CN108948895B - 一种抗雾自修复涂层的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗雾自修复涂层的制备方法。包括以下步骤：将马来酸酐‑苯乙烯共聚物或其水解产物与水溶性高分子溶解在溶剂中，均匀混合得到混合溶液；将混合溶液涂或喷在基材上，形成涂层，在室温下晾干；100～180℃下淬火得到抗雾自修复涂层。本发明所述的具有自修复功能的抗雾透明涂层不仅具有高抗雾性(水蒸气上不起雾)、高透明性(90％以上的透过率)、强自修复性(24小时内修复完成)，而且具有高力学强度和耐刮擦(耐2000次的刮擦)。且具有原料来源广泛，价格低廉，工艺简单的优点，制备方法简单，操作便利，可多次重复，环保节能。

Description

一种抗雾自修复涂层的制备方法
技术领域
本发明属于高分子涂层技术领域，具体涉及一种抗雾自修复涂层的制备方法。
背景技术
起雾会降低透明材料(或器件)的透明度，不仅给器件和工具的使用带来不便，而且还会在使用过程中存在潜在的危险；也会减弱非透明材料表面的原始形貌呈现。高新技术的发展，对仪器设备使用的要求越来越高。因此，高性能抗雾涂层的需求越来越大。最近几年，抗雾涂层的发展向经济化、高性能化、智能化方向发展。制备方法，从复杂的合成工艺、复杂的成膜工艺向简单的制备技术发展。
聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯等水溶性的高分子涂层本身就具有一定的抗雾性能。Ping等人利用DSC和FTIR研究了不同亲水性聚合物吸附水分子的结构(具体参见Ping Z H,Nguyen Q T,Chen S M,et al.Statesofwater in different hydrophilic polymers—DSC and FTIR studies[J].Polymer,2001,42(20):8461-8467)，发现含聚乙烯醇的涂层即使在-100℃，依然具有吸附水分子的特性。而张等人利用聚乙烯醇和聚丙烯酸复合，通过聚乙烯醇与聚丙烯酸之间的氢键作用，制备出具有自愈性的防雾涂层(具体参见：Zhang X,He J.Hydrogen-Bonding-SupportedSelf-Healing Antifogging Thin Films[J].Scientific Reports,2015,5:9227)。但是，由于高分子链段的结构设计问题，涂层在力学强度、抗雾效果上还有很多需要改进的。而最近，聚乙烯醇和商品化的含磺酸基团的nafion复合形成含氢键的涂层。该涂层具有良好的自修复性能，抗雾性能良好，力学性能比较优异，但是成本较高。
发明内容
本发明目的在于提供一种抗雾自修复涂层的制备方法。其不仅具有抗雾性能，还具有高度自修复性。
为达到上述目的，采用技术方案如下：
一种抗雾自修复涂层的制备方法，包括以下步骤：
1)将马来酸酐-苯乙烯共聚物或其水解产物与水溶性高分子溶解在溶剂中，均匀混合得到混合溶液；
2)将混合溶液涂或喷在基材上，形成涂层，在室温下晾干；
3)100～180℃下淬火得到抗雾自修复涂层。
按上述方案，所述马来酸酐-苯乙烯共聚物为交替共聚物或无规共聚物，重均分子量在1万到200万之间。
按上述方案，所述水溶性高分子为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮或聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯；分子量1万到100万之间。
按上述方案，所述溶剂为水、N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜。
按上述方案，马来酸酐-苯乙烯共聚物与水溶性高分子质量比为1：(1-20)；混合溶液浓度在1～20wt％之间。
按上述方案，形成涂层厚度在50纳米～200微米之间。
按上述方案，基材包括玻璃、金属、高分子或陶瓷。
苯乙烯-马来酸酐聚合物及其衍生物，由于同时具有亲水性链段和疏水性刚性链段，具有良好的可加工性、耐热性及机械性能。高分子链上亲水、疏水基团呈现有规律的分布，使其既可以在亲水体系又可以在亲油体系中使用。将合适的亲水性高分子与改性苯乙烯-马来酸酐聚合物进行复合，制备具有自愈性的抗雾涂层，拥有极大的工业生产价值和良好的应用前景。
