CN103964704A - 一种亲水防雾涂布液、亲水防雾涂层制备方法及防雾玻璃 - Google Patents
一种亲水防雾涂布液、亲水防雾涂层制备方法及防雾玻璃 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种亲水防雾涂布液、亲水防雾涂层制备方法及防雾玻璃，其特征在于：包括如下质量份数的组分：15-25%的丙烯酸树脂、10-20%的聚乙二醇、0.5-20%的纳米颗粒、1-5%的表面活性剂、4-10%固化剂以及余量的溶剂。本发明亲水防雾涂布液中的亲水性物质以化学键合和方式稳定存在，不会随时间流逝而减少，具有持久的防雾效果。
Description
技术领域
本发明涉及材料化学技术领域，尤其涉及一种亲水防雾涂布液、亲水防雾涂层制备方法及防雾玻璃。
背景技术
玻璃在使用时常因为相互隔开两侧存在温差、使空气中的水汽在高温的一侧表面凝结成雾。由此影响了透明性，为生活带来诸多不便，甚至造成很大的安全隐患，所以解决玻璃表面结雾现象具有很大的生产实用价值。
目前普遍使用的玻璃防雾涂布液存在着易挥发、使用寿命短，普通的清洁程序即可导致防雾失效的缺陷。
发明内容
本发明设计了一种亲水防雾涂布液、亲水防雾涂层制备方法及防雾玻璃，其解决的技术问题是现有玻璃防雾涂布液存在着易挥发、使用寿命短，普通的清洁程序即可导致防雾失效的缺陷。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：
一种亲水防雾涂布液，其特征在于：包括如下质量份数的组分：15-25%的丙烯酸树脂、10-20%的聚乙二醇、0.5-20%的纳米颗粒、1-5%的表面活性剂，4-10%固化剂以及余量的丙二醇甲醚醋酸酯溶剂。丙二醇甲醚醋酸酯是溶剂，用来溶解树脂，降低黏度和改善涂层性能。
进一步，所述聚乙二醇为分子量范围：400-1000。
进一步，所述纳米颗粒粒径为50-150nm，所述纳米颗粒材质为二氧化硅、二氧化钛、氧化铝或氧化锆的一种或多种。
进一步，所述表面活性剂为阳离子离子表面活性剂、非离子表面活性剂或两性离子表面活性剂。
进一步，所述表面活性剂为N-甲基吡咯烷酮、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯烷基酚醚、聚甘油脂肪酸、聚氧丙烯甘油醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种。
进一步，所述固化剂为脂肪族聚异氰酸酯类化合物，例如拜尔N3300、N3390固化剂。
一种在透明材料表面形成透明防雾膜层的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将丙烯酸树脂，聚乙二醇，纳米颗粒和表面活性剂混合后在超声情况下匀速加入固化剂，搅拌后得到亲水防雾涂布液；
步骤2、透明材料表面做清洁处理之后，再用偶联剂进行处理；
步骤3、将步骤1所得的亲水防雾涂布液以喷涂、旋涂或浸入涂覆方式在步骤2处理后透明材料表面形成涂层；
步骤4、固化涂层即可在透明材料表面形成透明防雾膜层。
进一步，对步骤2中的透明材料进行预处理，物理抛光，然后分别用自来水和蒸馏水冲洗后，再用有机溶剂做去脂处理，然后干燥；所述有机溶剂优选的是甲醇、乙醇、异丙醇或者它们的任意混合溶液；将硅烷偶联剂溶解在配制好的醇水溶液中，优选的是醇水溶液中醇为是甲醇、乙醇、异丙醇的一种或者是它们的混合溶液；醇水溶液中水的质量比例优选为5%-10%。
进一步，所述步骤4中固化温度为60-120℃，固化时间为60-180 min 。
一种使用上述制备方法制得的防雾玻璃，所述透明材料为玻璃。
该亲水防雾涂布液、亲水防雾涂层制备方法及防雾玻璃与传统防雾涂布液及其制备方法相比，具有以下有益效果：
（1）本发明亲水防雾涂布液中的亲水性物质以化学键和方式稳定存在，不会随时间流逝而减少，其中的游离羟基部分具有亲水性，保留持久的防雾效果。
（2）本发明亲水防雾涂布液防雾性能优异，由于异氰酸酯官能团与羟基、胺基、羧基等官能团结合成稳定的化学键，可以形成效果持久的透明玻璃用防雾膜层，并且工艺简单，应用方便。
