CN107641467A - 防雾涂料组合物及应用其制得的防雾膜及透明件 - Google Patents

Abstract

一种防雾涂料组合物，其主要由多巴胺、亲水性聚合物、无机氧化物颗粒及溶剂混合后形成。该防雾涂料组合物中多巴胺的使用可以有效降低防雾膜的形成时间，且本发明的防雾涂料组合物中不包含有害的有机溶剂，安全环保。另，本发明还提供一种应用所述防雾涂料组合物制得的防雾膜，一种应用所述防雾膜的透明件。

Description

防雾涂料组合物及应用其制得的防雾膜及透明件

技术领域

本发明涉及一种防雾涂料组合物、应用该防雾涂料组合物制得的防雾膜，及应用该防雾膜的透明件。

背景技术

涂料在生产和生活中的作用非常大，广泛应用在各个领域。涂料形成的涂膜可对物体起到装饰、保护和标识作用。对于镜片、汽车的照明灯具的灯壳、车窗等透明件，在由低温环境进入相对高温高湿的环境中时，水分凝结到内侧面上，从而往往会出现结雾，降低了车灯的亮度，并且影响镜片的美观，从而给使用者带来很大的不便。

目前，一般通过在镜片、汽车的照明灯具、车窗等透明件的表面形成防雾膜，以达到防雾的目的。然而，现有的形成防雾膜的防雾涂料一般含有交链聚乙烯醇、亲水性固化树脂等有害的有机溶剂。该类防雾涂料固化形成防雾膜的时间较长，且固化时需要加热，浪费时间及能源。该类防雾涂料及由该类防雾涂料制得的防雾膜含有有害物质。由该类防雾涂料制得的防雾膜的抗刮性差，且在光照下容易变黄，而影响美观。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种新的防雾涂料组合物，以解决上述问题。

另，还有必要提供一种应用所述防雾涂料组合物制得的防雾膜。

另，还有必要提供一种应用所述防雾膜的透明件。

一种防雾涂料组合物，其主要由多巴胺、亲水性聚合物、无机氧化物颗粒及溶剂混合后形成。

优选的，所述防雾涂料组合物中多巴胺的质量分数为1%~20%，亲水性聚合物的质量分数为10%~45%，无机氧化物颗粒的质量分数为40%~80%，溶剂的质量分数为5%~47%。

优选的，所述亲水性聚合物中含有氨基，该亲水性聚合物为线性聚合物或非线性聚合物。

优选的，所述线性聚合物为由N-(3-氨基丙基)甲基丙烯酰胺盐酸盐、N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺及[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]三甲基氯化铵中的一种或几种与亲水性单体聚合形成的线性聚合物。

优选的，所述亲水性单体为聚乙二醇甲基丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮、N,N-二甲基丙烯酰胺或甲基烯丙基醚。

优选的，所述非线性聚合物为聚乙烯亚胺与聚乙二醇的聚合物或聚乙烯亚胺与聚乙烯吡咯烷酮的聚合物。

优选的，所述无机氧化物颗粒包括但不限于二氧化硅颗粒、氧化锆颗粒、氧化铝颗粒及二氧化钛颗粒中的一种或几种。

优选的，所述溶剂为水、醇类水溶液或氧化性水溶液。

一种防雾膜，该防雾膜通过将所述防雾涂料组合物涂在基材的表面后形成，其中，所述防雾涂料组合物中的多巴胺被氧化并与亲水性聚合物反应形成交联复合层，无机氧化物颗粒分散在交联复合层内。

一种透明件，其包括基材及结合于该基材至少一表面的防雾膜，该基材的材质为玻璃或树脂，该防雾膜通过将所述防雾涂料组合物涂在基材的表面后形成，其中，所述防雾涂料组合物中的多巴胺被氧化并与亲水性聚合物反应形成交联复合层，无机氧化物颗粒分散在交联复合层内。

