(shí)心Si02納米粒子與聚 電解質(zhì)和PS球通過層層吸附靜電組裝而成，然后經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)，除去高分子， 制備出具有階層粗糙結(jié)構(gòu)和階層納米孔結(jié)構(gòu)的由Si02空心球組成的涂層的玻 璃片，該玻璃片具有超親水性和良好的防霧性能。該無機(jī)涂層具有制備工藝 簡(jiǎn)單、成本低、性能優(yōu)越、耐久性能好、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。這種涂層還可以降低水的表面張力使其迅速鋪展在玻璃表面，來帶走污垢達(dá)到清潔玻璃表 面的目的。


圖la.本發(fā)明實(shí)施例1制備的PS球型納米粒子的掃描電鏡照片。
圖lb.本發(fā)明實(shí)施例l中制備的實(shí)心Si02小粒子的透射電鏡照片。
圖2.本發(fā)明實(shí)施例l中制備的表面具有納米粗糙結(jié)構(gòu)的吸附一層實(shí)心Si02
納米粒子的復(fù)合納米粒子和具有階層粗糙結(jié)構(gòu)和階層納米大小的孔結(jié)構(gòu)的部 分塌陷的Si02空心球的掃描電鏡照片；其中，圖2a是煅燒前的復(fù)合納米粒子， 圖2b是煅燒后的塌陷的Si02空心球。
圖3.本發(fā)明實(shí)施例2制備的表面具有納米粗糙的吸附兩層實(shí)心Si02納米
粒子的復(fù)合納米粒子和相應(yīng)的具有階層粗糙結(jié)構(gòu)和階層納米大小的孔結(jié)構(gòu)的 Si02空心球的掃描電鏡照片；其中，圖3a是煅燒前的吸附兩層Si02納米粒子的 復(fù)合納米粒子，圖3b是煅燒后得到的空心球。
圖4.本發(fā)明實(shí)施例2制備的表面具有納米粗糙的吸附兩層實(shí)心Si02納米
粒子的復(fù)合納米粒子和相應(yīng)的具有階層粗糙結(jié)構(gòu)和階層納米大小的孔結(jié)構(gòu)的 Si02空心球的透射電鏡照片；其中，圖4a是煅燒前的吸附兩層Si02納米粒子的 復(fù)合納米粒子，圖4b是煅燒后得到的空心球。
圖5.本發(fā)明實(shí)施例3制備的涂有超親水的自清潔防霧涂層的掃描電鏡照 片，插圖是空心球的放大照片。
圖6.本發(fā)明實(shí)施例4制備的涂有超親水的自清潔Si02防霧涂層的玻璃片和 經(jīng)過蒸餾水洗漆并氮?dú)獯蹈傻母蓛舨Ａc水的接觸角；其中，圖6a是經(jīng)過 蒸餾水洗滌并氮?dú)獯蹈傻母蓛舨Ａc水的接觸角，圖6b是本發(fā)明實(shí)施例5制 備的涂有超親水的自清潔Si02防霧涂層的玻璃片與水的接觸角。
圖7.本發(fā)明實(shí)施例4制備的涂有超親水的自清潔Si02防霧涂層的玻璃片和 經(jīng)過蒸餾水洗滌并氮?dú)獯蹈傻钠胀ǜ蓛舨Ａ姆漓F效果對(duì)比圖；其中上 半部分是附有實(shí)施例4涂層的玻璃片，下半部分是用蒸餾水洗滌然后用氮?dú)獯?干的普通玻璃片，箭頭所指的是玻璃片的邊緣。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l.
