超疏水自潔涂料與超親水自潔涂料的區別

自潔涂料按水落在其涂層表面的形態分為超疏水自潔涂料和超親水自潔涂料。

首先我們需要解釋一下什么是自潔？自潔即自清潔，自清潔技術是指具備自我凈化清潔能力的技術，這項技術的研究最早開展于上個世紀七、八十年代，通常把玻璃、瓷磚、水泥等等建筑材料作為基材。

在光伏太陽能發電領域的應用，主要是在光伏組件用玻璃面板表面使用自清潔技術，使玻璃發生物理或化學反應，從而不再需要通過傳統的人工清洗方法，而在自然雨水的沖刷下達到自我清潔狀態。自清潔技術的載體為光伏組件玻璃面板，自清潔材料以“膜層”或“涂層”的狀態與玻璃進行結合，呈現自清潔效果。具備這種自清潔能力的玻璃業界稱為“自清潔玻璃”，安裝這種玻璃的組件為“自清潔組件”。

自清潔技術的分類主要是按照其侵潤性，應用在玻璃基材上可分為超親水性自清潔玻璃和超疏水性自清潔玻璃。

超親水和超疏水的區別如下圖所示：

由上圖可知，WCA為固體表面與水的接觸角，接觸角大于90°時為疏水性表面，當水在固體表面的接觸角小于90°時，我們稱其為親水性表面，普通玻璃與水的接觸角為30°～40°，所以玻璃很容易形成水珠，并且水珠不易滑落，在水干燥過程中，又極易吸附空氣中的灰塵，干燥后形成水痕，長期積累形成污垢。

當使用某種技術，使接觸角大于150°時為超疏水表面，通過涂層表面乳突納米結構使水滴極易從玻璃表面滾落，形成我們俗稱的“荷葉效應”。反之，小于5°時為超親水表面。水滴落在玻璃表面后，均勻的鋪展開，和玻璃表面達到最大接觸面積，在重力作用下更易帶走大片的污染物。這樣用更少的清水或雨水就可以將太陽能電池板光伏組件表面的灰塵、沙土清除。

目前，市場上所使用的技術絕大多數為疏水技術，疏水技術雖能實現一定程度的自清潔效果，但存在以下兩點普遍問題：

1、通過改變材料表面納米形貌使膜層疏水，疏油性卻不好，而電站現場很多灰塵和污染物都含有油性物質，油性物質極易粘附在玻璃表面。同時，由于涂層表面疏水，下雨或沖洗時，水又很難和大面積的油性物質接觸而將其帶走。因此，疏水膜層通常具有較差的自清潔能力。

2、多年來業界一直公認疏水基團非常容易與環境作用，在半年內逐漸失去疏水效果，無法保證長期使用壽命，從而無法保證真正意義上的自清潔效果，不如親水性材料。

超疏水自潔涂料

超疏水自潔涂料是指水落在該材料表面，水滴接觸角大于110度，從外觀上看水在該材料表面會形成水珠，如果是在立面上，水珠會在重力的作用下滾落，即不粘水。

超疏水自潔涂料分為有機硅樹脂類納米涂料和氟碳型納米涂料。

有機硅樹脂類納米涂料涂在基材表面，由于涂料本身具有疏水特性，加上涂料可以填平我們肉眼看不見的凹凸不平的小孔和毛細孔，使得材料表面光滑均勻，對水也有很強的排斥作用。缺點是附著性差，不耐摩擦，壽命短，而且不可防油（戶外的空氣里面是含有油分的，特別是一些大城市以及工業區，因為汽車和工廠排出的尾氣是含有油分的）。

氟碳型納米涂料的特點是表面能（表面張力）極低（<10 mN/m)，經過這種材料處理過的基材不光疏水更可疏油，而且由于氟碳型涂料的分子可以和基材表面分子結成共價鍵，附著性強，可以廣泛用在基材如玻璃陶瓷，木材，石材和混凝土上，使得含水的污液和酸雨難以附著，含油的污液或者油墨（包括涂鴉，不干膠等）也難以附著。缺點是價格較高，且國內的氟碳型涂料水滴接觸角做不到110度，一般都是90度左右，所以只有大的水珠才能滾落，小的水珠（用噴壺噴出來的）根本滾不下來，比如青山新材用于電路板超疏水防潮的R系列產品就屬于氟材料納米涂層，材料自日本進口，接觸角超過115度，而國內同類產品相對性能要弱一些。

超親水自潔涂料

超親水自潔涂料是指水落在該材料表面，水滴接觸角小于10度，從外觀上看即水在該材料表面不會形成水滴而是水膜，另外，超親水材料跟水的親和力遠大于跟灰塵以及其他臟污的親和力，所以在下雨或有用水沖的情況下會優先跟水結合，這就是為什么水可以滲透到臟污下面，把臟污從超親水自潔涂層分離開。

超親水自潔涂料又分為無機納米硅超親水自潔涂料和納米二氧化鈦型超親水自潔涂料

無機納米硅超親水自潔涂料，其特點是超親水、防靜電（防灰塵）、防霉抗菌、施工簡單易學、常溫急速干燥（5分鐘內）、一次施工5年長期有效，其缺點是分解油污能力較弱。

納米二氧化鈦型超親水自潔涂料，其特點是超親水、防油污、防霉抗菌，其缺點是納米二氧化鈦必須要有陽光照射更準確的說是要太陽光中的紫外線的激發才可以起作用，所以它對陽光的依賴性很大，在晚上、陰雨天或者建筑物的背光面效果都不好，由于納米二氧化鈦的強氧化性，它也不能使用在有機物表面。

很顯然，在表面自潔方面納米超親水涂料比納米超疏水涂料更有優勢一些，青山新材太陽能電池板表面光伏玻璃的自潔防靜電涂料的水滴接觸角小于5度，防污自潔性能突出。