1. 研究目的与意义
近年来，随着人们环保意识的增强以及人力成本的增加，应用领域对涂料性能的要求越来越高，自清洁涂料在汽车、建筑以及新能源等领域引起广泛关注。自清洁涂料的工作原理可以从两个方面理解：涂层一方面通过表面的特殊微纳结构使污染物不易粘附在其表面，从而具有耐沾污性能；另一方面通过特殊物质如二氧化钛等的光催化性质，粒子经过光照产生的活性氧杀菌，同时将表面部分有机污染物降解，降低表面的粘附性。经过雨水或普通自来水的淋洗，表面沾染的灰尘被水带走，实现自清洁的效果。
目前关于自清洁涂料的研究包括光催化降解类、超疏水涂料和超亲水涂料三种。其中，光催化自清洁涂料主要是将具有光催化性能的二氧化钛加入涂料中，利用太阳光照射使表面有机物降解转化为CO2、H2O，从而达到自清洁目的。但是光催化自清洁涂料普遍存在光稳定性能低、太阳光利用率低的难题；此外，光催化作用同时也会破坏有机成膜物质进而降低涂层的耐久性。科学家通过研究荷叶表面的微观结构，在纳米仿生结构的基础上制备超疏水涂料，制备思路有两种：一是直接制备具有类似荷叶结构的超疏水涂料；二是通过低表面能的改性剂对涂层表面进行改性，使涂层最终实现自清洁效果。制备方法主要有溶胶-凝胶法、刻蚀法、化学气相层积法等。作为目前的研究热点，超疏水涂料的制备成本高昂限制其进一步发展。相较而言，亲水性涂料是更为传统的自清洁涂料。亲水性涂层的制备主要有两种方法：一是直接将亲水助剂或者填料加入涂料中，改善涂层的浸润性；二是将表面改性剂和纳米结构材料共同加入涂料中，改善涂层浸润性的同时赋予纳米仿生结构，制备自清洁效果更好的超亲水性涂料。然而经过长年累月的室外雨水淋洗，亲水性涂层的内部极易被雨水浸入，从而造成涂层的脱落，所以亲水性涂料的耐久性还有待提高。
1997年，研究者首次报道了锐钛矿型的TiO2具有光催化活性，利用层层沉积技术把多层的TiO2纳米片沉积在SiO2表面，制备出具有自清洁和抗反射双重功能的TiO2－SiO2纳米涂层。通过引入TiO2得到一种含氟聚合物的纳米复合涂层（FP-Ti），改善了涂层的自清洁效果和耐久性。采用低温沉淀法合成制备了SnO2/TiO2纳米材料，提高复合材料在可见光照射下的降解速度。但是，纳米TiO2在聚合物中的包埋限制了可溶性盐离子在涂层表面的吸附和积累，破坏了有机成膜物质和基底，所以在设计光催化降解自清洁涂料时必须要增加中间层。为了提高超亲水涂层的耐腐蚀性能，开发了三聚交联聚氨酯涂料（ADS），在聚氨酯中引入有机硅基团，利用有机硅的表面迁移和水解效应，形成带有羟基自由基的亲水性基团，利用雨水可以起到自清洁的作用；也可在聚氯三氟乙烯/乙烯基醚（PFEVE）中加入亲水的含氟助剂。含氟助剂的低表面能使改性助剂向表面迁移，亲水单元在涂层表面起到自清洁的作用。通过使用简单的化学气相沉积法引入纳米SiO2来改善超亲水涂层表面的形貌结构，使纳米SiO2涂层具有乳突状的微观结构，显著地增强了SiO2纳米涂层的亲水性。在玻璃衬底上用水热法制备了纳米棒状氧化锌（R-ZnO）、针状氧化锌（F-ZnO）和微球状氧化锌（M-ZnO）。微球状ZnO具有80%以上的可见光透过率，水接触角为2.8，在经过350℃退火的老化试验后仍然能保持原有的形貌，具有更好的自清洁性能。
2. 研究内容和预期目标
1）查阅文献，确定制备超亲水自清洁涂料的配方；通过实验，制备出超亲水自清洁涂料，并对其进行结构表征和性能测试；在此基础上对配方进行优化，确定制备超亲水自清洁涂料的最佳配方；
2）提高涂料的亲水性和光催化自清洁性能，产品指标满足《光催化自清洁材料性能测试方法》（GB/T 23764-2009）、《建筑外表面用自清洁涂料》（GB/T31815-2015）的要求；
3）根据“年产3000吨自清洁涂料。每天1班，年省产300天。”的设计条件，量产超亲水自清洁涂料，设计技术路线，确定工艺流程、加工工艺参数；并进行设备选型、成型设备结构设计、辅助设备设计、车间设计（平面布置、水电气设计等）。3. 研究的方法与步骤
1 、实验研究
1.1实验研究内容
1）KH550（1-2%）、SnO2、TiO2配方研究；
4. 参考文献
[1]何远昌，同洲，刘湘梅.自清洁涂料的研究进展[J].化工新型材料，2021，(10):253-256.
[2]林杰赐，陈明毅，陈炳耀，王微胜，卢俭丰.自清洁无机涂料耐沾污性能的研究进展[J].现代涂料与涂装，2022，(09):25-27 44.
[3]郑宁来.中科院研制出纳米自清洁涂料[J].合成材料老化与应用，2018，(01):133.