本发明的防雾涂料组合物主要由多巴胺、亲水性聚合物及无机氧化物颗粒混合后形成。其中，在碱性环境或氧化性环境中，多巴胺的邻苯二酚基团容易被氧化而生成具有邻苯二醌结构的多巴胺醌化合物，该多巴胺醌与多巴胺之间进一步发生歧化反应，生成半醌自由基，并耦合形成交联键，与此同时，所述多巴胺中的邻苯二酚基团还会与亲水性聚合物中的氨基发生米迦勒型加成反应或希夫碱反应，即可以在基材的表面形成紧密附着的交联复合层，无机氧化物颗粒分散在该交联复合层内，从而形成防雾膜。防雾涂料组合物中的多巴胺可以迅速氧化形成交联复合层进而形成防雾膜，时间较短，且形成防雾膜的过程中不需要加热及光固化等附加制程，可以简化制程并节约资源。本发明的防雾涂料组合物中不包含有害的有机溶剂，安全环保。且由所述防雾涂料组合物制得的防雾膜具有良好的防雾及抗刮性。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例的透明件的立体图。

图2是图1所示的透明件沿II-II方向的截面示意图。

主要元件符号说明

透明件	100
		防雾膜	10
基材	20

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1~2，本发明较佳实施方式提供一种防雾涂料组合物，其用于制作镜片、灯壳、窗户玻璃等透明件100的防雾膜10。该防雾涂料组合物主要由多巴胺、亲水性聚合物、无机氧化物颗粒及溶剂混合后形成。

所述防雾涂料组合物中多巴胺的质量分数为1%~20%，亲水性聚合物的质量分数为10%~45%，无机氧化物颗粒的质量分数为40%~80%，溶剂的质量分数为5%~47%。

所述防雾涂料组合物的PH值的范围大致为8.0~10.5。该碱性环境有利于硬质涂料组合物中的多巴胺被氧化，进而在基材的表面形成防雾膜。

所述多巴胺的结构式为：

。

所述亲水性聚合物中含有氨基。在碱性水溶液或氧化性水溶液中，多巴胺的邻苯二酚基团容易被氧化而生成具有邻苯二醌结构的多巴胺醌化合物，该多巴胺醌与多巴胺之间可以进一步发生歧化反应，生成半醌自由基，并耦合形成交联键。与此同时，所述多巴胺中的邻苯二酚基团还会与亲水性聚合物中的氨基发生米迦勒型加成反应或希夫碱反应。如此，可以在基材的表面形成紧密附着的交联复合层。

所述亲水性聚合物可以为线性聚合物或非线性聚合物（支链型聚合物）。该亲水性聚合物可以防止颗粒团聚，增加由所述防雾涂料组合物形成的防雾膜10的亲水性，从而使防雾膜10具有良好的防雾性能 。

所述线性聚合物可以为由N-(3-氨基丙基)甲基丙烯酰胺盐酸盐（N-(3-Aminopropyl)methacrylamide (1^o-N)）、N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺（N-[3-(Dimethylamino)propyl]methacrylamide (2^o-N)）及[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]三甲基氯化铵（[3-(Methacryloylamino)propyl]trimethylammonium (3^o-N)）中的一种或几种与亲水性单体聚合形成的线性聚合物。

其中，所述亲水性单体包括但不限于聚乙二醇甲基丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮（N-vinylpyrrolidone）、N,N-二甲基丙烯酰胺（N, N-Dimethylacrylamide）及甲基烯丙基醚（Allyl Phenyl Ether）中的一种或几种。

所述线性聚合物的结构式可以为：

。

其中，R为功能性官能团，R可以为羟基、氨基等。X为（CH₂）_n1，其中，n1为大于0的整数。a、b、c为大于0的整数。

所述非线性聚合物可以为聚乙烯亚胺（PEI，polyethyleneimine）的衍生物。该聚乙烯亚胺的衍生物可以为聚乙烯亚胺与聚乙二醇（PEG）的聚合物或聚乙烯亚胺与聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的聚合物。

所述非线性聚合物的结构式可以为：

。

其中，P为功能性高分子团，P可以为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮等。n为大于0的整数。

所述无机氧化物颗粒包括但不限于二氧化硅颗粒、氧化锆颗粒、氧化铝颗粒、二氧化钛颗粒中的一种或几种。该无机氧化物颗粒可以增强由该防雾涂料组合物形成的防雾膜10的硬度及折射率。

