CN110511724A - 一种耐冲洗防雾剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐冲洗防雾剂的制备方法，属于防雾剂制备技术领域。本发明将甘蔗渣进行酸碱液浸泡、高温高压处理和微生物发酵处理，使其中的纤维素、蔗糖等成分分离，纤维素、蔗糖等有机物在高温高压条件下得到一定程度的分解，加强防雾剂对于外界基材的粘结作用，使防雾剂难以脱落，耐冲刷性能得到有效加强；利用微生物发酵使纤维素、糖分等成分中生成大量的羧基、羟基自由基团，利用过硫酸铵氧化使有机成分中氧化生成大量的羧基基团，并在硫酸的催化条件下与丙醇发生酯化反应，生成酯类有机化合物，溶于防雾剂成分中，使防雾剂的耐冲洗性能得到加强。

Description

一种耐冲洗防雾剂的制备方法
技术领域
本发明公开了一种耐冲洗防雾剂的制备方法，属于防雾剂制备技术领域。
背景技术
在使用玻璃和透明性塑料时，其相互隔开的两侧常出现一定的温差，空气中的水汽会在其表面凝聚成雾，附着水珠，如一侧温度过低甚至还可以结霜。无论是雾或是霜都会显著降低透明材料的透光率、影响视线，带来诸多不便，甚至引起重大的损失。例如眼镜表面的哈气让我们“雾里看花”，不过这种不便尚可忍耐，而车窗玻璃的雾化却是大量交通事故的隐患。尤其是在雨季的时候，车窗如果不擦的话，司机根本就无法正常驾驶，必须停下车来用抹布把雾气擦干净，才能继续驾驶。雾化现象还造成了资源的大量浪费，如钢材的生锈腐蚀等。所以防雾化是一个与生产、生活密切相关的课题。
防雾剂又称防滴剂或防雾滴剂。能防止透明材质表面产生细小水滴而降低透光性的物质。主要是表面活性剂，如木糖醇酯、山梨醇单棕榈酸酯、月桂酸或硬树脂酸甘油单酯等。透明的塑料薄膜、片材或板材，在潮湿环境中，当湿度达到露点以下时，会在其表面凝结一层细微水滴，使表面模糊雾化，阻碍了光波的透过，例如利用薄膜包装产品时，也会因结雾而看不见内装物，而且产生的雾滴还容易造成内装物的腐烂损坏。防雾剂就是防止上述结雾现象而使用的一类助剂。它们是一些带有亲水基的表面活性剂，可在塑料表面取向，疏水基向内，亲水基向外，从而使水易于湿润塑料表面，凝结的细水滴能迅速扩散形成极薄的水层或大水珠顺薄膜流下来。
目前有一些玻璃防雾方面的专利报道，包括防雾剂、防雾巾及汽车电热防雾玻璃，其中防雾剂的报道居多。 90 年代以来，表面活性剂类防雾剂占绝大部分，例如：林侠的汽车玻璃防雾剂；崔长安的玻璃去污防雾剂；陈缵光的一种玻璃防雾剂及其制备方法；岳江的玻璃、有机玻璃防雾剂及其制法；喻俊鸣,卢绪武的多功能光学玻璃防雾剂。表面活性剂类防雾剂通常主要由表面活性剂、溶剂、润湿剂、分散剂等组成。此类防雾剂配制简单，但由于玻璃表面凝结水分，表面活性剂易流失，故防雾持久性差，一般防雾持续时间为2～7天。目前，防雾剂的研究已取得了很大的成果，防雾剂种类很多，除了将表面活性剂直接涂到玻璃上外，更多的是涂覆高分子膜，包括丙烯酸酯类防雾涂料、有机聚硅氧烷防雾剂、聚氧乙烯多元醇类防雾剂等。按照防雾剂加入塑料中的方式，可将防雾剂分为内加型和外涂型两类。内加型防雾剂是在配料时加入到树脂中，其特点是不易损失、效能持久，但对于结晶性较高的聚合物难以获得良好的防雾性；外涂型防雾剂是溶于有机溶剂或水中后，涂于塑料薄膜的表面，并使用简便、成本低，但耐久性差，防雾效果持续时间短，易被洗去或擦掉。
因此，发明一种防雾持续效果好且耐冲洗性能好的防雾剂对防雾剂制备技术领域是很有必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前防雾剂的防雾效果不佳、有效时间短，耐冲洗性能不佳、易损失的缺陷，提供了一种耐冲洗防雾剂的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种耐冲洗防雾剂的制备方法为：
