CN111087975B - 玻璃防雾防霜剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种玻璃防雾防霜剂及其制备方法，本发明的玻璃防雾防霜剂的化学组分按质量百分比计包括：复合表面活性剂1‑10％，聚乙二醇1‑10％，甘油1‑10％，聚乙烯醇0.1‑1％，乳化剂0.1‑1％，余量为乙醇和水的混合溶液。本发明所述的玻璃防雾防霜剂，无色透明不易浑浊，不仅具有防雾功能，而且具有防霜功能，且防雾防霜效果持久，可保持60天以上的防雾防霜效果，其腐蚀性小，且无毒无害不会损害人体健康，还容易清洗，具有较好的实用性。

Description

玻璃防雾防霜剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及玻璃防雾剂技术领域，特别涉及一种玻璃防雾防霜剂。同时，本发明还涉及该玻璃防雾防霜剂的制备方法。

背景技术

具有汽车驾驶经验的人都知道，当天气比较冷时，车内的水蒸气会在前后挡风玻璃和侧窗玻璃内侧凝结形成小水滴，也即形成雾，阻碍驾驶员的视线，容易引发交通事故，这种起雾现象在下雨天和冬季尤为明显。为了防止起雾，人们研发了汽车玻璃防雾剂，将其喷涂在汽车玻璃内侧，并涂抹均匀，便可起到防雾的作用。

现有的汽车玻璃防雾剂虽已实现市场化，但产品质量良莠不齐，其中部分较好的防雾剂具有防雾功能，但不具备防霜功能。在我国北方的冬季，车内的水蒸气在挡风玻璃内侧凝结成小冰粒，也即形成霜，这种现象对冬季在户外停放的汽车尤为明显，再次启动汽车时，需开空调加热很长时间才能融化，费时费力。

关于汽车玻璃防雾防霜剂，虽已有个别专利报道，但并未能市场化，从各大网站搜索，目前并没有汽车玻璃防雾防霜剂在售，而汽车玻璃防雾剂，却有几百家商铺在销售。玻璃防雾防霜剂未能市场化的根本原因是产品存在缺陷，不能满足用户的实际需求。

已经市场化的玻璃防雾剂，以及仅在文献报道中的防雾防霜剂，主要存在以下几个方面问题：

1、按照现有专利配制的汽车玻璃防雾防霜剂，效果持续时间短，防雾效果3-7天、防霜效果1-2天，在冬季，用户如想得到持续的防雾防霜效果，需要每天(最多隔天)喷涂一次防雾防霜剂，费时费力。

2、现有防雾防霜剂的腐蚀性和毒性较大，一是腐蚀汽车内饰，二是使驾乘者长期接触这种喷涂环境，对身体的伤害也较大。

3、防雾防霜剂兼具防雾、防霜两种功能，其相应的有效化学组分种类较多，产品外观会比较浑浊，而且在储藏过程中会分层或产生沉淀，影响产品的使用。不仅按现有专利制备的防雾防霜剂存在此问题，而且从各大网站购买的多种品牌的防雾剂，都存在这个问题。其突出的表现是产品使用不透明包装掩人耳目，并且在使用说明中明确指出“使用前请充分摇匀”的字样。

4、网上销售的标称纳米科技的防雾剂产品，虽然防雾效果不错，产品标称1个月，然而实际测定效果可持续20天左右，且现有玻璃防雾剂对玻璃的附着作用太强，在其功能失效后不易清洗，容易在玻璃上形成长期残留。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种玻璃防雾防霜剂，以克服以上技术问题之一，而且具有较好的实用性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种玻璃防雾防霜剂，所述玻璃防雾防霜剂的化学组分按质量百分比计包括：

进一步的，所述玻璃防雾防霜剂的化学组分按质量百分比计包括：

进一步的，所述复合表面活性剂由阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂复配而成，且所述阴离子表面活性剂、所述阳离子表面活性剂和所述非离子表面活性剂的质量配比为0.9～1.1：0.9～1.1:0.9～1.1。

进一步的，所述阴离子表面活性剂采用烷基苯磺酸钠、烷基硫酸钠和硬脂酸钠中的至少一种。

进一步的，所述阳离子表面活性剂采用油酰乙醇胺、烷基三甲基氯化铵、烷基三甲基溴化铵中的至少一种。

进一步的，所述非离子表面活性剂采用椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、月桂醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。