粒徑大約為500 nm的PS球型納米粒子的制備將100mL蒸餾水，13mL苯乙 烯單體，0. lg聚乙烯吡咯垸酮加入到250mL三口燒瓶中，室溫?cái)嚢?5分鐘。
12然后將0.3 g引發(fā)劑過硫酸鉀溶解在20mL蒸餾水中，再倒入上述三口燒瓶中， 通入氮?dú)?0分鐘除水溶液中的氧氣，然后加熱到70 °C，保持24小時(shí)，得到含 有粒徑大約為500 nm的PS球型粒子的白色懸浮液，所得粒徑大約為500 nm的 PS球型粒子的掃描電鏡照片如圖la所示。
粒徑大約為50 nm的Si02納米粒子制備將5mL氨水，lOOmL無水乙醇加入 錐形瓶中常溫?cái)嚢?0分鐘，在60攝氏度攪拌2分鐘，在攪拌下滴加3mL正硅酸 乙酯(TEOS)，在60攝氏度繼續(xù)攪拌12小時(shí)，得到半透明的含有粒徑大約為50 nm 的實(shí)心Si02納米粒子的懸浮液，所得粒徑大約為50 nm的Si02納米粒子的透射 電鏡照片如圖lb所示。
PS球型納米粒子與Si02納米粒子的組裝將所制備的含有直徑大約為500 nm的PS球型納米粒子懸浮液離心分離，超聲洗滌，超聲分散在蒸餾水中形成 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 5% 1. 5%的懸浮液，再將該懸浮液加入到等體積的濃度為1 3mg/mL的聚二烯丙基二甲基氯化銨(PDDA)水溶液中，常溫磁力攪拌5 8小 時(shí)，通過PS球型納米粒子表面帶的負(fù)電荷與PDDA正電荷吸引，使PDDA吸附靜 電組裝在PS球型納米粒子的表面，離心分離，超聲洗滌吸附有聚二烯丙基二 甲基氯化銨的聚苯乙烯球型納米粒子，除去物理吸附的聚二烯丙基二甲基氯 化銨，將吸附有聚二烯丙基二甲基氯化銨的聚苯乙烯球型納米粒子超聲分散 在蒸餾水中形成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 5% 1. 5%的懸浮液；
再將所得的懸浮液加入到體積過量的濃度為l 3mg/mL的聚苯乙烯磺酸 鈉(PSS)水溶液中，使上述產(chǎn)物的表面再吸附靜電組裝一層聚苯乙烯磺酸鈉， 離心分離，超聲洗滌所得固體產(chǎn)物，除去物理吸附的聚苯乙烯磺酸鈉，將所 得固體產(chǎn)物超聲分散在蒸餾水中形成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 5% 1. 5%的懸浮液；
再將所得的懸浮液加入到體積過量的濃度為l 3mg/mL的聚二烯丙基二 甲基氯化銨水溶液中，使上述產(chǎn)物的表面再吸附靜電組裝一層聚二烯丙基二 甲基氯化銨，離心分離，超聲洗滌所得固體產(chǎn)物，除去物理吸附的聚二烯丙 基二甲基氯化銨；制備出在聚苯乙烯球型納米粒子外依次吸附有聚二烯丙基 二甲基氯化銨涂層，聚苯乙烯磺酸鈉涂層，聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層結(jié) 構(gòu)(PS/PDDA/PSS/PDDA)的復(fù)合粒子，將該復(fù)合粒子超聲分散在蒸餾水中形 成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 5% 1. 5%的懸浮液；
將得到的含有復(fù)合粒子的懸浮液加入到所制備的含有粒徑大約為50 nm的 實(shí)心Si02納米粒子的懸浮液中進(jìn)行吸附靜電組裝，磁力攪拌3 8小時(shí)，離心分 離，超聲洗滌所得固體產(chǎn)物，除去未吸附的Si02納米粒子；制備出表面具有納 米粗糙的在聚苯乙烯球型納米粒子外依次吸附有聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層，聚苯乙烯磺酸鈉涂層，聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層，實(shí)心Si02納米粒子 涂層結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米粒子；所得到的表面具有納米粗糙結(jié)構(gòu)的吸附一層實(shí)心 Si02納米粒子的復(fù)合納米粒子，和具有階層粗糙結(jié)構(gòu)和階層納米大小的孔結(jié) 構(gòu)的部分塌陷的Si02空心球的掃描電鏡照片如圖2所示；圖2a是煅燒前的復(fù)合 納米粒子，圖2b是煅燒后的塌陷的Si02空心球。
實(shí)施例2.