将预制混合液与聚甘油脂肪酸酯投入锥形瓶中振荡混合制得混合溶剂，将混合溶剂、甲基纤维素钠、聚丙烯醇投入烧杯中，将烧杯置于水浴温度为50～55℃的水浴锅中，用搅拌器以1000～1200r/min的转速混合搅拌2～3h即得耐冲洗防雾剂；
预制混合液的制备：
（1）将混合浆液、葡萄糖、沼气液、氯化钾、柠檬酸投入发酵罐中，将发酵罐置于温度为33～35℃的温室中，恒温静置5～7天，静置后投入烧杯中，将烧杯置于电阻加热套中，升高加热套温度至95～100℃，加热60～70min，制得发酵产物；
（2）将发酵产物与过硫酸铵粉末投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于水浴温度为50～60℃的水浴锅中，用搅拌装置以300～350r/min的转速恒温混合搅拌60～80min，制得氧化反应液，将氧化反应液、质量分数为10～15%的硫酸溶液和丙醇投入烧杯中；
（3）将烧杯置于水浴温度为45～50℃的水浴锅中，用搅拌器以600～700r/min的转速混合搅拌60～70min制得酯化反应液，将硅酸铝与酯化反应液与按质量比为1:20投入共混机中在温度为60～70℃和转速为1100～1200r/min的条件下混合50～70min制得预制混合液；
混合浆液的制备：
（1）将甘蔗渣与质量分数为8～10%的盐酸投入烧杯中，恒温浸泡60～80min，浸泡后过滤得到滤渣，将滤渣和质量分数为5～9%的氢氧化钠溶液按质量比为1:10投入反应釜中，用搅拌装置已300～400r/min的转速混合搅拌50～60min；
（2）搅拌后将反应釜密闭，向反应釜内充入氮气，升高反应釜内气压至1.2～1.6MPa，再升高反应釜内温度至130～150℃，恒温恒压反应50～60min制得反应浆液，向反应釜中加入大豆蛋白粉末，用搅拌装置以300～400r/min的转速混合搅拌45～55min，制得混合浆液。
预制混合液与聚甘油脂肪酸酯的质量比为10:1。
按重量份数计，混合溶剂为30～35份、甲基纤维素钠为2～3份、聚丙烯醇为1.0～1.2份。
预制混合液的制备中优选的按重量份数计，所述的混合浆液为50～55份、葡萄糖为4～6份、沼气液为5～7份、氯化钾为1.2～1.6份、柠檬酸为2～3份。
预制混合液的制备中发酵产物与过硫酸铵粉末的质量比为15:1。
预制混合液的制备中按重量份数计，所述的氧化反应液为30～34份、质量分数为10～15%的硫酸溶液为5～7份、丙醇为4～6份。
预制混合液的制备中硅酸铝与酯化反应液与的质量比为1:20。
混合浆液的制备中甘蔗渣与质量分数为8～10%的盐酸的质量比为1:5。
混合浆液的制备中向反应釜中加入的大豆蛋白粉末的质量为反应浆液质量的5～7%。
本发明的有益技术效果是：
（1）本发明首先将甘蔗渣与盐酸混合反应，反应后过滤得到滤渣，再将滤渣与碱液混合搅拌，搅拌后进行高温高压处理制得反应浆液，随后将反应浆液中加入大豆蛋白粉末混合搅拌制得混合浆液，然后将混合浆液与沼气液等物料混合进行发酵处理制得发酵产物，再将发酵产物与过硫酸铵混合反应制得氧化反应液，将氧化反应液与硫酸、丙醇混合高温反应制得酯化反应液，然后将酯化反应液与硅酸铝混合制得预制混合液，最后将预制混合液与聚甘油脂肪酸酯、甲基纤维素钠以及其它助剂混合搅拌得耐冲洗防雾剂，本发明将甘蔗渣进行酸碱液浸泡、高温高压处理和微生物发酵处理，使其中的纤维素、蔗糖等成分分离，纤维素、蔗糖等有机物在高温高压条件下得到一定程度的分解，生成分子量更小的糖分物质和纤维成分，并溶于随后生成的有机溶剂中，粘结防雾剂中各有效成分，使防雾剂在固化后能够形成更为紧密的、彼此粘结更加强力的结构，更能加强防雾剂对于外界基材的粘结作用，使防雾剂难以脱落，耐冲刷性能得到有效加强；
