CN112625590A - 一种uv固化的含羟基铵盐的氨基甲酸酯丙烯酸酯防雾涂层的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种UV固化的含羟基铵盐的氨基甲酸酯丙烯酸酯防雾涂层的制备方法，属于丙烯酸酯的制备技术领域。本发明合成了一种带铵盐的单体，进而将其引入到氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物中，产物中含有亲水性的羟基和季铵盐，提供了良好的亲水性，带来优异的防雾效果，且防雾耐久性佳，实施方法简单且固化时间短，实现了高效的工艺产量。可广泛应用于建筑玻璃、汽车玻璃、光学器件等对防雾效果要求较高的领域。

Description

一种UV固化的含羟基铵盐的氨基甲酸酯丙烯酸酯防雾涂层的 制备方法
技术领域
本发明涉及一种UV固化的含羟基铵盐的氨基甲酸酯丙烯酸酯防雾涂层的制备方法，属于丙烯酸酯的制备技术领域。
背景技术
目前人们对防雾涂料的兴趣日益增加，当空气温度与露点之间的差异通常小于2.5℃时，会发生起雾的现象，这样限制了光的传输和光学效率。在日常生活中使用的光学材料上经常发生这种现象，例如浴室镜、眼镜、安全眼镜、泳镜、挡风玻璃、相机镜头和滑雪板以及分析和医疗仪器。为了克服这种困境，由此提出了一种在基材表面上进行防雾处理的方法。
带有亲水性功能的有机涂料，一般含有羟基或羧基氨基等亲水性基团，可以提供良好的亲水性。含铵盐的氨基甲酸酯丙烯酸酯，能够提供亲水性的羟基和季铵盐，可降低水滴的接触角，具有优异的防雾功能和机械性能。
发明内容
本发明的目的是克服上述不足之处，提供一种UV固化的含羟基铵盐的氨基甲酸酯丙烯酸酯防雾涂层的制备方法，带来优异的防雾效果，且防雾耐久性佳，实施方法简单且固化时间短，实现了高效的工艺产量。
本发明的技术方案，一种UV固化的含羟基铵盐的氨基甲酸酯丙烯酸酯防雾涂层的制备方法，步骤为：
（1）铵盐单体的合成：将乙醇胺添加到反应容器中，在搅拌状态下加热；加入碳十二至十四烷基缩水甘油醚，并将混合物加热反应；将硫酸二甲酯和甲基乙基酮滴加到搅拌的混合物中，保持温度反应，得到铵盐单体AS；
（2）具有铵盐的氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物的制备：在搅拌状态下，加入二异氰酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯PETA，向溶液中滴加催化剂，搅拌反应；将甲基乙基酮MEK和步骤（1）所得铵盐单体AS加入上述反应产物中，保持温度反应，制得可UV固化的具有铵盐的氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物UV-UAO；
（3）可UV固化的防雾聚合物的制备：将步骤（2）制备的UV-UAO与反应性稀释剂和光引发剂均匀混合，即制备得到可UV固化的防雾聚合物；
（4）防雾涂层的制备：将步骤（3）制备所得防雾聚合物涂覆在载体上，然后对其进行UV固化，制得UV固化的具有铵盐的氨基甲酸酯丙烯酸酯防雾涂层。
进一步地，步骤（2）中所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的至少一种；所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯TDI、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI中的至少一种。
进一步地，步骤（3）所述光引发剂为光引发剂1173或光引发剂184；反应性稀释剂为季戊四醇三丙烯酸酯PETA和/或季戊四醇六丙烯酸酯DPHA。
进一步地，步骤（1）具体为：将10.16-10.40g乙醇胺添加到装有水浴，温度计，回流冷凝器，滴液漏斗和磁力搅拌棒的250mL三颈烧瓶中，在搅拌状态下加热至60-65℃；加入86.55-87.27g碳十二至十四烷基缩水甘油醚，并将混合物在65-70℃下反应2-2.5h；将20.9g-21.4g硫酸二甲酯和29.8-30.2g甲基乙基酮滴加到搅拌的混合物中，保持温度在55-60℃，反应2-3h，得到铵盐单体。
