CN110194597A - 一种亲水性防雨剂及其制备方法、以及防雨剂涂层制备方法 - Google Patents

一种亲水性防雨剂及其制备方法、以及防雨剂涂层制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种亲水性防雨剂，由如下重量百分含量的组分组成：纳米纤维素0.01‑10％、无机纳米粒子0.1‑20％、表面活性剂0.01‑5％、水溶性高分子0‑5％、水溶性溶剂0‑30％、水余量。本发明的防雨剂以纳米纤维素为主，并以无机纳米粒子、表面活性剂、水溶性高分子、水溶性溶剂、水等为辅料的一种或多种组成；所得防雨剂液体具有很好的稳定性，能长时间不沉淀、不分层。防雨剂可以用喷涂、擦涂、或者做成湿巾的形式来使用。防雨涂层干燥后有很好的防雨效果，并且透明性好，耐水冲，耐有机溶剂，持续时间长，可广泛用于汽车玻璃、各类光学镜头、眼镜等的防雨。防雨涂层有较好的耐摩擦性，防雨效果因为沾上油脂和灰尘失效后，可通过用手或者软布沾水轻轻涂抹，洗去油脂和灰尘，重新激活防雨效果。

Description

一种亲水性防雨剂及其制备方法、以及防雨剂涂层制备方法
技术领域
本发明涉及防雨剂领域，尤其是一种亲水性防雨剂及其制备方法、以及防雨剂涂层制备方法。
背景技术
随着汽车保有量及汽车出行的数量的迅速增加，行车安全成为人们日益关注的重点。尤其是下雨天气，由于视线不清楚，很容易发生交通事故。雨水落在汽车玻璃上时，往往会形成小水滴，密集的水滴会严重地干扰司机的视线，尤其是侧窗玻璃和后视镜上的雨滴，会使司机看不清楚周围的情况，在转弯或变道时发生交通事故。因此，如何使汽车玻璃有效防雨，成为行车安全的一个重要研究方向。
传统的防雨方法是在汽车玻璃上涂一层疏水的涂层，该涂层以蜡、聚硅氧烷或含氟聚合物等为主的低表面能的涂料，如CN102382629B公开了一种疏水组合物及其制备方法和一种防水玻璃，CN1325416C公开了玻璃疏水镀膜液，他们均是在玻璃上涂上一层疏水涂层，这种疏水涂层能降低雨水在汽车玻璃表面的粘附，使得雨滴更容易滑落，从而减少附着的雨滴对驾驶员视线的影响。这种涂层虽然有一定的效果，但其有很大的局限性。该疏水涂层并不能达到超疏水的状态，因此雨滴在玻璃表面仍有不小的附着力，雨滴落在玻璃上并不能自动滑落。而为了能使雨滴滑落，要求汽车有一定的速度(一般>60km/h)。因此在低速或静止的状态下，雨水仍会以更小的水滴的形式附着在玻璃上，尤其对侧窗玻璃和后视镜而言更加严重，严重影响驾驶员视线。因此涂覆疏水涂层并不能有效地解决汽车玻璃防雨的问题。
相反的，亲水性的防雨剂能使得雨滴迅速地在玻璃表面铺展开来，形成透明的水膜，而不是水滴，透明的水膜不会散射光线，透光性好，因而不影响视线，达到防雨的效果。但是目前采用的亲水性防雨剂主要以亲水性的表面活性剂为主，这种防雨剂涂层耐水性比较差，其表面活性剂易溶于水，故涂层容易被雨水冲刷而流失，防雨效果持续时间短；并且这种防雨剂不耐脏，沾上油脂和灰尘之后会失效。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种亲水性防雨剂及其制备方法、以及防雨剂涂层制备方法，本发明的目的在于提供一种耐水冲的、比较耐摩擦的、持续时间长的亲水性防雨剂。本发明的防雨剂以纳米纤维素为主，并以无机纳米粒子、表面活性剂、水溶性高分子、水溶性溶剂、水等为辅料的一种或多种组成；而纳米纤维素本身有较好的亲水性，对水分的吸收和保持能力较强，尤其是干燥后有比较好的耐水性，因此纳米纤维素属于潜在的亲水性防雨材料；添加无机纳米粒子之后，提高了涂层的耐水性和耐摩擦性。但纳米纤维素、无机纳米粒子的分散液本身的铺展性不够，不能在各种表面上铺展开，因而需要添加一定的表面活性剂作为助剂提高其铺展性。所得防雨剂液体具有很好的稳定性，能长时间不沉淀、不分层。本防雨剂可以用喷涂、擦涂、或者做成湿巾的形式来使用。防雨涂层干燥后有很好的防雨效果，并且透明性好，耐水冲，比较耐摩擦，耐有机溶剂，持续时间长，可广泛用于汽车玻璃、各类光学镜头、眼镜等产品的防雨。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种亲水性防雨剂，其特征在于，由如下重量百分含量的组分组成：