（2）本发明利用微生物发酵使纤维素、糖分等成分中生成大量的羧基、羟基自由基团，利用过硫酸铵氧化使有机成分中氧化生成大量的羧基基团，并在硫酸的催化条件下与丙醇发生酯化反应，生成酯类有机化合物，溶于防雾剂成分中，在防雾剂喷于玻璃等物质表面固化后，在基材表面生成膜层，这种膜层与水分子之间的接触角度较大，使水分子难以附着从而提高防雾效果，还能进一步加强防雾剂中各成分之间的粘结程度，使防雾剂的耐冲洗性能得到加强，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
将甘蔗渣与质量分数为8～10%的盐酸按质量比为1:5投入烧杯中，恒温浸泡60～80min，浸泡后过滤得到滤渣，将滤渣和质量分数为5～9%的氢氧化钠溶液按质量比为1:10投入反应釜中，用搅拌装置以300～400r/min的转速混合搅拌50～60min；搅拌后将上述反应釜密闭，向反应釜内充入氮气，升高反应釜内气压至1.2～1.6MPa，再升高反应釜内温度至130～150℃，恒温恒压反应50～60min制得反应浆液，向反应釜中加入反应浆液质量5～7%的大豆蛋白粉末，用搅拌装置以300～400r/min的转速混合搅拌45～55min，制得混合浆液；按重量份数计，将50～55份上述混合浆液、4～6份葡萄糖、5～7份沼气液、1.2～1.6份氯化钾、2～3份柠檬酸投入发酵罐中，将发酵罐置于温度为33～35℃的温室中，恒温静置5～7天，静置后投入烧杯中，将烧杯置于电阻加热套中，升高加热套温度至95～100℃，加热60～70min，制得发酵产物；将上述发酵产物与过硫酸铵粉末按质量比15:1投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于水浴温度为50～60℃的水浴锅中，用搅拌装置以300～350r/min的转速恒温混合搅拌60～80min，制得氧化反应液，按重量份数计，将30～34份氧化反应液、5～7份质量分数为10～15%的硫酸溶液和4～6份丙醇投入烧杯中；将上述烧杯置于水浴温度为45～50℃的水浴锅中，用搅拌器以600～700r/min的转速混合搅拌60～70min制得酯化反应液，将硅酸铝与酯化反应液按质量比为1:20投入共混机中在温度为60～70℃和转速为1100～1200r/min的条件下混合50～70min制得预制混合液；将上述预制混合液与聚甘油脂肪酸酯按质量比为10:1投入锥形瓶中振荡混合制得混合溶剂，按重量份数计，将30～35份混合溶剂、2～3份甲基纤维素钠、1.0～1.2份聚丙烯醇投入烧杯中，将烧杯置于水浴温度为50～55℃的水浴锅中，用搅拌器以1000～1200r/min的转速混合搅拌2～3h即得耐冲洗防雾剂。
实施例1
混合浆液的制备：
将甘蔗渣与质量分数为8%的盐酸按质量比为1:5投入烧杯中，恒温浸泡60min，浸泡后过滤得到滤渣，将滤渣和质量分数为5%的氢氧化钠溶液按质量比为1:10投入反应釜中，用搅拌装置以300r/min的转速混合搅拌50min；
搅拌后将上述反应釜密闭，向反应釜内充入氮气，升高反应釜内气压至1.2MPa，再升高反应釜内温度至130℃，恒温恒压反应50min制得反应浆液，向反应釜中加入反应浆液质量5%的大豆蛋白粉末，用搅拌装置以300r/min的转速混合搅拌45min，制得混合浆液；
