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近年来，随着透明光学塑料器件大量使用，塑料基材表面对其保护涂层的透明性、疏水性、耐磨性以及优异的涂层附着力等应用需求愈来愈大。纳米材料因其独特的纳米效应已成为世界各国研究的热点。纳米材料的属性可以通过基底材料表面表现出来，因此能够运用纳米材料的本征性能来表征表面含有纳米涂层的基底材料。因此应用纳米技术为制备这种多功能性复合薄膜涂层提供了可能性。选择合适的纳米材料制备纳米涂料获得高耐磨，高透明性并且具有疏水性的涂料使其应用于高效规模化太阳能热发电用高分子反射膜、建筑材料、汽车挡风镜、及其它需要提供耐磨性、疏水性和透明性的领域具有十分重要的应用价值。
本课题选用具有优异综合性能的聚碳酸酯薄膜(PC)薄膜为基材，选用具有硬度高、折光指数低、高稳定性等优异性能的SiO2纳米材料为纳米涂层基材，通过表面涂覆的方式，在PC薄膜表面制备SiO2纳米涂层以获得致密均匀的高耐磨，高透明性并且具有疏水性的纳米结构复合薄膜。本论文以纳米SiO2为研究对象，分别制备了SiO2溶胶涂层、SiO2聚合物基纳米复合涂层、SiO2纳米颗粒膜与PC薄膜基体形成了纳米SiO2透明疏水耐磨复合薄膜。通过常规性能测试、紫外可见分光光谱、水接触角、SEM、AFM测试对复合薄膜性能进行表征。主要结论如下:
(1)预处理后的PC薄膜具有良好的光学性能、疏水性能，其可见光透射率在89.6％，水接触角为76.85°。SiO2溶胶在PC薄膜表面成膜性好，能够形成均匀、致密的涂层。常规性能测试表明，薄膜涂层的硬度均达3H，涂层附着力均达到1级。复合薄膜保持有较高的可见光透过率具有增透膜效果，疏水性能优异且具有较高的硬度。
(2)经硅烷偶联剂KH560改性的SiO2粒子在双酚F环氧树脂基体中分散均匀且在表面形成了微纳米粗糙结构，提高了复合薄膜的疏水性能。加入改性SiO2能显著提高复合薄膜表面硬度，当涂层中改性SiO2含量大于3wt.％时复合薄膜硬度达到4H。涂层具有优异的附着力，涂层与PC薄膜表面附着力均达到0级。涂覆双酚F环氧树脂基纳米涂料的PC薄膜具有较好的光学性能，当改性SiO2含量为4wt.％时，复合薄膜水接触角达最大值93.4°，呈现良好的疏水性能。
(3)通过硅烷偶联剂KH792对SiO2颗粒进行改性，利用1，4-丁二醇二缩水甘油醚作为交联剂获得纳米SiO2纳米颗粒膜。经硅烷偶联剂KH792改性的SiO2粒子具有良好的热稳定性能，通过热重分析可知接枝在SiO2粒子上的有机基团较多，能有效地与1，4-丁二醇二缩水甘油醚交联反应形成纳米颗粒膜。SiO2纳米颗粒膜复合薄膜具有较好的光学性能、疏水性能、耐磨性能并显著提高复合薄膜表面硬度且SiO2纳米颗粒膜对PC薄膜表面具有优异的附着力。