进一步的，所述乙醇和所述水的质量配比为3～4:1，所述水采用去离子水。

进一步的，所述聚乙烯醇采用超低聚合度聚乙烯醇，所述乳化剂采用OP10。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

(1)具有较好的性状，各组分相容性好，产品外观为均一的无色透明液体，长期存放性能稳定，仍保持无色透明状态，不沉淀、不浑浊且不分层。

(2)不仅具有防雾功能，而且具有防霜功能，且防雾防霜效果持久，可保持60天以上的防雾防霜效果。

(3)各化学组分无腐蚀性，无毒无害，不会引起环境污染且不会损害人体健康，产品符合GB/T 30512-2014《汽车禁用物质要求》。

(4)各化学组分均能溶于水，失效后可用50℃热水洗净，容易清洗且不会在汽车玻璃内侧产生长期残留。

本发明通过各化学组分以及各组分占比的合理调配，并利用各化学组分间的相互作用，有效组分用量少，且使制备的玻璃防雾防霜剂具有较好的综合性能。

各化学组分中：

复合表面活性剂为主要的防雾组分，主要用来实现防雾功能，其可配合下述的成膜剂，在玻璃内侧形成亲水膜，从而起到防雾作用。优选的具体实施方式中，复合表面活性剂采用阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂等多种表面活性剂按照0.9～1：0.9～1:0.9～1的比例复配而成，可更好的与其他化学组分配合，从而提高防雾效果。

聚乙二醇和甘油为主要的防霜组分，主要用来实现防霜功能，这两种化学组分无腐蚀性，无毒性，并且可与下述的成膜剂配合，在玻璃内侧形成防霜膜，起到防霜作用。

聚乙烯醇主要用作成膜剂，其为高分子化和物，形成的薄膜具有持续时间长的特点，并且，聚乙烯醇可较好的与防雾组分和防霜组分相互作用，使防雾组分和防霜组分能够较好的附着在聚乙烯醇形成的薄膜上，从而起到长达60天以上的防雾防霜效果。聚乙烯醇优选超低聚合度的聚乙烯醇，其在具有较好的成膜效果的同时，具有较好的水溶性，可快速溶于50℃左右的热水，因而，在防雾防霜膜失效后，使用者可用50℃左右的热水快速擦除，且不会在玻璃内侧形成残留，而50℃左右的水温也是比较舒适的温度，方便操作。

乳化剂的主要作用是使各化学组分混合组成的混合液的性状保持稳定，本发明中乳化剂优选为OP10，其具有较好的亲水亲油平衡值(HLB值)，可使产品始终保持均一的透明溶液状态，长久存放不会改变性状，并且OP10可起到类似粘接剂的作用，其可将防雾组分和防霜组分稳固的锚固到成膜剂上，从而使制备成的防雾防霜剂在使用过程中，长期起到防雾防霜的效果。

乙醇和水主要用作基础溶剂，其可减少其它相对价格较高的化学组分的用量，降低制备的溶液体系的体系粘度，有利于喷涂，在防雾防霜剂喷涂于玻璃表面后，乙醇和水作为离去组分，挥发在空气中，不会引起环境污染。

同时，本发明还涉及该玻璃防雾防霜剂的制备方法，包括以下制备步骤：

S1：准备水并升温至60±5℃，搅拌过程中逐渐加入聚乙烯醇，使聚乙烯醇充分溶解到水中，制得聚乙烯醇和水的混合溶液；

S2：准备乙醇和去离子水的混合溶液，升温至50℃，搅拌过程中逐渐加入步骤S1制备的聚乙烯醇和水的混合溶液，搅拌至混合均匀；

S3：将步骤S2制备的混合溶液降温至30℃以下，逐渐加入计量的乳化剂，搅拌至混合均匀；

S4：将步骤S3制备的混合溶液保持温度20-30℃，逐渐加入计量的聚乙二醇，搅拌至混合均匀；

S5：将步骤S4制备的混合溶液保持温度20-30℃，逐渐加入计量的甘油，搅拌至混合均匀；

S6：将步骤S5制备的混合溶液保持温度20-30℃，逐渐加入计量的复合表面活性剂，搅拌至混合均匀。

进一步的，于步骤S1前还有如下步骤：

S0：将聚合度为350以上的聚乙烯醇，溶于90℃的热水中，用高速剪切机剪切后喷雾造粒，得到聚乙烯醇粉末颗粒；用50-55℃的热水溶解该聚乙烯醇粉末颗粒，过滤掉不能被溶解的聚乙烯醇，并将过滤后的溶液喷雾造粒，制得聚合度为超低聚合度聚乙烯醇。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合实施例来详细说明本发明。