预制混合液的制备：
按重量份数计，将50份上述混合浆液、4份葡萄糖、5份沼气液、1.2份氯化钾、2份柠檬酸投入发酵罐中，将发酵罐置于温度为33℃的温室中，恒温静置5天，静置后投入烧杯中，将烧杯置于电阻加热套中，升高加热套温度至95℃，加热60min，制得发酵产物；
将上述发酵产物与过硫酸铵粉末按质量比15:1投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于水浴温度为50℃的水浴锅中，用搅拌装置以300r/min的转速恒温混合搅拌60min，制得氧化反应液，按重量份数计，将30份氧化反应液、5份质量分数为10%的硫酸溶液和4份丙醇投入烧杯中；
将上述烧杯置于水浴温度为45℃的水浴锅中，用搅拌器以600r/min的转速混合搅拌60min制得酯化反应液，将硅酸铝与酯化反应液按质量比为1:20投入共混机中在温度为60℃和转速为1100r/min的条件下混合50min制得预制混合液；
耐冲洗防雾剂的制备：
将上述预制混合液与聚甘油脂肪酸酯按质量比为10:1投入锥形瓶中振荡混合制得混合溶剂，按重量份数计，将30份混合溶剂、2份甲基纤维素钠、1.0份聚丙烯醇投入烧杯中，将烧杯置于水浴温度为50℃的水浴锅中，用搅拌器以1000r/min的转速混合搅拌2h即得耐冲洗防雾剂。
实施例2
混合浆液的制备：
将甘蔗渣与质量分数为9%的盐酸按质量比为1:5投入烧杯中，恒温浸泡70min，浸泡后过滤得到滤渣，将滤渣和质量分数为7%的氢氧化钠溶液按质量比为1:10投入反应釜中，用搅拌装置以350r/min的转速混合搅拌55min；
搅拌后将上述反应釜密闭，向反应釜内充入氮气，升高反应釜内气压至1.4MPa，再升高反应釜内温度至140℃，恒温恒压反应55min制得反应浆液，向反应釜中加入反应浆液质量6%的大豆蛋白粉末，用搅拌装置以350r/min的转速混合搅拌50min，制得混合浆液；
预制混合液的制备：
按重量份数计，将52份上述混合浆液、5份葡萄糖、6份沼气液、1.4份氯化钾、2份柠檬酸投入发酵罐中，将发酵罐置于温度为34℃的温室中，恒温静置6天，静置后投入烧杯中，将烧杯置于电阻加热套中，升高加热套温度至97℃，加热65min，制得发酵产物；
将上述发酵产物与过硫酸铵粉末按质量比15:1投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于水浴温度为55℃的水浴锅中，用搅拌装置以320r/min的转速恒温混合搅拌70min，制得氧化反应液，按重量份数计，将32份氧化反应液、6份质量分数为12%的硫酸溶液和5份丙醇投入烧杯中；
将上述烧杯置于水浴温度为47℃的水浴锅中，用搅拌器以650r/min的转速混合搅拌65min制得酯化反应液，将硅酸铝与酯化反应液按质量比为1:20投入共混机中在温度为65℃和转速为1150r/min的条件下混合60min制得预制混合液；
耐冲洗防雾剂的制备：
将上述预制混合液与聚甘油脂肪酸酯按质量比为10:1投入锥形瓶中振荡混合制得混合溶剂，按重量份数计，将32份混合溶剂、2份甲基纤维素钠、1.1份聚丙烯醇投入烧杯中，将烧杯置于水浴温度为52℃的水浴锅中，用搅拌器以1100r/min的转速混合搅拌2.5h即得耐冲洗防雾剂。
实施例3
混合浆液的制备：
将甘蔗渣与质量分数为10%的盐酸按质量比为1:5投入烧杯中，恒温浸泡80min，浸泡后过滤得到滤渣，将滤渣和质量分数为9%的氢氧化钠溶液按质量比为1:10投入反应釜中，用搅拌装置以400r/min的转速混合搅拌60min；