（3）本发明亲水防雾涂布液和亲水防雾涂层透明无色，不会影响玻璃透明度。
具体实施方式
本发明提出一种利用亲水高分子涂层在玻璃表面形成一层透明致密的持久防雾膜层。当水蒸汽与亲水层接触时，在其上形成均匀的水层而不是水滴，光线直接通过水层而不是被反射，由此具有防雾性。利用亲水高分子相互之间以及与玻璃表面的化学键结合使得透明防雾膜层牢固附着在玻璃表面，其中的亲水性分子不易流失从而提高了防雾效果和寿命。
下面结合实施例，对本发明做进一步说明：
实施例1：本实施例提供一种透明玻璃用防雾涂布液的制备方法，包括以下步骤。
将丙烯酸树脂2.0g与聚乙二醇PEG400 1.7g 加入到丙二醇甲醚醋酸酯4ml之中，搅拌，得到混合溶液，将4.5ml、纳米 粒子含量约为2.5wt%的的硅溶胶（粒径为2-20nm）加入其中搅拌均匀。加入非离子表面活性剂聚氧乙烯烷基酚醚0.25g、加入0.8 g拜尔固化剂N3390搅拌均匀得到透明玻璃用防雾涂布液。
玻璃样片首先进行物理抛光预处理，然后依次分别用自来水和蒸馏水冲洗干净后，再用乙醇超声清洗10 min，吹风干燥之后备用。配制硅烷偶联剂的醇水溶液：将乙醇47.5 g和蒸馏水2.5 g搅拌均匀后用醋酸调节PH值4.5，置于250 ml的烧杯之中，将硅烷偶联剂KH570 0.5 g溶于醇水溶液中，搅拌均匀，水解5-10min后放入清洁好的玻璃样片，浸入后稍许搅动，5 min后取出玻璃样片，在乙醇中漂洗2次，晾干后移入110 ℃处理10 min。
将准备好的防雾涂布液滴涂在玻璃样片表面自然流平，室温干燥10 min，放入烘箱120 ℃处理1h。
采用KINO公司生产的便携式接触角测定仪对所制备的亲水表面进行测试。悬滴法将去离子水滴于膜层表面后采用θ/2法进行测试分析，每个样品取3个点进行测量，取算术平均值，上述亲水防雾玻璃表面接触角为16℃。
述亲水防雾玻璃试样在70℃热水上方5cm处保持180秒不起雾；在-20℃保持2小时，然后升温30分钟至70℃，并将相对湿度控制在95%，保持2小时，此低温和高温过程为一个循环，循环三次，然后在70℃热水上方5cm处保持180秒不起雾。
实施例2：本实施例提供一种透明玻璃用防雾涂布液的制备方法，包括以下步骤。
将丙烯酸树脂12.0g与聚乙二醇PEG400 10.7g 加入到丙二醇甲醚醋酸酯18ml之中，搅拌，得到混合溶液，将30ml纳米粒子含量约为2.5wt%的的硅溶胶（粒径为2-20nm）加入其中搅拌均匀。加入非离子表面活性剂聚氧乙烯烷基酚醚1.5g、加入6 g拜尔固化剂N3300搅拌均匀得到透明玻璃用防雾涂布液。
玻璃样片首先进行物理抛光预处理，然后分别用自来水和蒸馏水冲洗干净后，再用乙醇超声清洗10min，吹风干燥之后备用。配制硅烷偶联剂的醇水溶液：将乙醇142.5 g和蒸馏水7.5 g搅拌均匀后用醋酸调节PH值4.5，置于250 ml的烧杯之中，将硅烷偶联剂KH550 1.5 g溶于醇水溶液中，搅拌均匀，水解5-10 min后放入清洁好的玻璃样片，浸入后稍许搅动，5 min后取出玻璃样片，在乙醇中漂洗2次，晾干后移入110℃处理10min。
将准备好的防雾涂布液滴涂在玻璃样片表面自然流平，室温干燥10 min，放入烘箱120℃处理1h。
采用KINO公司生产的便携式接触角测定仪对所制备的亲水防雾玻璃表面进行测试。悬滴法将去离子水滴于膜层表面后采用θ/2法进行测试分析，每个样品取3个点进行测量，取算术平均值，上述亲水表面接触角为13℃。
上述亲水防雾玻璃试样在70℃热水上方5cm处保持180秒不起雾；在-20℃保持2小时，然后升温30分钟至70℃，并将相对湿度控制在95%，保持2小时，此低温和高温过程为一个循环，循环三次，然后在70℃热水上方5cm处保持180秒不起雾。
实施例3：本实施例提供一种透明玻璃用防雾涂布液的制备方法，包括以下步骤。
将丙烯酸树脂2.0g与聚乙二醇PEG400 1.7g 加入到丙二醇甲醚醋酸酯4ml之中，搅拌，得到混合溶液，将4.5ml、纳米粒子含量约为2.5wt%的的硅溶胶（粒径为2-20nm）加入其中搅拌均匀。加入非离子表面活性剂聚聚氧丙烯丙三醇醚0.25g、加入0.9 g拜尔固化剂N3300搅拌均匀得到透明玻璃用防雾涂布液。