进一步地，步骤（2）具体为：在搅拌状态下，在10-13℃下加入34.5-36.6g二异氰酸酯和100-106.3g PETA，向溶液中滴加2-3滴催化剂；加完后，将混合物在10-12℃下搅拌4-5h；然后，将20-25mL甲基乙基酮MEK和步骤（1）制备的96.2-102.2g AS单体加入上述反应产物中，同时保持温度在18-20℃，反应4-5h，制得可UV固化的具有铵盐的氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物UV-UAO。
进一步地，步骤（3）具体为：取4-6g步骤（2）制备的UV-UAO与10-13g反应性稀释剂和0.75-0.8g光引发剂均匀混合，即制备得到可UV固化的防雾聚合物。
进一步地，步骤（4）具体为：使用棒涂器将20µm厚步骤（3）制得的防雾聚合物涂覆在载玻片上，然后将样片进行UV光固化45s-1min，制得具有铵盐的氨基甲酸酯丙烯酸酯防雾涂层。
本发明合成了一种带铵盐的单体，进而将其引入到氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物中，产物中含有亲水性的羟基和季铵盐，提供了良好的亲水性，带来优异的防雾效果，且防雾耐久性佳，实施方法简单且固化时间短，实现了高效的工艺产量。
本发明的有益效果：本发明通过上述反应，得到亲水并且可UV固化的具有铵盐的氨基甲酸酯丙烯酸酯防雾涂层，UV-UAO的亲水性羟基和季铵盐可为涂膜提供出色的防雾性能，这两个基团均能吸收表面层上的水，并且该亲水性表面可降低水滴的接触角，提供良好的润湿性和防雾性能，出色的防雾耐久性，在配方中添加UV-UAO可提高表面的固化程度。可广泛应用于建筑玻璃、汽车玻璃、光学器件等对防雾效果要求较高的领域。
附图说明
图1为涂层的防雾性能检测示意图。
a、未喷涂；b、喷涂。
具体实施方式
实施例1
（1）铵盐单体的合成：将10.16 g（0.166 mol）乙醇胺添加到装有水浴，温度计，回流冷凝器，滴液漏斗和磁力搅拌棒的250 mL三颈烧瓶中，并在搅拌下加热至60℃。缓慢加入86.55g（0.357mol）碳十二至十四烷基缩水甘油醚，并将混合物在70℃下反应2h。将20.9g（0.166mol）硫酸二甲酯和29.8g（0.4138mol）甲基乙基酮滴加到搅拌的混合物中，同时保持温度在60℃，反应3h，得到铵盐单体。
（2）具有铵盐的氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物的制备：在搅拌状态下，在10℃下加入34.5g IPDI（0.16mol）和100g PETA（0.32mol），滴加0.02g（0.0001mol）二月桂酸二丁基锡（DTBDL）。加完后，将混合物在10℃下搅拌4h。然后，将甲基乙基酮20mL和96.2g AS单体（0.16mol）加入上述反应产物中，保持温度在20℃，反应4h，制得UV-UAO。
（3）可UV固化的防雾聚合物的制备：将步骤（2）制备的5g UV-UAO（0.0067mol）与反应性稀释剂8.5g PETA（0.0285mol）和1.5gDPHA（0.0026mol）的混合物和0.75g光引发剂1173（0.00457mol）均匀混合，即制备得到可UV固化的防雾聚合物。
（4）防雾涂层的制备：使用棒涂器将20µm厚的防雾聚合物涂覆在载玻片上，避光室温放置备用，然后将样片进行UV光固化，制得具有铵盐的氨基甲酸酯丙烯酸酯防雾涂层。
对载体右侧进行喷涂，具体结果如图1所示。从图中可知，未涂有氨基甲酸酯丙烯酸酯防雾涂层的区域表面产生雾气，影响了其能见性能，涂有氨基甲酸酯丙烯酸酯防雾涂层的区域没有形成水雾，这是由于在亲水性表面上形成了一层连续的水薄膜，表现出优异的防雾性能。

Claims (7)

1.一种UV固化的含羟基铵盐的氨基甲酸酯丙烯酸酯防雾涂层的制备方法，其特征在于步骤为：
