CN113136166B - 一种玻璃防雾剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种玻璃防雾剂及其制备方法，属于玻璃防雾剂制备技术领域。所述防雾剂包括A液和B液；A液和B液的质量比为(1:2)～(1:6)，所述防雾剂的pH值为6～9；A液由以下质量份数的组分组成：5～25份改性聚硅氮烷和10～50份溶剂；B液由以下质量份数的组分组成：1～10份十二烷基苯磺酸钠、1～10份壬基酚聚氧乙烯醚、10～50份分散剂、1～10份固定剂和80～200份水。将将A液和B液混合均匀，形成混合溶液；得到本发明所述防雾剂；若混合溶液的pH值不为6～9，则用pH调节剂调节其pH值，得到本发明所述防雾剂。所述防雾剂防雾效果和耐久性良好；使用时，仅通过常温固化就能够形成涂层。

Description

一种玻璃防雾剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种玻璃防雾剂及其制备方法，具体地说，涉及一种含有改性聚硅氮烷的玻璃防雾剂及其制备方法，属于玻璃防雾剂制备技术领域。

背景技术

空气中的水蒸气遇冷会在玻璃表面凝结，形成大量的小水珠，小水珠会使透过玻璃的光线被散射，造成视线不清。玻璃防雾剂能够减轻玻璃表面起雾的现象，其主要原理是玻璃防雾剂作用在玻璃表面，能够改变玻璃与水的润湿程度，进而改善玻璃表面起雾的现象。目前市售的玻璃防雾剂主要为亲水型，即冷凝雾滴在玻璃表面上的防雾涂层上形成一层均匀水膜，而非水珠，进而能够降低光线散射，减少玻璃表面起雾的现象。但该类防雾剂主要是由溶剂、表面活性剂组成，表面活性剂容易随着水膜而流失，使得防雾剂的耐久性较差，多数使用期限小于7天。

为了解决这个问题，已经有报道对可固化防雾涂层展开研究。专利CN110205025A中公开的超亲水涂层是通过多层涂覆的方式，即，先将有机聚硅氮烷涂在基材表面，再将纳米粒子涂覆在有机聚硅氮烷表面，经过热处理后，得到有机聚硅氮烷/无机纳米粒子复合涂层；最后将甜菜碱型两性离子化合物接枝到复合涂层表面的无机纳米粒子上。该技术方案中，聚硅氮烷实际上只起到固化剂的作用，有亲水作用的甜菜碱型两性离子仅与无机纳米粒子聚合，两者起到防雾的作用；另外，该技术方案中的超亲水涂层需要经过3次涂覆、2次处理才能够得到，制备过程非常麻烦。

专利CN108906557A中公开的一种长效超亲水聚硅氮烷涂层，需要将聚硅氮烷光热固化形成涂层后，在涂层表面涂覆亲水表面活性剂。这种处理方式，表面活性剂并未与聚硅氮烷涂层聚合，虽然有一定的固定效果，但表面活性剂依然容易被水雾冲刷，并且还是借助了光热固化而得到涂层，处理过程仍然复杂。

上述两项专利中公开的防雾涂层中，聚硅氮烷是单独的一个涂层，具有亲水效果的活性物质分布在聚硅氮烷涂层表面，相当于聚硅氮烷仅仅起到固化剂的作用。另外，上述两项专利公开的防雾涂层的制备方法都需要经过光固化或者光热联用固化，制备方法非常麻烦，如果要达到比较好的固化效果，还需要加热到100℃以上，能耗高，较大的限制其应用。

如何提供一种具有良好防雾性能，并且制备方法简单，应用过程无需光固化或热固化的玻璃防雾剂，是需要解决的一个技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种玻璃防雾剂及其制备方法，所述防雾剂具有良好的防雾效果，耐久性良好；在使用时，本发明所述防雾剂仅通过常温固化就能够在玻璃表面形成涂层，无需进行热处理或光处理，就可以完成固化，使用简便。

为实现本发明的目的，提供以下技术方案。

一种玻璃防雾剂，包括A液和B液；其中A液和B液的质量比为(1:2)～(1:6)，所述防雾剂的pH值为6～9。

A液由以下质量份数的组分组成：5～25份改性聚硅氮烷和10～50份溶剂。

B液由以下质量份数的组分组成：1～10份十二烷基苯磺酸钠、1～10份壬基酚聚氧乙烯醚、10～50份分散剂、1～10份固定剂和80～200份水。

其中，所述改性聚硅氮烷的结构通式为：

式中：1≤a≤30，1≤b≤30，R为以下几种结构之一：

(1)当R为

时，n＝8～13；

(2)当R为

时，n＝8～13；

(3)当R为

时，n＝6～13，m＝9～15；

(4)当R为

时，n＝9～15。

所述溶剂为己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、丙酸丁酯、丁酸丙酯、丙酮、2-丁酮、正丁醚、乙二醇二甲醚、丙二醇二甲醚和二乙二醇二甲醚中的一种以上。