玻璃样片首先进行物理抛光预处理，然后分别用自来水和蒸馏水冲洗干净后，再用乙醇超声清洗10 min，吹风干燥之后备用。配制硅烷偶联剂的醇水溶液：将乙醇47.5 g和 蒸馏水2.5 g搅拌均匀后用醋酸调节PH值4.5，置于250 ml的烧杯之中，将硅烷偶联剂KH570 (0.5 g)溶于醇水溶液中，搅拌均匀，水解5-10 min后放入清洁好的玻璃样片，浸入后稍许搅动，5 min后取出玻璃样片，在乙醇中漂洗2次，晾干后移入110 ℃处理10 min。
将准备好的防雾涂布液滴涂在玻璃样片表面自然流平，室温干燥10 min，放入烘箱120 ℃处理1 h。
采用KINO公司生产的便携式接触角测定仪对所制备的亲水表面进行测试。悬滴法将去离子水滴于膜层表面后采用θ/2法进行测试分析，每个样品取3个点进行测量，取算术平均值，上述亲水表面接触角为11℃。
上述亲水防雾玻璃试样在70℃热水上方5cm处保持180秒不起雾；在-20℃保持2小时，然后升温30分钟至70℃，并将相对湿度控制在95%，保持2小时，此低温和高温过程为一个循环，循环三次，然后在70℃热水上方5cm处保持180秒不起雾。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种亲水防雾涂布液，其特征在于：包括如下质量份数的组分：15-25%的丙烯酸树脂、10-20%的聚乙二醇、0.5-20%的纳米颗粒、1-5%的表面活性剂，4-10%固化剂以及余量丙二醇甲醚醋酸酯溶剂。
2.根据权利要求1所述亲水防雾涂布液，其特征在于：所述聚乙二醇为分子量范围：400-1000。
3.根据权利要求1所述亲水防雾涂布液，其特征在于：所述纳米颗粒粒径为50-150nm，所述纳米颗粒材质为二氧化硅、二氧化钛、氧化铝或氧化锆中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述亲水防雾涂布液，其特征在于：所述表面活性剂为阳离子离子表面活性剂、非离子表面活性剂或两性离子表面活性剂。
5.根据权利要求1-4中任何一项所述亲水防雾涂布液，其特征在于：所述表面活性剂为N-甲基吡咯烷酮、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯烷基酚醚、聚甘油脂肪酸、聚氧丙烯甘油醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种。
6.根据权利要求1-5中任何一项所述亲水防雾涂布液，其特征在于：所述固化剂为脂肪族聚异氰酸酯类化合物。
7.一种在透明材料表面形成透明防雾膜层的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将权利要求1-6中任何一项中的丙烯酸树脂，聚乙二醇，纳米颗粒和表面活性剂混合后在超声情况下匀速加入固化剂，搅拌后得到亲水防雾涂布液；
步骤2、透明材料表面做清洁处理之后，再用偶联剂进行处理；
步骤3、将步骤1所得的亲水防雾涂布液以喷涂、旋涂或浸入涂覆方式在步骤2处理后透明材料表面形成涂层；
步骤4、固化涂层即可在透明材料表面形成透明防雾膜层。
8.根据权利要求7在透明材料表面形成亲水防雾涂层的制备方法，其特征在于：对步骤2中的透明材料进行预处理，物理抛光，然后分别用自来水和蒸馏水冲洗后，再用有机溶剂做去脂处理，然后干燥；所述有机溶剂优选的是甲醇、乙醇、异丙醇或者它们的任意混合溶液；将硅烷偶联剂溶解在配制好的醇水溶液中，优选的是醇水溶液中醇为是甲醇、乙醇、异丙醇的一种或者是它们的混合溶液；醇水溶液中水的质量比例优选为5%-10%。
9.根据权利要求7或8在透明材料表面形成亲水防雾涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤4中固化温度为60-120℃，固化时间为60-180 min 。
10.一种使用权利要求8或9制备方法制得的防雾玻璃，其特征在于：所述透明材料为玻璃。
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