本实施例涉及一种玻璃防雾防霜剂，其具有较好的防雾防霜功能，防雾防霜效果持久，且具有较好的综合性能。

基于以上的设计思想，本实施例的玻璃防雾防霜剂的化学组分主要包括复合表面活性剂，聚乙二醇，甘油，聚乙烯醇，乳化剂，乙醇和水。以上化学组分中，乙醇和水为溶剂，在本玻璃防雾防霜剂喷覆于玻璃表面后，乙醇和水会挥发掉，玻璃上残留的其余化学组分会在玻璃的表面形成薄膜，起到防雾防霜的功能。

由于化学组分同时包括防雾组分和防霜组分，因而各种化学组分之间的相容作用显得很重要，如果处理不好，则容易出现浑浊，或者防雾防霜效果差，或者防雾防霜持续时间短。

因而优选的具体实施方式中，各主要化学组分按质量百分比计包括复合表面活性剂1-10％，优选的数值范围为4-6％；聚乙二醇1-10％，优选的数值范围为2-4％，甘油1-10％，优选的数值范围为4-6％；聚乙烯醇0.1-1％，优选的数值范围为0.2-0.3％，乳化剂0.1-1％，优选的数值范围为0.2-0.5％，余量为乙醇和水的混合溶液。

在此还需说明的是，以上化学组分中，复合表面活性剂由阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂按一定比例复配而成，且阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂的质量配比为0.9～1：0.9～1:0.9～1。

具体来讲，阴离子表面活性剂优选采用烷基苯磺酸钠或烷基硫酸钠或硬脂酸钠，或是其中任意两者或三者的混合物，阳离子表面活性剂优选采用油酰乙醇胺或烷基三甲基氯化铵或烷基三甲基溴化铵，或是其中任意两者或三者的混合物，非离子表面活性剂优选采用椰子油脂肪酸二乙醇酰胺或月桂醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚，或是其中任意两者或三者的混合物。

聚乙烯醇优选采用超低聚合度聚乙烯醇，在这所指的超低聚合度聚乙烯醇是按下述的制备方法制得的，聚合度约50-200的聚乙烯醇，最优聚合度为50-100。前述的乳化剂优选采用OP10，乙醇和水的质量配比优选为3～4:1，且水优选采用去离子水。

同时，本发明还提供了该玻璃防雾防霜剂的制备方法，其包括如下步骤：

1、制备超低聚合度的聚乙烯醇

将市售的低分子量聚乙烯醇(平均分子量16000～20000，聚合度范围约350～450)，溶解于90℃的热水中，制成20％的聚乙烯醇水溶液。用高速剪切机剪切1h，得到分子量更小的聚乙烯醇水溶液。将该溶液喷雾造粒，得到聚乙烯醇粉末颗粒A。

分别用不同温度的水溶解该聚乙烯醇颗粒A，可以得到不同聚合度的聚乙烯醇。比如，用50℃的热水去溶解聚乙烯醇粉末，聚合度小于100(大约值)的聚乙烯醇将被溶解，而聚合度大于100(大约值)的聚乙烯醇不能被溶解，此时过滤掉不能溶解的聚乙烯醇，即可得到聚合度约为50-100的聚乙烯醇溶液，将该溶液喷雾造粒，即可得到聚合度约为50-100的聚乙烯醇。

同样的方法，用55℃的热水去溶解聚乙烯醇粉末A，最后可以得到聚合度约为50-200的聚乙烯醇，也即前述的超低聚合度的聚乙烯醇。

2、制备复合表面活性剂

将计量的阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂按照特定的比例加入高速均质机中，均质5min，形成均一的粘稠状液体。

3、制备玻璃防雾防霜剂

S1：2％聚乙烯醇水溶液的配制

取质量比为98份的去离子水，放入搅拌釜中，升温至60±5℃，在不断搅拌的前提下，分批次小量的加入指定聚合度的聚乙烯醇(总量为2份)，待加入完毕后，继续搅拌，并保温60±5℃，30min，使聚乙烯醇充分溶解到水中，形成无色透明的微粘液体。