优选地，所述纳米纤维素为纤维素纳米晶、纤维素纳米纤维、细菌纳米纤维素中一种或多种。纳米纤维素的含量为0.01-10％，优选为0.1-5％，更优选为0.5-2％。纳米纤维素本身具有较好的亲水性，具有比较好的使雨滴铺展开来的性能，使雨滴在玻璃上不形成水珠，同时纳米纤维素干燥后不易再溶于水，能提高防雨涂层的耐水性和防雨持效性。
优选地，所述无机纳米粒子为二氧化硅、氧化铝、氧化锌、二氧化钛、碳酸钙、羟基磷灰石等纳米粒子的一种或多种；其中优选为二氧化硅、二氧化钛、氧化锌的一种或多种，更优选为二氧化硅、氧化锌；无机纳米粒子含量为0.1-20％，其中优选为0.1-10％，更优选为1-5％。无机纳米粒子具有提高涂层的耐水性和耐摩擦性的效果，添加无机纳米粒子助剂后的防雨涂层如果失效后，可以用水擦试涂层，可以激活涂层的防雨效果。
优选地，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂的一种或多种，其中优选非离子表面活性剂。阳离子表面活性剂可以是季铵盐类表面活性剂、阳离子氟碳表面活性剂；阴离子表面活性剂可以为直链烷基苯磺酸钠(包括十二烷基苯磺酸钠)、阴离子氟碳表面活性剂、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵；非离子表面活性剂可以为脂肪醇聚氧乙烯醚、非离子氟碳表面活性剂、烷基糖苷、有机硅表面活性剂、壬基酚聚氧乙烯醚的一种或多种。表面活性剂含量为0.01-5％，优选为0.1-2％，更优选为0.2-0.5％。表面活性剂具有分散作用，因为纳米纤维素、无机纳米粒子的分散液本身的铺展性不够，添加表面活性剂助剂以提高其铺展性。
优选地，所述水溶性高分子为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素、黄原胶、明胶、壳聚糖、透明质酸的一种或多种；水溶性高分子含量为0-5％，其中优选为0.01％-1％，更优选为0.05％-0.2％。水溶性高分子也具有较好的亲水性，水溶性高分子提高对雨滴的铺展和吸附作用，纳米纤维素提高涂层锁水和耐水冲淋的作用，水溶性高分子能和纳米纤维素起到协同的作用，从而提高防雨效果。
优选地，所述水溶性溶剂为乙醇、甲醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、乙酸等的一种或多种；优选为乙醇、异丙醇、正丙醇的一种或多种；更优选为乙醇；水溶性溶剂含量为0-30％，优选为1％-20％，更优选为5％-15％；添加水溶性溶剂的目的主要是加快溶液挥发，使防雨涂层更快干燥，另外用于调节配方的粘度、提高配方的防腐性能。
一种亲水性防雨剂的制备方法，包括下列步骤：
(1)按比例取各组分；
(2)各组分混合后，搅拌均匀；
(3)得到均匀稳定的防雨液。
一种亲水性防雨剂涂层制备方法，包括下列步骤：
(1)将防雨剂喷到玻璃上；
(2)将玻璃上的防雨剂涂抹均匀；
(3)涂抹均匀的玻璃干燥，得到防雨涂层；
(4)将防雨涂层的油脂和灰尘擦掉，重新激活防雨涂层。防雨涂层因为沾上油脂、灰尘而失去防雨效果时，可通过用手或者软布沾水轻轻涂抹，洗去油脂和灰尘，重新激活防雨涂层的防雨效果。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明的防雨剂以纳米纤维素为主，并以无机纳米粒子、表面活性剂、水溶性高分子、水溶性溶剂、水等为辅料；所得防雨剂液体具有耐水冲、比较耐摩擦、持续时间长的特点。
1、纳米纤维素本身具有较好的亲水性，具有一定的使雨滴铺展开来的性能，雨滴在玻璃上不太容易形成水珠，同时纳米纤维素干燥后不易再溶于水，能提高防雨涂层的耐水性和防雨持效性。
2、添加无机纳米粒子，提高了涂层的耐水性和耐摩擦性。添加无机纳米粒子助剂后的防雨涂层如果失效后，可以用水擦试涂层，可以激活涂层的防雨效果。
3、添加表面活性剂具有分散作用，因为纳米纤维素、无机纳米粒子的分散液本身的铺展性不够，添加表面活性剂助剂以提高其铺展性。
4、水溶性高分子也具有较好的亲水性，水溶性高分子提高对雨滴的铺展和吸附作用，而纳米纤维素提高涂层锁水和耐水冲淋的作用，水溶性高分子能和纳米纤维素起到协同的作用，从而提高防雨效果。