將實(shí)施例l得到的(PS /PDDA/PSS/PDDA/Si02)復(fù)合粒子超聲分散在蒸餾 水中得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 5% 1. 5%的懸浮液，再將此懸浮液加入到體積過量的 濃度為l 3mg/mL的聚二烯丙基二甲基氯化銨水溶液中，使上述產(chǎn)物的表面再 吸附靜電組裝一層聚二烯丙基二甲基氯化銨，離心分離，超聲洗滌所得固體 產(chǎn)物，除去物理吸附的聚二烯丙基二甲基氯化銨，得到在聚苯乙烯球型納米 粒子外依次吸附有聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層，聚苯乙烯磺酸鈉涂層，聚 二烯丙基二甲基氯化銨涂層，實(shí)心Si02納米粒子涂層，聚二烯丙基二甲基氯化 銨涂層結(jié)構(gòu)(PS /PDDA/PSS/PDDA/Si02/PDDA)的復(fù)合粒子，將該復(fù)合粒子超 聲分散在蒸餾水中形成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 5% 1. 5%的懸浮液；
將得到的(PS /PDDA/PSS/PDDA/Si02/PDDA)的復(fù)合粒子懸浮液加入到實(shí) 施例1中制備得到的含有粒徑大約為50 nm的實(shí)心Si02納米粒子懸浮液中，磁力 攪拌3 8小時(shí)，離心分離，超聲洗滌所得固體產(chǎn)物，除去未吸附的Si02納米粒 子；制備出表面具有納米粗糙的在聚苯乙烯球型納米粒子外依次吸附有聚二 烯丙基二甲基氯化銨涂層，聚苯乙烯磺酸鈉涂層，聚二烯丙基二甲基氯化銨 涂層，實(shí)心Si02納米粒子涂層，聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層，實(shí)心Si02納米 粒子涂層結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米粒子，將得到的該復(fù)合粒子超聲分散在蒸餾水中， 形成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1% 5%的懸浮液；所得的表面具有納米粗糙的吸附兩層實(shí)心 Si02納米粒子的復(fù)合納米粒子和相應(yīng)的具有階層粗糙結(jié)構(gòu)和階層納米大小的 孔結(jié)構(gòu)的Si02空心球的懸浮液滴樣的掃描電鏡照片如圖3所示，圖3a是煅燒前 的樣品，圖3b是煅燒后的樣品；透射電鏡照片如圖4所示，圖4a是煅燒前的 樣品，圖4b是煅燒后的樣品。
實(shí)施例3.
超親水防霧涂層的制備用質(zhì)量濃度為98。％的H2S04與質(zhì)量濃度為30 %的11202按體積比為7:3混合的混合液對(duì)普通玻璃片進(jìn)行處理，處理過的玻 璃片用蒸餾水洗滌，用氮?dú)獯蹈?，將處理過的基片浸入到濃度為1 3mg/mL
14的PDDA溶液中5分鐘后取出，在玻璃表面沉積有聚二烯丙基二甲基氯化銨涂
層，用蒸餾水洗滌以除去物理吸附的PDDA，用氮?dú)獯蹈?，再浸入濃度?