S2：在搅拌釜中加入计量的乙醇和去离子水，升温至50℃，在不断搅拌的前提下，逐渐滴入计量的步骤S1中制备的聚乙烯醇水溶液，滴加完毕后，继续搅拌，并保温50℃，30min，使聚乙烯醇充分溶解到乙醇和水形成的溶剂中；

S3：降温至30℃以下，逐渐加入计量的OP10，加入完毕后搅拌10min，使乳化剂OP10与成膜剂聚乙烯醇较好的结合；

S4：保持温度20-30℃，逐渐加入计量的聚乙二醇，加入完毕后搅拌10min，使聚乙二醇通过乳化剂与成膜剂结合；

S5：保持温度20-30℃，逐渐加入计量的甘油，加入完毕后搅拌10min，使甘油通过乳化剂与成膜剂结合；

S6：保持温度20-30℃，逐渐加入计量的步骤S2中制备的复合表面活性剂，加入完毕后搅拌10min，使复合表面活性剂通过乳化剂与成膜剂结合；

通过以上步骤，形成无色透明的防雾防霜剂。

本发明的玻璃防雾防霜剂，使用方法如下(以下以将其喷涂于汽车前挡风玻璃内侧为例进行说明)：

清洗玻璃内表面并晾干，将制备的玻璃防雾防霜剂产品装置于现有的喷雾瓶中，按压喷雾瓶上的瓶盖，将产品喷到玻璃上，喷施时，喷嘴距离玻璃内表面5～10cm，每按压一次，产品会在玻璃上形成一个直径小于10cm的圆形斑点(在此称其为喷点)，通过喷施，在玻璃上形成喷点点阵，喷点中心距离玻璃边缘10～15cm，相邻喷点中心间距15～25cm，随后用干燥的丝光毛巾反复擦拭，直至涂抹均匀，自然晾干。

以下将参照下列各表中的制备例来说明本发明的玻璃防雾防霜剂的性能和效果。在此需要说明的是，下列各表中各化学组分添加量按质量百分比计。

首先来参照表1各制备例的试验结果，表1中将聚乙二醇、甘油、聚乙烯醇、OP10、乙醇和去离子水定量的基础上，分析阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂占比不同的情况下对防雾效果的影响：

表1：

分析表1数据可知，阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂的最佳质量配比为1:1:1。

接下来参照表2各制备例的试验结果，在将复合表面活性剂、聚乙二醇、甘油、OP10、乙醇和去离子水定量的基础上，选用质量百分比0.3％的不同聚合度的聚乙烯醇，表2中聚乙烯醇的对应数值为聚合度的数值范围，其余化学组分的数值为质量占比，来分析最终产品对防雾防霜效果的影响。

表2：

表2证明，温度越高，擦除效果越好，在25℃时，都不能擦除，说明聚乙烯醇成膜的稳定性较好，在50℃时，聚合度小于200的聚乙烯醇膜大部分可以被擦除，而聚合度50-100的可以被完全擦除。用50℃的热水擦除是比较容易实现的条件，所以，选择50～100聚合度最优，50℃时擦除效果最佳。

接下来参照表3各制备例的试验结果，在将复合表面活性剂、聚乙二醇、甘油、聚乙烯醇、OP10定量的基础上，调配乙醇和去离子水的配比，来分析最终产品对防雾防霜效果的影响。

表3：

由表3数据可知，乙醇和去离子水的最佳配比为3～4:1。

接下来参照表4各制备例及对比例的试验结果，对比例1为购买的标称纳米科技的具有防雾功能(无防霜功能)的产品(“爱丽新纳米防雾”)，对比例1的放置时间参照产品包装的生产日期计算，对比例2为按照专利文献，公开号CN102994047A制备的具有防雾防霜功能的产品。

表4：

经过上表数据分析可知，本发明的玻璃防雾防霜剂综合性能良好，主要表现在以下方面：产品性状稳定(清澈透明)、防雾防霜效果好、防雾防霜效果持久、防雾防霜膜性能稳定(25℃不易被擦除)、易清洗无残留(50℃易被擦除)。

为了测试防雾防霜膜的持久性，表2和表4中特设置有擦除实验，擦除方法如下：

将洁净的丝光毛巾，浸泡到相应温度的水中，捞出，迅速用手拧至不滴水，并在喷涂有防雾防霜剂产品的玻璃上往返擦拭3次，然后检测擦除效果，擦除结果可参见相应的表格。

本发明的玻璃防雾防霜剂，当汽车玻璃的温度小于车内含湿空气的露点时，车内的水蒸气在玻璃内侧凝结成较为均匀的一层水膜，这层水膜不是小水滴，因而并不是雾，其对驾驶员的视线影响不大，因而可以起到防雾效果。

