超疏水材料及其制备方法、超疏水镀膜液及超疏水涂层与流程

本技术涉及涂层，具体提供一种超疏水材料及其制备方法、超疏水镀膜液及超疏水涂层。

背景技术：

1、光伏组件用于户外使用过程中，要经受高温、低温、潮湿、沙尘、雨雪等极端天气，组件前板玻璃容易出现灰尘堆积，表面减反射涂层损伤，高纬度地区，冬季雨雪天气玻璃表面结冰等一系列影响玻璃前板透光率的问题，进而影响光伏组件的发电效率。

2、为解决这一问题，通常在组件前板玻璃的减反射涂层表面涂布一层超疏水自清洁涂层，可有效减少玻璃表面灰尘堆积，同时超疏水表面冰粘附力较低、除冰的剪切力也较低，这一特性可有效延缓涂层表面的结冰速度，且使除冰动作变得容易。但是涂层经过多次的清洁或除冰工作后，容易出现损伤，逐渐失去自清洁及防覆冰功能。

3、相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本技术旨在解决上述技术问题，即，解决现有超疏水涂层随着使用时间的延长，涂层受损后疏水性下降而造成防覆冰功能下降的问题。

2、在第一方面，本技术提供一种超疏水材料的制备方法，所述制备方法包括：将低表面能物质溶液与超疏水性的多孔二氧化硅混合并加热和加压反应预设时间，使所述低表面能物质溶液渗透至所述超疏水性的多孔二氧化硅的孔隙中并将孔隙填充，得到超疏水材料；其中，所述超疏水性的多孔二氧化硅的水接触角大于150°，孔隙率为15％～25％，孔的孔径范围为5nm～15nm。

3、在上述超疏水材料的制备方法的优选技术方案中，加压压力为1～2mpa；优选加压压力为1.5mpa；和/或，加热温度为50～60℃，优选加热温度为60℃；和/或，所述预设时间为5～8h；和/或，所述低表面能物质溶液中的低表面能物质与溶剂的质量体积比以g：ml计为1：(0.5～2)；和/或，所述低表面能物质溶液中的低表面能物质为硅氧烷类有机硅化合物、长链胺、含氟化合物中的一种或多种，或者，所述低表面能物质溶液中的低表面能物质的表面能≤30mj/m2。

4、在上述超疏水材料的制备方法的优选技术方案中，所述硅氧烷类有机硅化合物至少包括聚二甲基硅氧烷；和/或，所述长链胺至少包括十八胺；和/或，所述含氟化合物至少包括全氟辛酸和/或全氟硅烷。

5、在上述超疏水材料的制备方法的优选技术方案中，所述低表面能物质溶液中的低表面能物质为聚二甲基硅氧烷和/或全氟硅烷，所述低表面能物质溶液中的溶剂为甲苯；或者，所述低表面能物质溶液中的低表面能物质为十八胺和/或全氟辛酸，所述低表面能物质溶液中的溶剂为乙醇。

6、在上述超疏水材料的制备方法的优选技术方案中，所述低表面能物质溶液中的低表面能物质为聚二甲基硅氧烷和/或十八胺，所述低表面能物质溶液中的低表面能物质与溶剂的质量体积比以g：ml计为1：(1.5～2)，优选所述低表面能物质溶液中的低表面能物质与溶剂的质量体积比以g：ml计为1：1.7；或者，所述低表面能物质溶液中的低表面能物质为全氟硅烷和/或全氟辛酸，所述低表面能物质溶液中的低表面能物质与溶剂的质量体积比以g：ml计为1：(0.5～1)，优选所述低表面能物质溶液中的低表面能物质与溶剂的质量体积比以g：ml计为1：0.83。

7、在上述超疏水材料的制备方法的优选技术方案中，所述超疏水性的多孔二氧化硅通过以下步骤制备：(101)提供造孔剂、硅源、引发剂与第一溶剂的混合物；(102)使混合物反应，制得二氧化硅纳米粒子；(103)除去所述二氧化硅纳米粒子中的所述造孔剂，以在所述二氧化硅纳米粒子上造孔，得到多孔的二氧化硅纳米粒子；(104)使用硅烷偶联剂将多孔的二氧化硅纳米粒子进行改性，得到超疏水性的多孔二氧化硅。