3mg/mL的聚苯乙烯磺酸鈉(PSS)溶液中5分鐘，取出，用蒸餾水洗滌，用
氮?dú)獯蹈?，在聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層上沉積有聚苯乙烯磺酸鈉涂層， 然后再繼續(xù)交叉重復(fù)上述沉積聚二烯丙基二甲基氯化銨及沉積聚苯乙烯磺酸
鈉的工藝過程步驟，總數(shù)為9次，最后再沉積一層聚二烯丙基二甲基氯化銨 涂層，得到沉積有(PDDA/PSS)wTDDA涂層的玻璃片。將該玻璃片浸入到實(shí)施 例2制備得到的含有表面具有納米粗糙的復(fù)合納米粒子質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1% 5%的 懸浮液中1次，每次的浸入時(shí)間是15 30分鐘，取出玻璃片用蒸餾水洗滌， 用氮?dú)獯蹈?，制備出在玻璃片上附有表面具有階層粗糙結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米粒子 涂層的玻璃片。最后將該玻璃片放入馬弗爐中，在550攝氏度下燒結(jié)2 5 小時(shí)，以除去聚電解質(zhì)聚二烯丙基二甲基氯化銨與聚苯乙烯磺酸鈉以及聚苯 乙烯球型納米粒子核，得到在玻璃片上附有具有階層粗糙結(jié)構(gòu)和階層納米大 小的孔結(jié)構(gòu)的由Si02空心球組成的超親水的自清潔Si02防霧涂層的玻璃片， 掃描電鏡照片如圖5所示。其中Si02空心球的球殼是由粒徑為50nm的實(shí)心 Si02納米粒子組成，構(gòu)成Si02空心球殼的50nm的實(shí)心Si02納米粒子與50nm 的實(shí)心Si02納米粒子之間具有孔徑為10 20nm尺度的小孔隙，Si02空心球與 Si02空心球之間具有孔徑為30 150nm尺度的大孔隙；Si02空心球的粒徑為 大約為550 600 nm，且具有直徑為400 500nm的空腔。
實(shí)施例4.
親水性對(duì)比滴水在用蒸餾水超聲洗滌，用氮?dú)獯蹈傻钠胀úＡ蠒r(shí)， 水珠幾乎不鋪展，接觸角為38.6度(如圖6a所示)。而滴水在附有實(shí)施例3涂 層的玻璃片上，可以觀察到水珠立即鋪展，鋪展速度很快，接觸角為O度(如 圖6b所示)。
實(shí)施例5
防霧性能對(duì)比將附有實(shí)施例3涂層的玻璃片和用蒸餾水洗滌然后用氮?dú)?吹干的普通玻璃片放在冰箱(-15攝氏度)中冷凍3小時(shí)，取出后放入潮濕環(huán) 境中觀察并比較這兩種玻璃片的透明性以及在這兩種玻璃片上凝聚的水珠狀 況，如圖6所示。上半部分是附有實(shí)施例3涂層的玻璃片，下半部分是用蒸熘 水洗滌然后用氮?dú)獯蹈傻钠胀úＡ?，箭頭所指的是玻璃片的邊緣。由圖7可 以看出，后者的防霧性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如前者。
15實(shí)施例6
粒徑大約為300 nm的PS球型納米粒子的制備將100mL蒸餾水，13mL苯乙 烯單體，0.5g聚乙烯吡咯烷酮加入到250mL三口燒瓶中，室溫?cái)嚢?5分鐘。 然后將O. 3g引發(fā)劑過硫酸鉀溶解在20mL蒸餾水中，再倒入上述三口燒瓶中， 通入氮?dú)?0分鐘除水溶液中的氧氣，然后加熱到70 。C，保持24小時(shí)，得到含 有粒徑大約為300 nm的PS球型粒子的白色懸浮液。
粒徑大約為30 nm的Si02納米粒子制備將7mL氨水，100mL無水乙醇加入 錐形瓶中常溫?cái)嚢?0分鐘，在60攝氏度攪拌2分鐘，在劇烈攪拌下滴加3mL正 硅酸乙酯(TEOS)，在60攝氏度繼續(xù)劇烈攪拌12小時(shí)，得到半透明的含有粒徑 大約為30 nm的實(shí)心Si02納米粒子的懸浮液，
PS球型納米粒子與Si02納米粒子的組裝把Si02納米粒子組裝到PS球表面 的組裝方法以及條件完全和實(shí)施例l一樣，只是組裝所采用的PS球型納米粒子 與Si02納米粒子的粒徑分別為300 nm和30 nm，制備出表面具有納米粗糙的在 聚苯乙烯球型納米粒子外依次吸附有聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層，聚苯乙 烯磺酸鈉涂層，聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層，實(shí)心Si02納米粒子涂層結(jié)構(gòu)的 PS/PDDA/PSS/PDDA/Si02復(fù)合納米粒子，再參照實(shí)施例2的條件，制備出粒徑大 約350 nm的PS/PDDA/PSS/PDDA/Si02/PDDA/Si02復(fù)合納米粒子。