搅拌后将上述反应釜密闭，向反应釜内充入氮气，升高反应釜内气压至1.6MPa，再升高反应釜内温度至150℃，恒温恒压反应60min制得反应浆液，向反应釜中加入反应浆液质量7%的大豆蛋白粉末，用搅拌装置以400r/min的转速混合搅拌55min，制得混合浆液；
预制混合液的制备：
按重量份数计，将55份上述混合浆液、6份葡萄糖、7份沼气液、1.6份氯化钾、3份柠檬酸投入发酵罐中，将发酵罐置于温度为35℃的温室中，恒温静置7天，静置后投入烧杯中，将烧杯置于电阻加热套中，升高加热套温度至100℃，加热70min，制得发酵产物；
将上述发酵产物与过硫酸铵粉末按质量比15:1投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于水浴温度为60℃的水浴锅中，用搅拌装置以350r/min的转速恒温混合搅拌80min，制得氧化反应液，按重量份数计，将34份氧化反应液、7份质量分数为15%的硫酸溶液和6份丙醇投入烧杯中；
将上述烧杯置于水浴温度为50℃的水浴锅中，用搅拌器以700r/min的转速混合搅拌70min制得酯化反应液，将硅酸铝与酯化反应液按质量比为1:20投入共混机中在温度为70℃和转速为1200r/min的条件下混合70min制得预制混合液；
耐冲洗防雾剂的制备：
将上述预制混合液与聚甘油脂肪酸酯按质量比为10:1投入锥形瓶中振荡混合制得混合溶剂，按重量份数计，将35份混合溶剂、3份甲基纤维素钠、1.2份聚丙烯醇投入烧杯中，将烧杯置于水浴温度为55℃的水浴锅中，用搅拌器以1200r/min的转速混合搅拌3h即得耐冲洗防雾剂。
对比例1：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少混合浆液。
对比例2：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少预制混合液。
对比例3：昆山某公司生产的耐冲洗防雾剂。
防雾效果测试：取少量实施例和对比例防雾剂涂于玻璃片上，于100℃烘干后，放于盛有开水的玻璃杯上方约10cm处并将涂有防雾剂的一面朝向玻璃杯内侧，5秒后，观察水蒸气下的防雾效果。
防雾持续时间测试：取实施例和对比例防雾剂涂于玻璃片上，将玻璃片在湿度为60%、温度为23℃的恒温恒湿箱内放置30天后，观察水蒸气下的防雾效果。
耐冲洗性测试：取少量实施例和对比例防雾剂涂于汽车挡风玻璃及汽车观后镜表面，喷涂完毕用擦拭布涂抹均匀即可，放置于雨天中雨水冲洗5天后，再进行上述防雾效果测试，观察防雾效果。
表1：防雾剂性能测定结果
检测项目 实例1 实例2 实例3 对比例1 对比例2 对比例3
防雾效果 玻璃片清楚透明，无雾珠产生 玻璃片清楚透明，无雾珠产生 玻璃片清楚透明，无雾珠产生 玻璃片明显雾珠 玻璃片轻微雾珠 玻璃片轻微雾珠
防雾持续效果（30天） 玻璃片清楚透明，无雾珠产生 玻璃片清楚透明，无雾珠产生 玻璃片清楚透明，无雾珠产生 玻璃片明显雾珠 玻璃片轻微雾珠 玻璃片轻微雾珠
耐水冲洗 玻璃片清楚透明，无雾珠产生 玻璃片清楚透明，无雾珠产生 玻璃片清楚透明，无雾珠产生 玻璃片轻微雾珠 玻璃片明显雾珠 玻璃片轻微雾珠
综合上述，从表1可以看出本发明的耐冲洗防雾剂防雾效果好，防雾持续性好，30天后，仍具有很好的防雾效果，耐冲洗性能好，用雨水冲洗5天后防雾效果保持不变，具有广阔的应用前景。
以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种耐冲洗防雾剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