5、添加水溶性溶剂，水溶性溶剂可以加快溶液挥发，使防雨涂层更快干燥；另外用于调节配方的粘度、提高配方的防腐性能。
6、防雨涂层因为沾上油脂和灰尘失效后，可以用手指或软毛巾沾上水轻轻地来回摩擦，洗去油脂和灰尘，重新激活防雨效果。
具体实施方式
为了使本发明的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作出进一步的说明，但所述实施例旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
本发明的技术方案如下：
一种亲水性防雨剂，由如下重量百分含量的组分组成：
实施例1
防雨剂组成成分为1％纤维素纳米晶、2％二氧化硅纳米粒子、0.15％烷基糖苷、0.05％聚乙二醇、10％乙醇，余量为水。涂完后，单次防雨时间可以达到7天左右，通过用手或者软布沾水轻轻涂抹，洗去油脂和灰尘，重新激活防雨效果后，总计防雨效果可以持续30天以上。
该防雨剂的制备方法，包括下列步骤：
(1)按比例取各组分；
(2)各组分混合后，搅拌均匀；
(3)得到均匀稳定的防雨液。
实施例2
防雨剂组成成分为0.5％纤维素纳米纤维、1％二氧化硅纳米粒子、0.2％非离子氟碳表面活性剂、15％乙醇，余量为水。涂完后，单次防雨时间可以达到2-3天左右，通过用手或者软布沾水轻轻涂抹，洗去油脂和灰尘，重新激活防雨效果后，总计防雨效果可以持续30天以上。
该防雨剂的制备方法同实施例1。
实施例3
防雨剂组成成分为0.5％纤维素纳米纤维、3％二氧化钛纳米粒子、0.5％阳离子氟碳表面活性剂、0.1％黄原胶、10％乙醇，余量为水。涂完后，单次防雨时间可以达到7天左右，通过用手或者软布沾水轻轻涂抹，洗去油脂和灰尘，重新激活防雨效果后，总计防雨效果可以持续30天以上。
该防雨剂的制备方法同实施例1。
实施例4
防雨剂组成成分为1.5％纤维素纳米晶、5％氧化锌纳米粒子、0.2％非离子氟碳表面活性剂、0.1％烷基糖苷、0.1％透明质酸、15％异丙醇，余量为水。涂完后，单次防雨时间可以达到7天左右，通过用手或者软布沾水轻轻涂抹，洗去油脂和灰尘，重新激活防雨效果后，总计防雨效果可以持续30天以上。
该防雨剂的制备方法同实施例1。
实施例5
防雨剂组成成分为0.25％纤维素纳米纤维、0.5％碳酸钙纳米粒子、0.5％阴离子氟碳表面活性剂、0.02％黄原胶、15％甲醇，余量为水。涂完后，单次防雨时间可以达到7天左右，通过用手或者软布沾水轻轻涂抹，洗去油脂和灰尘，重新激活防雨效果后，总计防雨效果可以持续30天以上。
该防雨剂的制备方法同实施例1。
实施例6
防雨剂组成成分为0.5％纤维素纳米晶、3％二氧化硅纳米粒子、0.5％十二烷基苯磺酸钠、0.1％黄原胶、10％乙醇，余量为水。涂完后，单次防雨时间可以达到7天左右，通过用手或者软布沾水轻轻涂抹，洗去油脂和灰尘，重新激活防雨效果后，总计防雨效果可以持续30天以上。
该防雨剂的制备方法同实施例1。
实施例7
防雨剂组成成分为0.2％纤维素纳纤维、2％二氧化钛纳米粒子、0.2％阳离子氟碳表面活性剂、0.5％壳聚糖、1％乙酸，余量为水。涂完后，单次防雨时间可以达到3-5天左右，通过用手或者软布沾水轻轻涂抹，洗去油脂和灰尘，重新激活防雨效果后，总计防雨效果可以持续30天以上。
该防雨剂的制备方法同实施例1。
实施例8
防雨剂组成成分为1％纤维素纳米晶、6％二氧化硅纳米粒子、0.2％烷基糖苷、1％聚乙烯醇、10％乙酸，余量为水。涂完后，单次防雨时间可以达到10天左右，通过用手或者软布沾水轻轻涂抹，洗去油脂和灰尘，重新激活防雨效果后，总计防雨效果可以持续30天以上。
该防雨剂的制备方法同实施例1。
实施例9
防雨剂组成成分为0.3％纤维素纳米纤维、2％二氧化硅纳米粒子、0.5％阳离子氟碳表面活性剂、0.05％甲基纤维素、30％乙醇，余量为水。涂完后，单次防雨时间可以达到7天左右，通过用手或者软布沾水轻轻涂抹，洗去油脂和灰尘，重新激活防雨效果后，总计防雨效果可以持续30天以上。该防雨剂的制备方法同实施例1。
上述所有实施例中的亲水性防雨剂涂层制备方法，包括下列步骤：