超親水防霧涂層的制備參照實(shí)施例3，制備出在玻璃片上附有表面具 有階層納米粗糙結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米粒子涂層的玻璃片。最后將該玻璃片放入馬 弗爐中，在500攝氏度下燒結(jié)2 5小時(shí)，以除去聚電解質(zhì)聚二烯丙基二甲基 氯化銨與聚苯乙烯磺酸鈉以及聚苯乙烯球型納米粒子核，得到在玻璃片上附 有表面具有階層粗糙結(jié)構(gòu)和階層納米大小的孔結(jié)構(gòu)的由Si02空心球組成的超 親水的自清潔Si02防霧涂層的玻璃片。該涂層也具有很好的親水性和防霧性 能。其中Si02空心球的球殼是由粒徑為30nm的實(shí)心Si02納米粒子組成，構(gòu) 成Si02空心球殼的30nm的實(shí)心Si02納米粒子與30nm的實(shí)心Si02納米粒子之 間具有孔徑為10 20nm尺度的小孔隙，Si02空心球與Si02空心球之間具有孔 徑為30 150nm尺度的大孔隙；Si02空心球的粒徑為300 360nm，且具有直 徑為250 300nm的空腔。
權(quán)利要求
1.一種超親水的自清潔SiO2防霧涂層，其特征是所述的涂層是由SiO2空心球組成的，該SiO2空心球組成的涂層表面具有階層粗糙結(jié)構(gòu)和階層納米大小的孔結(jié)構(gòu)；所述的SiO2空心球的球殼是由相同粒徑的實(shí)心SiO2納米粒子組成，構(gòu)成SiO2空心球的球殼的表面具有納米粗糙結(jié)構(gòu)，而由實(shí)心SiO2納米粒子堆積成的SiO2空心球排列在基片表面構(gòu)成亞微米粗糙結(jié)構(gòu)；所述的納米粗糙結(jié)構(gòu)與亞微米粗糙結(jié)構(gòu)構(gòu)成了涂層表面具有階層粗糙結(jié)構(gòu)；構(gòu)成SiO2空心球殼的實(shí)心SiO2納米粒子與實(shí)心SiO2納米粒子之間具有納米尺度的小孔隙，SiO2空心球與SiO2空心球之間具有納米尺度的大孔隙，納米尺度的小孔隙與納米尺度的大孔隙構(gòu)成了涂層表面具有階層納米大小的孔結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層，其特征是所述的納米尺度的小孔隙的 孔徑為10 20nm;所述的納米尺度的大孔隙的孔徑為30 150nm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層，其特征是所述的Si02空心球具有直徑 為200 800nm的空腔。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的涂層，其特征是所述的SiO,空心球的粒 徑為250 1000nm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層，其特征是所述的實(shí)心Si02納米粒子的 粒徑為30 80nm。
6. —種Si02空心球，其特征是所述的Si02空心球是由粒徑為200 800nm 的聚苯乙烯球型納米粒子和粒徑為30 80nm的實(shí)心Si02納米粒子與聚電解質(zhì) 先通過層層吸附靜電組裝成表面具有納米粗糙結(jié)構(gòu)的復(fù)合粒子，然后經(jīng)過燒結(jié)去除聚苯乙烯和聚電解質(zhì)得到Si02空心球；該Si02空心球的球殼是由相同粒徑的實(shí)心Si02納米粒子組成，在實(shí)心Si02納米粒子與實(shí)心Si02納米粒子之間存 在納米尺度的小孔隙，Si02空心球具有直徑為200 800nm的空腔。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的Si02空心球，其特征是所述的聚電解質(zhì)是聚二 烯丙基二甲基氯化銨和聚苯乙烯磺酸鈉。