8、在上述超疏水材料的制备方法的优选技术方案中，所述硅源、所述引发剂与所述造孔剂的体积质量比以ml：ml：g计为(5～10)：1：(0.3～0.5)；和/或，所述硅源与所述第一溶剂的体积比为(5～10)：(80～120)；和/或，所述造孔剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵中的一种或多种；和/或，所述硅源为正硅酸乙酯；和/或，所述引发剂为氨水；和/或，所述第一溶剂为无水乙醇与水的混合溶剂；和/或，所述硅烷偶联剂为kh550、kh560、kh570中的一种或多种。

9、在上述超疏水材料的制备方法的优选技术方案中，所述氨水的浓度为25wt％；和/或，所述无水乙醇与所述水的体积比为(5～10)：1，优选所述无水乙醇与所述水的体积比为10：1。

10、在第二方面，本技术提供一种超疏水材料，所述超疏水材料通过上述的超疏水材料的制备方法制备得到，所述超疏水材料包括超疏水性的多孔二氧化硅和低表面能物质溶液，所述低表面能物质溶液填充在所述超疏水性的多孔二氧化硅的孔隙中，所述超疏水材料的水接触角大于150°。

11、在上述超疏水材料的优选技术方案中，所述低表面能物质溶液将所述超疏水性的多孔二氧化硅的孔隙进行填充的填充率为85％～95％。

12、在第三方面，本技术提供一种超疏水镀膜液，所述超疏水镀膜液包括交联剂、固化剂、第二溶剂以及上述的超疏水材料。

13、在上述超疏水镀膜液的优选技术方案中，所述超疏水材料与所述交联剂的质量比为1：(1～2)，优选所述超疏水材料与所述交联剂的质量比为1:1.5；和/或，所述超疏水材料与所述固化剂的质量比为1：(0.1～0.2)。

14、在上述超疏水镀膜液的优选技术方案中，所述交联剂为环氧树脂与聚二甲基硅氧烷的混合交联剂；和/或，所述第二溶剂为乙酸乙酯；和/或，所述固化剂为间苯二胺、己二胺、三乙烯四胺、顺丁烯二酸酐中的一种或多种。

15、在上述超疏水镀膜液的优选技术方案中，所述环氧树脂与所述聚二甲氧基硅烷的质量比为1：(0.2～0.8)，优选所述环氧树脂与所述聚二甲氧基硅烷的质量比为1：0.5。

16、在第四方面，本技术提供一种超疏水涂层，所述超疏水涂层由上述超疏水镀膜液涂覆在基底上固化后得到，所述超疏水镀膜液为上述的超疏水镀膜液，所述超疏水涂层的水接触角大于150°，且所述超疏水涂层在使用钢丝绒摩擦2000次并光照5h后其水接触角大于等于135°。

17、与现有技术相比，本技术的技术方案至少具备以下技术效果：

18、1、本技术的超疏水材料的制备方法将低表面能物质溶液在加压和加热的条件下浸泡超疏水性的多孔二氧化硅，能够使较多的低表面能物质溶液顺利地渗透至超疏水性的多孔二氧化硅的孔隙中并将孔隙进行填充，有效提高孔隙的填充率以及超疏水性的多孔二氧化硅的孔隙内的低表面能物质的含量，从而在保证超疏水材料的现有超疏水性能的基础上提高超疏水材料的自修复能力，使具有该超疏水材料的超疏水涂层具有优异的自清洁及防覆冰性能。

19、2、本技术的超疏水材料的制备方法制得的超疏水材料的孔隙的填充率高，多孔二氧化硅的孔隙中具有较多的低表面能物质，在涂层发生磨损后，多孔二氧化硅的孔隙中的低表面能物质释放出来，经光照后加速扩散布满涂层表面，使超疏水材料恢复超疏水性能，从而使包含该超疏水材料的超疏水涂层恢复其疏水性能，超疏水涂层在长时间内能够保持较好的疏水性能和防覆冰性能，提高超疏水涂层的有效使用寿命。

20、3、由本技术的超疏水材料制得的超疏水涂层，具备良好的自修复能力，其防覆冰性能好且使用寿命长。