优选，壬基酚聚氧乙烯醚的聚合度大于等于10个。

所述分散剂为饱和一元醇。

优选，所述分散剂为甲醇、乙醇、丙醇和丁醇中的一种以上。

所述固定剂为羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、聚乙烯醇、β-环状糊精和海藻酸钠中的一种以上。

一种本发明所述玻璃防雾剂的制备方法，所述方法步骤如下：

(1)将改性聚硅氮烷加入到溶剂中，混合均匀，得到A液；

(2)将十二烷基苯磺酸钠与壬基酚聚氧乙烯醚混合溶于水中形成表面活性剂水溶液；固定剂与分散剂混合均匀后加入至表面活性剂水溶液中，混合均匀，得到B液；

(3)将A液和B液混合均匀，形成混合溶液；

若混合溶液的pH值为6～9，则该混合溶液即为本发明所述的玻璃防雾剂；

若混合溶液的pH值不为6～9，则用pH调节剂调节混合溶液的pH值为6～9，即得到本发明所述的玻璃防雾剂。

有益效果

(1)本发明提供的一种玻璃防雾剂，因为加入了具有特定结构的改性聚硅氮烷，其与常规表面活性剂相互结合，使得本发明所述的玻璃防雾剂具有良好的耐用性；所述玻璃防雾剂在基材表面形成涂层，具有较好的耐冲洗性能，解决传统防雾剂耐久性差的问题，防雾涂层使用30天后仍然有效。

(2)本发明所述玻璃防雾剂的制备方法，通过将A液和B液混合均匀后，用pH调节剂调节混合溶液的pH值为6～9，即可得到本发明所述的玻璃防雾剂，制备方法简单。

(3)本发明所述玻璃防雾剂在使用过程中，利用所述玻璃防雾剂中改性聚硅氮烷具有固化快的特点，只需要将将本发明所述防雾剂喷涂在干净的玻璃表面上，然后将玻璃表面的防雾剂涂抹均匀，静置3～5min，即可完成固化，形成涂层，使用方法也比较简便，避免了传统的防雾涂层在使用时需要进行热处理或光处理固化过程。

附图说明

图1为实施例中玻璃防雾剂使用寿命与效果的测试装置示意图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来详述本发明，但不作为对本发明专利的限定。

以下实施例中：

各实施例所用改性聚硅氮烷可以通过公开途径获得，具体的，实施例1～4所用的改性聚硅氮烷分别购自于中国船舶重工集团公司第七一八研究所生产的型号为PR-28-253、PR-28-251、PR-28-201、PR-28-203的改性聚硅氮烷，a和b的平均值均为10～15，R基团的具体结构见表1：

表1各实施例所用改性聚硅氮烷表

壬基酚聚氧乙烯醚为临沂绿森化工有限公司的NP-10。

羟丙基甲基纤维素为山东赫达股份有限公司的食品级HPMC-4000。

羧甲基纤维素为山东赫达股份有限公司的食品级CMC FH9。

羟乙基甲基纤维素为山东赫达股份有限公司的HEMC LH55RR。

聚乙烯醇为安徽皖维集团有限责任公司的PVA17-99L。

海藻酸钠为山东洁晶集团股份有限公司的食品级海藻酸钠。

图1为玻璃防雾剂使用寿命与效果的测试装置示意图，在恒温水箱的上面设置多个直径为10cm的测试口，测试口用于放置待测试的玻璃片，且测试口能够被玻璃片完全覆盖住。恒温水箱内盛有水，并且保证水的温度维持在50℃。

玻璃防雾剂的使用寿命和效果的测试方法：将0.05g的待测试的玻璃防雾剂喷涂在大小相同的干净的玻璃片表面，涂抹均匀，静置3min～5min，即完成固化，得到待测试的玻璃片。在室温下，将待测试的玻璃片放置在恒温水箱的测试口处，且待测试的玻璃片涂抹有玻璃防雾剂的一面(简称“测试面”)面向恒温水箱中的水，测试面与水面的距离为50cm，所述水蒸气的温度为50℃，静置20min，然后将待测试的玻璃片放置通风处自然晾干，这种置于蒸汽环境然后晾干的过程，记为1次；一天进行10次这样的处理，到达测试天数后，对待测试的玻璃防雾剂的效果进行评价，评价规则如下：

待测试的玻璃表面清晰无雾为优。

待测试的玻璃表面80％以上的面积无白色雾气为良。

待测试的玻璃表面50％以上的面积无白色雾气为中。

待测试的玻璃表面50％以上的面积有白色雾气为差。

实施例1

(1)将5g改性聚硅氮烷与10g溶剂混合，得到A液；所述溶剂由正己烷、丙酸丁酯和正丁醚组成，且正己烷、丙酸丁酯和正丁醚的质量比为4:3:3。

(2)将1.4g十二烷基苯磺酸钠与1.4g NP-10混合溶于85g去离子水中形成表面活性剂水溶液；取1g固定剂与10g分散剂混合均匀后加入至表面活性剂水溶液中，混合均匀，得到B液。