8. —種根據(jù)權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述涂層的制備方法，其特征是，該方 法包括以下步驟1)將粒徑為200 800nm的聚苯乙烯球型納米粒子超聲分散在水中形成質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為O. 5% 1. 5%的懸浮液，再將該懸浮液加入到等體積的濃度為1 3mg/mL的聚二烯丙基二甲基氯化銨的水溶液中，磁力攪拌，使聚二烯丙基二 甲基氯化銨吸附靜電組裝在聚苯乙烯球型納米粒子的表面，離心分離，超聲 洗滌吸附有聚二烯丙基二甲基氯化銨的聚苯乙烯球型納米粒子，除去物理吸 附的聚二烯丙基二甲基氯化銨；將吸附有聚二烯丙基二甲基氯化銨的聚苯乙 烯球型納米粒子超聲分散在水中形成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 5% 1. 5%的懸浮液；2) 將步驟1)得到的懸浮液再加入到體積過量的濃度為l 3mg/mL的聚苯 乙烯磺酸鈉水溶液中，使步驟l)所得的固體產(chǎn)物表面再吸附靜電組裝一層聚 苯乙烯磺酸鈉，離心分離，超聲洗滌所得固體產(chǎn)物，除去物理吸附的聚苯乙 烯磺酸鈉；將所得固體產(chǎn)物超聲分散在水中形成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 5% 1. 5%的懸 浮液；3) 將步驟2)得到的懸浮液再加入到體積過量的濃度為l 3mg/mL的聚二 烯丙基二甲基氯化銨水溶液中，使步驟2)所得的固體產(chǎn)物表面再吸附靜電組 裝一層聚二烯丙基二甲基氯化銨，離心分離，超聲洗滌所得固體產(chǎn)物，除去 物理吸附的聚二烯丙基二甲基氯化銨；制備出在聚苯乙烯球型納米粒子外依 次吸附有聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層，聚苯乙烯磺酸鈉涂層，聚二烯丙基 二甲基氯化銨涂層結(jié)構(gòu)的復(fù)合粒子，將該復(fù)合粒子超聲分散在水中形成質(zhì)量 分?jǐn)?shù)為O. 5% 1. 5%的懸浮液；4) 將步驟3)得到的含有在聚苯乙烯球型納米粒子外依次吸附有聚二烯丙 基二甲基氯化銨涂層，聚苯乙烯磺酸鈉涂層，聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層 結(jié)構(gòu)的復(fù)合粒子的懸浮液加入到含有粒徑約為30 80nm的實(shí)心Si02納米粒子 的懸浮液中進(jìn)行吸附靜電組裝，磁力攪拌，離心分離，超聲洗滌所得固體產(chǎn) 物，除去未吸附的Si02納米粒子；制備出表面具有納米粗糙結(jié)構(gòu)的在聚苯乙烯 球型納米粒子外依次吸附有聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層，聚苯乙烯磺酸鈉 涂層，聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層，實(shí)心Si02納米粒子涂層結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米 粒子，將該復(fù)合納米粒子超聲分散在水中形成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 5% 1. 5%的懸浮 液；5) 將步驟4)得到的含有在聚苯乙烯球型納米粒子外依次吸附有聚二烯 丙基二甲基氯化銨涂層，聚苯乙烯磺酸鈉涂層，聚二烯丙基二甲基氯化銨涂 層，實(shí)心Si02納米粒子涂層結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米粒子懸浮液再重復(fù)步驟3)和步驟 4)，使步驟4)得到的表面具有納米粗糙結(jié)構(gòu)的在聚苯乙烯球型納米粒子外依 次吸附有聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層，聚苯乙烯磺酸鈉涂層，聚二烯丙基 二甲基氯化銨涂層，實(shí)心Si02納米粒子涂層結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米粒子的表面再吸附 一層聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層和一層實(shí)心Si02納米粒子涂層，得到表面具有納米粗糙結(jié)構(gòu)的在聚苯乙烯球型納米粒子外依次吸附有聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層，聚苯乙烯磺酸鈉涂層，聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層，實(shí)心Si02 