（1）铵盐单体的合成：将乙醇胺添加到反应容器中，在搅拌状态下加热；加入碳十二至十四烷基缩水甘油醚，并将混合物加热反应；将硫酸二甲酯和甲基乙基酮滴加到搅拌的混合物中，保持温度反应，得到铵盐单体AS；
（2）具有铵盐的氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物的制备：在搅拌状态下，加入二异氰酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯PETA，向溶液中滴加催化剂，搅拌反应；将甲基乙基酮MEK和步骤（1）所得铵盐单体AS加入上述反应产物中，保持温度反应，制得可UV固化的具有铵盐的氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物UV-UAO；
（3）可UV固化的防雾聚合物的制备：将步骤（2）制备的UV-UAO与反应性稀释剂和光引发剂均匀混合，即制备得到可UV固化的防雾聚合物；
（4）防雾涂层的制备：将步骤（3）制备所得防雾聚合物涂覆在载体上，然后对其进行UV固化，制得UV固化的具有铵盐的氨基甲酸酯丙烯酸酯防雾涂层。
2.根据权利要求1所述UV固化的含羟基铵盐的氨基甲酸酯丙烯酸酯防雾涂层的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的至少一种；所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯TDI、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯MDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI中的至少一种。
3.根据权利要求1所述UV固化的含羟基铵盐的氨基甲酸酯丙烯酸酯防雾涂层的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述光引发剂为光引发剂1173或光引发剂184；反应性稀释剂为季戊四醇三丙烯酸酯PETA和/或季戊四醇六丙烯酸酯DPHA。
4.根据权利要求1所述UV固化的含羟基铵盐的氨基甲酸酯丙烯酸酯防雾涂层的制备方法，其特征在于：步骤（1）具体为：将10.16-10.40g乙醇胺添加到装有水浴，温度计，回流冷凝器，滴液漏斗和磁力搅拌棒的250mL三颈烧瓶中，在搅拌状态下加热至60-65℃；加入86.55-87.27g碳十二至十四烷基缩水甘油醚，并将混合物在65-70℃下反应2-2.5h；将20.9-21.4g硫酸二甲酯和29.8-30.2g甲基乙基酮滴加到搅拌的混合物中，保持温度在55-60℃，反应2-3h，得到铵盐单体。
5.根据权利要求1所述UV固化的含羟基铵盐的氨基甲酸酯丙烯酸酯防雾涂层的制备方法，其特征在于：步骤（2）具体为：在搅拌状态下，在10-13℃下加入34.5-36.6g二异氰酸酯和100-106.3g PETA，向溶液中滴加2-3滴催化剂；加完后，将混合物在10-12℃下搅拌4-5h；然后，将20-25mL甲基乙基酮MEK和步骤（1）制备的96.2-102.2g AS单体加入上述反应产物中，同时保持温度在18-20℃，反应4-5h，制得可UV固化的具有铵盐的氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物UV-UAO。
6.根据权利要求1所述UV固化的含羟基铵盐的氨基甲酸酯丙烯酸酯防雾涂层的制备方法，其特征在于：步骤（3）具体为：取4-6g步骤（2）制备的UV-UAO与10-13g反应性稀释剂和0.75-0.8g光引发剂均匀混合，即制备得到可UV固化的防雾聚合物。
7.根据权利要求1所述UV固化的含羟基铵盐的氨基甲酸酯丙烯酸酯防雾涂层的制备方法，其特征在于：步骤（4）具体为：使用棒涂器将20µm厚步骤（3）制得的防雾聚合物涂覆在载玻片上，然后将样片进行UV光固化45s-1min，制得具有铵盐的氨基甲酸酯丙烯酸酯防雾涂层。
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