除了在0℃以上具有防雾功能，本发明的玻璃防雾防霜剂在玻璃温度低于0℃时，还具有防霜功能，且在-18℃时仍具有较好的防霜效果，主要原因在于化学组分中的聚乙二醇和甘油，有效降低本玻璃防雾防霜剂的冰点，因而水蒸气在低于0℃时不会在玻璃内侧形成冰粒，而是形成水膜，不影响驾驶员的视线。

本发明的玻璃防雾防霜剂，防雾防霜效果持久，可保持至少2个月的防雾防霜效果。此外，本发明的玻璃防雾防霜剂颜色透明不易浑浊，其腐蚀性小，且无毒无害，不会损害人体健康，还容易清洗，成本较低(从配方表中可以看出，所采用的原料市场价格均不高，而且价格更低的乙醇和去离子水的用量最大，最优配比中可达到80％以上，因此，本发明的原料成本低)，具有较好的实用性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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)

1.一种玻璃防雾防霜剂，其特征在于，所述玻璃防雾防霜剂的化学组分按质量百分比计包括：

复合表面活性剂 1-10%

聚乙二醇 1-10%

甘油 1-10%

聚乙烯醇 0.1-1%

乳化剂 0.1-1%

乙醇和水的混合溶液 余量；

所述聚乙烯醇采用50-55℃的热水萃取得到；所述聚乙烯醇的聚合度是50-200；

所述复合表面活性剂由阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂复配而成，且所述阴离子表面活性剂、所述阳离子表面活性剂和所述非离子表面活性剂的质量配比为0.9~1.1：0.9~1.1:0.9~1.1。

2.根据权利要求1所述的玻璃防雾防霜剂，其特征在于，所述玻璃防雾防霜剂的化学组分按质量百分比计包括：

复合表面活性剂 4-6%

聚乙二醇 2-4%

甘油 4-6%

聚乙烯醇 0.2-0.3%

乳化剂 0.2-0.5%

乙醇和水的混合溶液 余量。

3.根据权利要求1所述的玻璃防雾防霜剂，其特征在于：所述阴离子表面活性剂采用烷基苯磺酸钠、烷基硫酸钠和硬脂酸钠中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的玻璃防雾防霜剂，其特征在于：所述阳离子表面活性剂采用油酰乙醇胺、烷基三甲基氯化铵、烷基三甲基溴化铵中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的玻璃防雾防霜剂，其特征在于：所述非离子表面活性剂采用椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、月桂醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的玻璃防雾防霜剂，其特征在于：所述乙醇和所述水的质量配比为3~4:1，所述水采用去离子水。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的玻璃防雾防霜剂，其特征在于：所述乳化剂采用OP10。

8.一种如权利要求1-7中任一项所述的玻璃防雾防霜剂的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

S1：准备水并升温至60±5℃，搅拌过程中逐渐加入聚乙烯醇，使聚乙烯醇充分溶解到水中，制得聚乙烯醇和水的混合溶液；

S2：准备乙醇和去离子水的混合溶液，升温至50℃，搅拌过程中逐渐加入步骤S1制备的聚乙烯醇和水的混合溶液，搅拌至混合均匀；

S3：将步骤S2制备的混合溶液降温至30℃以下，逐渐加入计量的乳化剂，搅拌至混合均匀；

S4：将步骤S3制备的混合溶液保持温度20-30℃，逐渐加入计量的聚乙二醇，搅拌至混合均匀；

S5：将步骤S4制备的混合溶液保持温度20-30℃，逐渐加入计量的甘油，搅拌至混合均匀；

S6：将步骤S5制备的混合溶液保持温度20-30℃，逐渐加入计量的复合表面活性剂，搅拌至混合均匀。

9.根据权利要求8所述的玻璃防雾防霜剂的制备方法，其特征在于，于步骤S1前还有如下步骤：

S0：将聚合度为350以上的聚乙烯醇，溶于90℃的热水中，用高速剪切机剪切后喷雾造粒，得到聚乙烯醇粉末颗粒；用50-55℃的热水溶解该聚乙烯醇粉末颗粒，过滤掉不能被溶解的聚乙烯醇，并将过滤后的溶液喷雾造粒，制得聚合度为超低聚合度聚乙烯醇。