本发明将两种高分子之间通过氢键键合形成抗雾涂层。苯乙烯-马来酸酐共聚物中苯乙烯提供疏水性和刚性、马来酸酐提供亲水性和氢键活性基团。另一种柔性水溶性高分子提供成膜性和提供形成氢键的基团。一方面，两种高分子氢键组装及亲水疏水组装后，形成稳定的亲水性微通道，有利于水分的快速吸收和传输，达到优异的抗雾效果。另一方面，氢键的去组装和组装赋予涂层自修复功能。而且，苯乙烯刚性链段为涂层提供高的力学强度，耐刮擦。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)本发明所述的具有自修复功能的抗雾透明涂层不仅具有高抗雾性(水蒸气上不起雾)、高透明性(90％以上的透过率)、强自修复性(24小时内修复完成)，而且耐刮擦(耐2000次的刮擦)。
2)本发明具有原料来源广泛，价格低廉，工艺简单的优点，制备方法简单，操作便利，可多次重复，环保节能。且制备工艺简单、效率高、成本低，可实现工业化批量生产。特别适用于眼镜、挡风玻璃、相机镜头、分析仪器等需要抗雾的器件表面。
具体实施方式
以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。
实施例1
第1步，苯乙烯-马来酸酐共聚物水解物(Mw～1万)与聚乙烯醇(Mw～1万)按照质量比1:120溶解在蒸馏水中，配置成浓度为20wt％的混合溶液。
第2步，将步骤1的混合溶液用浸涂法涂布在玻璃片基底上，形成50nm的薄膜涂层，在室温下晾干。
第3步，将步骤2的涂层置于100℃下淬火，就可以得到所需要的自修复型的透明抗雾涂层。
涂层被刮破后，能在24小时内自修复裂痕。在水蒸气下不起雾。耐50次以上的刮擦，而不破损，且刮擦后，在水蒸气上可以24h内恢复平整的表面。
实施例2
第1步，苯乙烯-马来酸酐共聚物水解物(Mw～10万)与聚乙烯醇(Mw～10万)按照质量比1:1溶解在蒸馏水中，配置成浓度为10wt％的混合溶液。
第2步，将步骤1的混合溶液利用旋涂法涂布在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底上，形成600nm厚度的涂层，在室温下晾干。
第3步，将步骤2的涂层置于150℃下淬火，就可以得到所需要的自修复型的透明抗雾涂层。
涂层被刮破后，能在24小时内自修复裂痕。在水蒸气下不起雾。耐100次以上的刮擦，而不破损，且刮擦后，在水蒸气上可以24h内恢复平整的表面。
实施例3
第1步，苯乙烯-马来酸酐共聚物水解产物(Mw～100万)，与聚乙烯醇(Mw～100万)按照质量比1:5溶解在蒸馏水中，配置成浓度为1wt％的混合溶液。
第2步，将步骤1的混合溶液利用浸涂法涂布在树脂镜片上，形成200μm厚度的涂层，在室温下晾干。
第3步，将步骤2的涂层置于180℃下淬火，就可以得到所需要的自修复型的透明抗雾涂层。
涂层被刮破后，能在24小时内自修复裂痕。在水蒸气下不起雾。耐2000次以上的刮擦，而不破损，且刮擦后，在水蒸气上可以24h内恢复平整的表面。

Claims (5)

1.一种抗雾自修复涂层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）将马来酸酐-苯乙烯共聚物或其水解产物与水溶性高分子溶解在溶剂中，均匀混合得到混合溶液；所述马来酸酐-苯乙烯共聚物为交替共聚物或无规共聚物，重均分子量在1万到200万之间；所述水溶性高分子为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮或聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯，分子量在1万到100万之间；
2）将混合溶液涂在基材上，形成涂层，在室温下晾干；
3）将步骤2所得涂层在100~180℃下淬火得到抗雾自修复涂层。
2.如权利要求1所述抗雾自修复涂层的制备方法，其特征在于所述溶剂为水、N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜。
3.如权利要求1所述抗雾自修复涂层的制备方法，其特征在于马来酸酐-苯乙烯共聚物与水溶性高分子质量比为1：（1-20）；混合溶液浓度在1~20wt%之间。
4.如权利要求1所述抗雾自修复涂层的制备方法，其特征在于形成涂层厚度在50纳米~200微米之间。
5.如权利要求1所述抗雾自修复涂层的制备方法，其特征在于基材包括玻璃、金属、高分子或陶瓷。
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