所述无机氧化物颗粒的粒径范围可以为1~1000nm。优选的，该无机氧化物颗粒的粒径范围是1~300nm。

所述溶剂可以为水、醇类水溶液、氧化性水溶液等。其中，该醇类水溶液可以为甲醇水溶液、乙醇水溶液、丙醇水溶液等，该氧化性水溶液可以为NaIO₄水溶液等。在溶剂为水或醇类水溶液时，可以使用NaOH溶液调整防雾涂料组合物的PH值至8.0~10.5。

请进一步参阅图1~2，一种透明件100，其包括基材20及结合于该基材20至少一表面的防雾膜10。该防雾膜10通过将上述防雾涂料组合物涂覆在基材20的表面后形成。该基材20的材质可以为玻璃或树脂。

所述透明件100可以为镜片、灯壳、窗户等透明的制品。

一种上述透明件100的制备方法，其包括如下步骤：

步骤S1：提供一基材20，该基材20的材质可以为玻璃或树脂。

步骤S2：提供所述防雾涂料组合物。

步骤S3：通过浸涂的方法在所述基材20的表面形成一防雾涂料组合物层，放置一段时间，即制得防雾膜10。

具体的，将所述基材20浸入所述防雾涂料组合物中一段时间，然后取出，在所述基材20的表面形成一防雾涂料组合物层。该防雾涂料组合物层中的多巴胺在碱性条件或氧化性条件下容易被氧化并与亲水性聚合物发生反应，从而在基材20的表面形成紧密附着的交联复合层，所述无机氧化物颗粒分散并镶嵌在交联复合层中，即制得防雾膜10。所述防雾膜10与基材20之间通过共价键、分子间的相互作用力、氢键、π-π键等结合在一起，可以有效的提高防雾膜10与基材20之间的结合力。

所述防雾膜10的形成过程中多巴胺的氧化速度较快，可以迅速的在基材20的表面形成防雾膜10。

可以理解的，所述步骤S3中还可以包括干燥所述防雾涂料组合物层的步骤，以加速防雾涂料组合物层中溶剂的蒸发，从而加速防雾膜10的形成。

可以理解的，所述步骤S3中还可以通过喷涂、旋涂等涂覆方法将所述防雾涂料组合物涂覆在基材20的表面。

下面通过实施例来对本发明进行具体说明。

实施例1

本实施例的防雾涂料组合物包含多巴胺、聚乙烯亚胺与聚乙二醇的聚合物、二氧化硅颗粒、氧化锆颗粒及水。

本实施例的防雾涂料组合物中多巴胺的质量分数为9%，聚乙烯亚胺与聚乙二醇的聚合物的质量分数为22.3%，二氧化硅颗粒的质量分数为32.7%，氧化锆颗粒的质量分数为21.8%，水的质量分数为14.2%。

将基材20置于本实施例的防雾涂料组合物中浸泡1小时，取出基材20，即在基材20的表面形成防雾膜10。利用铅笔硬度测试方法测量防雾膜10的表面硬度，测得防雾膜10的硬度可达H。

实施例2

本实施例的防雾涂料组合物包含多巴胺、聚乙烯亚胺与聚乙二醇的聚合物、二氧化硅颗粒、氧化锆颗粒及甲醇水溶液。

本实施例的防雾涂料组合物中多巴胺的质量分数为10.3%，聚乙烯亚胺与聚乙二醇的聚合物的质量分数为21.1%，二氧化硅颗粒的质量分数为23.58%，氧化锆颗粒的质量分数为28.82%，甲醇水溶液的质量分数为16.2%。

将基材20置于本实施例的防雾涂料组合物中浸泡2小时，取出基材20，即在基材20的表面形成防雾膜10。利用铅笔硬度测试方法测量防雾膜10的表面硬度，测得防雾膜10的硬度可达2H。

实施例3

本实施例的防雾涂料组合物包含多巴胺、聚乙烯亚胺与聚乙烯吡咯烷酮的聚合物、二氧化硅颗粒、氧化锆颗粒、二氧化钛颗粒及NaIO₄水溶液。

本实施例的防雾涂料组合物中多巴胺的质量分数为14.3%，聚乙烯亚胺与聚乙烯吡咯烷酮的聚合物的质量分数为17.8%，二氧化硅颗粒的质量分数为24.12%，氧化锆颗粒的质量分数为24.12%，二氧化钛颗粒的质量分数为5.36%，NaIO₄水溶液的质量分数为14.3%。