将预制混合液与聚甘油脂肪酸酯投入锥形瓶中振荡混合制得混合溶剂，将混合溶剂、甲基纤维素钠、聚丙烯醇投入烧杯中，将烧杯置于水浴温度为50～55℃的水浴锅中，用搅拌器以1000～1200r/min的转速混合搅拌2～3h即得耐冲洗防雾剂；
所述的预制混合液的具体制备步骤为：
（1）将混合浆液、葡萄糖、沼气液、氯化钾、柠檬酸投入发酵罐中，将发酵罐置于温度为33～35℃的温室中，恒温静置5～7天，静置后投入烧杯中，将烧杯置于电阻加热套中，升高加热套温度至95～100℃，加热60～70min，制得发酵产物；
（2）将发酵产物与过硫酸铵粉末投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于水浴温度为50～60℃的水浴锅中，用搅拌装置以300～350r/min的转速恒温混合搅拌60～80min，制得氧化反应液，将氧化反应液、质量分数为10～15%的硫酸溶液和丙醇投入烧杯中；
（3）将烧杯置于水浴温度为45～50℃的水浴锅中，用搅拌器以600～700r/min的转速混合搅拌60～70min制得酯化反应液，将硅酸铝与酯化反应液与按质量比为1:20投入共混机中在温度为60～70℃和转速为1100～1200r/min的条件下混合50～70min制得预制混合液；
所述的混合浆液的具体制备步骤为：
（1）将甘蔗渣与质量分数为8～10%的盐酸投入烧杯中，恒温浸泡60～80min，浸泡后过滤得到滤渣，将滤渣和质量分数为5～9%的氢氧化钠溶液按质量比为1:10投入反应釜中，用搅拌装置已300～400r/min的转速混合搅拌50～60min；
（2）搅拌后将反应釜密闭，向反应釜内充入氮气，升高反应釜内气压至1.2～1.6MPa，再升高反应釜内温度至130～150℃，恒温恒压反应50～60min制得反应浆液，向反应釜中加入大豆蛋白粉末，用搅拌装置以300～400r/min的转速混合搅拌45～55min，制得混合浆液。
2.根据权利要求1所述的一种耐冲洗防雾剂的制备方法，其特征在于：所述的预制混合液与聚甘油脂肪酸酯的质量比为10:1。
3.根据权利要求1所述的一种耐冲洗防雾剂的制备方法，其特征在于：优选的按重量份数计，所述的混合溶剂为30～35份、甲基纤维素钠为2～3份、聚丙烯醇为1.0～1.2份。
4.根据权利要求1所述的一种耐冲洗防雾剂的制备方法，其特征在于：预制混合液的具体制备步骤（1）中优选的按重量份数计，所述的混合浆液为50～55份、葡萄糖为4～6份、沼气液为5～7份、氯化钾为1.2～1.6份、柠檬酸为2～3份。
5.根据权利要求1所述的一种耐冲洗防雾剂的制备方法，其特征在于：预制混合液的具体制备步骤（2）中所述的发酵产物与过硫酸铵粉末的质量比为15:1。
6.根据权利要求1所述的一种耐冲洗防雾剂的制备方法，其特征在于：预制混合液的具体制备步骤（2）中优选的按重量份数计，所述的氧化反应液为30～34份、质量分数为10～15%的硫酸溶液为5～7份、丙醇为4～6份。
7.根据权利要求1所述的一种耐冲洗防雾剂的制备方法，其特征在于：预制混合液的具体制备步骤（3）中所述的硅酸铝与酯化反应液与的质量比为1:20。
8.根据权利要求1所述的一种耐冲洗防雾剂的制备方法，其特征在于：混合浆液的具体制备步骤（1）中所述的甘蔗渣与质量分数为8～10%的盐酸的质量比为1:5。
9.根据权利要求1所述的一种耐冲洗防雾剂的制备方法，其特征在于：混合浆液的具体制备步骤（2）中所述的向反应釜中加入的大豆蛋白粉末的质量为反应浆液质量的5～7%。
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