(1)将防雨剂喷到玻璃上；
(2)将玻璃上的防雨剂涂抹均匀；
(3)涂抹均匀的玻璃干燥后得到防雨涂层；
(4)将防雨涂层的油脂和灰尘擦掉，重新激活防雨涂层。防雨涂层因为沾上油脂、灰尘而失去防雨效果时，可通过用手或者软布沾水轻轻涂抹，洗去油脂和灰尘，重新激活防雨涂层的防雨效果。
该涂层制备方法还包括第二种实施例：可以使用擦涂的方法，将防雨剂倒在毛巾上，然后用该毛巾擦玻璃，玻璃干燥后得到防雨涂层。
该涂层制备方法还包括第三种实施例：防雨剂预先浸泡无纺布，制作成一次性湿巾，然后使用一次性湿巾来擦涂玻璃，玻璃干燥后得到防雨涂层。
本亲水性防雨剂的使用方法操作非常简单，仅用喷涂或擦涂或者预先做成湿巾的形式就可以使用。而且防雨层因为油脂、灰尘等的附着逐渐丧失亲水性和防雨性后，仅用手指或软毛巾沾上水轻轻地来回摩擦，洗去油脂和灰尘，就可以重新激活防雨效果。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明的防雨剂以纳米纤维素为主，并以无机纳米粒子、表面活性剂、水溶性高分子、水溶性溶剂、水等为辅料；所得防雨剂液体具有耐水冲、比较耐摩擦、持续时间长的特点。
1、纳米纤维素本身具有较好的亲水性，具有一定的使雨滴铺展开来的性能，雨滴在玻璃上不太容易形成水珠，同时纳米纤维素干燥后不易再溶于水，能提高防雨涂层的耐水性和防雨持效性。
2、添加无机纳米粒子，提高了涂层的耐水性和耐摩擦性。添加无机纳米粒子助剂后的防雨涂层如果失效后，可以用水擦试涂层，可以激活涂层的防雨效果。
3、添加表面活性剂具有分散作用，因为纳米纤维素、无机纳米粒子的分散液本身的铺展性不够，添加表面活性剂助剂以提高其铺展性。
4、水溶性高分子也具有较好的亲水性，水溶性高分子提高对雨滴的铺展和吸附作用，而纳米纤维素提高涂层锁水和耐水冲淋的作用，水溶性高分子能和纳米纤维素起到协同的作用，从而提高防雨效果。
5、添加水溶性溶剂，水溶性溶剂可以加快溶液挥发，使防雨涂层更快干燥；另外用于调节配方的粘度、提高配方的防腐性能。
6、防雨涂层因为沾上油脂和灰尘失效后，可以用手指或软毛巾沾上水轻轻地来回摩擦，洗去油脂和灰尘，重新激活防雨效果。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种亲水性防雨剂，其特征在于，由如下重量百分含量的组分组成：
2.根据权利要求1所述一种亲水性防雨剂，其特征在于：所述纳米纤维素为纤维素纳米晶、纤维素纳米纤维、细菌纳米纤维素中一种或多种。
3.根据权利要求1所述一种亲水性防雨剂，其特征在于：所述无机纳米粒子为二氧化硅、氧化铝、氧化锌、二氧化钛、碳酸钙、羟基磷灰石等纳米粒子的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种亲水性防雨剂，其特征在于：所述表面活性剂为阳离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂的一种或多种。
5.根据权利要求1所述一种亲水性防雨剂，其特征在于：所述水溶性高分子为聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯毗吡咯烷酮、聚丙烯酸、甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素、黄原胶、明胶、壳聚糖、透明质酸的一种或多种。
6.根据权利要求1所述一种亲水性防雨剂，其特征在于：所述水溶性溶剂为乙醇、甲醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、乙酸等的一种或多种。
7.如权利要求1-6所述的一种亲水性防雨剂的制备方法，包括下列步骤：
(1)按比例取各组分；
(2)各组分混合后，搅拌均匀；
(3)得到均匀稳定的防雨液。
8.如权利要求1-6所述的一种亲水性防雨剂涂层制备方法，包括下列步骤：
(1)将防雨剂喷到玻璃上；
(2)将玻璃上的防雨剂涂抹均匀；
(3)涂抹均匀的玻璃干燥后得到防雨涂层。
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