納米粒子涂層，聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層，實(shí)心Si02納米粒子涂層結(jié)構(gòu)的 復(fù)合粒子，將得到的該復(fù)合粒子超聲分散在水中形成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1% 5%的懸 浮液；6) 將基片用質(zhì)量濃度為98 %的H2S04與質(zhì)量濃度為30 %的H202的混合液 進(jìn)行處理，其中，H2S04與H202的體積比為7:3;處理后的基片用水洗滌，用 惰性氣體吹干；7) 將步驟6)處理過的基片浸入到濃度為l 3mg/mL的聚二烯丙基二甲基 氯化銨水溶液中，取出，在基片表面沉積有聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層， 用蒸餾水洗漆，用惰性氣體吹干；然后再浸入到濃度為l 3mg/mL的聚苯乙烯 磺酸鈉溶液中，取出，洗滌，用惰性氣體吹干，在聚二烯丙基二甲基氯化銨 涂層上沉積有聚苯乙烯磺酸鈉涂層；然后再繼續(xù)交叉重復(fù)上述沉積聚二烯丙 基二甲基氯化銨及沉積聚苯乙烯磺酸鈉的工藝過程步驟，直至得到沉積有聚 二烯丙基二甲基氯化銨涂層與聚苯乙烯磺酸鈉涂層總層數(shù)為5 20層的基片， 且最后一層為聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層；8) 將步驟7)制備得到的基片一次以上地浸入到步驟5)制備得到的懸浮 液中，取出基片洗滌，用惰性氣體吹干，制備出在基片上附有表面具有階層 粗糙結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米粒子涂層基片；9) 將步驟8)制備得到的在基片上附有表面具有階層粗糙結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米 粒子涂層基片放入馬弗爐中，在500 600攝氏度燒結(jié)，以除去聚電解質(zhì)聚二 烯丙基二甲基氯化銨與聚苯乙烯磺酸鈉和聚苯乙烯球型納米粒子核，得到表 面具有階層粗糙結(jié)構(gòu)和階層納米大小的孔結(jié)構(gòu)的由Si02空心球組成的超親水 的自清潔Si02防霧涂層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征是步驟7)所述的基片浸入到濃度 為l 3mg/mL的聚二烯丙基二甲基氯化銨水溶液中的時(shí)間是2 10分鐘；所述 的在基片表面沉積有聚二烯丙基二甲基氯化銨涂層再浸入濃度為l 3mg/mL 的聚苯乙烯磺酸鈉溶液中的時(shí)間是2 10分鐘；步驟8)所述的將基片一次以上地浸入到步驟5)制備得到的含有質(zhì)量濃 度為1 5%復(fù)合粒子的懸浮液中，每次的浸入時(shí)間是15 30分鐘。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征是步驟9)所述的燒結(jié)時(shí)間是2 5小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及超親水的自清潔SiO₂防霧涂層及其制備方法。本發(fā)明的超親水的自清潔SiO₂防霧涂層是通過層層吸附靜電組裝，采取浸涂方法制備的，所需儀器設(shè)備簡(jiǎn)單、廉價(jià)，有望實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。所述的涂層是由SiO₂空心球組成的，該SiO₂空心球組成的涂層表面具有階層粗糙結(jié)構(gòu)和階層納米大小的孔結(jié)構(gòu)；該涂層可以用于玻璃制品上，特別適用于潮濕空氣環(huán)境的各式各樣的需要防霧處理的基質(zhì)上，特別適合南方時(shí)有陣雨的天氣。
文檔編號(hào)C01B33/00GK101538124SQ200810102088
公開日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2008年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月17日
發(fā)明者劉湘梅, 賀軍輝 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所