将基材20置于本实施例的防雾涂料组合物中浸泡0.5小时，取出基材20，即在基材20的表面形成防雾膜10。利用铅笔硬度测试方法测量防雾膜10的表面硬度，测得防雾膜10的硬度可达2H。

由上述实施例1~3可知，由本发明的防雾涂料组合物制得的防雾膜10不仅具有良好的防雾性能，还具有较强的抗刮性能。

本发明的防雾涂料组合物主要由多巴胺、亲水性聚合物及无机氧化物颗粒混合后形成。其中，在碱性环境或氧化性环境中，多巴胺的邻苯二酚基团容易被氧化而生成具有邻苯二醌结构的多巴胺醌化合物，该多巴胺醌与多巴胺之间进一步发生歧化反应，生成半醌自由基，并耦合形成交联键，与此同时，所述多巴胺中的邻苯二酚基团还会与亲水性聚合物中的氨基发生米迦勒型加成反应或希夫碱反应，即可以在基材的表面形成紧密附着的交联复合层，无机氧化物颗粒分散在该交联复合层内，从而形成防雾膜10。防雾涂料组合物中的多巴胺可以迅速氧化形成交联复合层进而形成防雾膜10，时间较短，且形成防雾膜10的过程中不需要加热及光固化等附加制程，可以简化制程并节约资源。本发明的防雾涂料组合物中不包含有害的有机溶剂，安全环保。且由所述防雾涂料组合物制得的防雾膜10具有良好的防雾及抗刮性。

另外，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种防雾涂料组合物，其特征在于：该防雾涂料组合物主要由多巴胺、亲水性聚合物、无机氧化物颗粒及溶剂混合后形成。

2.如权利要求1所述的防雾涂料组合物，其特征在于：所述防雾涂料组合物中多巴胺的质量分数为1%~20%，亲水性聚合物的质量分数为10%~45%，无机氧化物颗粒的质量分数为40%~80%，溶剂的质量分数为5%~47%。

3.如权利要求1所述的防雾涂料组合物，其特征在于：所述亲水性聚合物中含有氨基，该亲水性聚合物为线性聚合物或非线性聚合物。

4.如权利要求3所述的防雾涂料组合物，其特征在于：所述线性聚合物为由N-(3-氨基丙基)甲基丙烯酰胺盐酸盐、N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯酰胺及[3-(甲基丙烯酰氨基)丙基]三甲基氯化铵中的一种或几种与亲水性单体聚合形成的线性聚合物。

5.如权利要求4所述的防雾涂料组合物，其特征在于：所述亲水性单体为聚乙二醇甲基丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮、N,N-二甲基丙烯酰胺或甲基烯丙基醚。

6.如权利要求3所述的防雾涂料组合物，其特征在于：所述非线性聚合物为聚乙烯亚胺与聚乙二醇的聚合物或聚乙烯亚胺与聚乙烯吡咯烷酮的聚合物。

7.如权利要求1所述的防雾涂料组合物，其特征在于：所述无机氧化物颗粒包括但不限于二氧化硅颗粒、氧化锆颗粒、氧化铝颗粒及二氧化钛颗粒中的一种或几种。

8.如权利要求1所述的防雾涂料组合物，其特征在于：所述溶剂为水、醇类水溶液或氧化性水溶液。

9.一种防雾膜，其特征在于：该防雾膜通过将权利要求1~8任意一项所述的防雾涂料组合物涂在基材的表面后形成，其中，所述防雾涂料组合物中的多巴胺被氧化并与亲水性聚合物反应形成交联复合层，无机氧化物颗粒分散在交联复合层内。

10.一种透明件，其包括基材及结合于该基材至少一表面的防雾膜，该基材的材质为玻璃或树脂，其特征在于：该防雾膜通过将权利要求1~8任意一项所述的防雾涂料组合物涂在基材的表面后形成，其中，所述防雾涂料组合物中的多巴胺被氧化并与亲水性聚合物反应形成交联复合层，无机氧化物颗粒分散在交联复合层内。