其中，固定剂由羟丙基甲基纤维素和聚乙烯醇组成，羟丙基甲基纤维素与聚乙烯醇的质量比为1:1；分散剂为甲醇。

(3)将A液、B液按照质量比为1:2的比例混合均匀，形成混合溶液，用氢氧化钠调节混合溶液的pH值为7.1，得到本实施例的玻璃防雾剂。

实施例2

(1)将8g改性聚硅氮烷与10g溶剂混合，得到A液；所述溶剂由乙酸丁酯和正庚烷组成，且乙酸丁酯和正庚烷的质量比为2:3。

(2)将1.8g十二烷基苯磺酸钠与1g NP-10混合溶于100g去离子水中形成表面活性剂水溶液；取2g固定剂与20g分散剂混合均匀后加入至表面活性剂水溶液中，混合均匀，得到B液。

其中，固定剂为羧甲基纤维素和海藻酸钠组成，羧甲基纤维素和海藻酸钠的质量比为2:1；分散剂为异丙醇。

(3)将A液、B液按照质量比为1:4的比例混合均匀，形成混合溶液，用氢氧化钠调节混合溶液的pH值为8.1，得到本实施例的玻璃防雾剂。

实施例3

(1)将25g改性聚硅氮烷与25g溶剂混合，得到A液；所述溶剂由正己烷和乙酸戊酯组成，且正己烷和乙酸戊酯的质量比为4:1。

(2)将1g十二烷基苯磺酸钠与5g NP-10混合溶于150g去离子水中形成表面活性剂水溶液；取2g固定剂与10g分散剂混合均匀后加入至表面活性剂水溶液中，混合均匀，得到B液。

其中，固定剂为羟丙基甲基纤维素；分散剂为乙醇。

(3)将A液、B液按照质量比为1:6的比例混合均匀，形成混合溶液，用氢氧化钠调节混合溶液的pH值为8.0，得到本实施例的玻璃防雾剂。

实施例4

(1)将15g改性聚硅氮烷与10g溶剂混合，得到A液；所述溶剂由丙酮、辛烷和乙二醇二甲醚组成，且丙酮、辛烷和乙二醇二甲醚的质量比为3:3:4。

(2)将3g十二烷基苯磺酸钠与3g NP-10混合溶于120g去离子水中形成表面活性剂水溶液；取3g固定剂与15g分散剂混合均匀后加入至表面活性剂水溶液中，混合均匀，得到B液。

其中，固定剂由羟乙基甲基纤维素和聚乙烯醇组成，羟乙基甲基纤维素和聚乙烯醇的质量比为1:2；分散剂为乙醇。

(3)将A液、B液按照质量比为1:3的比例混合均匀，形成混合溶液，用氢氧化钠调节混合溶液的pH值为7.5，得到本实施例的玻璃防雾剂。

对比例1

本对比例与实施例1不同的是，本对比例的A液不含有改性聚硅氮烷，其他操作均与实施例1相同，制得了本对比例的玻璃防雾剂。

将实施例1～4和对比例1制得的玻璃防雾剂的使用寿命和效果进行测试，测试结果见表2。

表2各实施例和对比例制得的玻璃防雾剂使用寿命和效果的对比表

测试天数

3天

5天

10天

15天

20天

25天

30天

处理次数

30次

50次

100次

150次

200次

250次

300次

实施例1的效果

优

优

优

优

优

优

优

实施例2的效果

优

优

优

优

优

优

优

实施例3的效果

优

优

优

优

优

优

优

实施例4的效果

优

优

优

优

优

优

优

对比例1的效果

优

良

良

差

差

差

差

从表2可以看出，实施例1～4制得的玻璃防雾剂在各次测试中，其防雾效果均为优，即，涂抹了实施例1～4制得的玻璃防雾剂的玻璃表面经过测试实验后仍然保持清晰无雾，说明实施例1～4制得的玻璃防雾剂具有良好的防雾效果；并且使用到第30天时，依然保持着优秀的防雾性能，说明实施例1～4制得的玻璃防雾剂的使用寿命长，进而可以说明其具有耐冲洗的性能。

实施例1添加了本发明所述的改性聚硅氮烷的玻璃防雾剂，在5天以后，其防雾效果均好于对比例1的玻璃防雾剂；当测试到第15天时，对比例1的防雾剂的效果为差，而实施例1的防雾效果依然为优，即涂抹了实施例1的玻璃经过150次的处理，玻璃表面依然能够保持清晰无雾的状态，并且这个状态能够持续到第30天的测试。

综上所述，本发明所述的玻璃防雾剂，由于添加了改性聚硅氮烷而具有优异的防雾效果，使用寿命长，具有耐久性。另外，本发明所述的玻璃防雾剂的防雾效果能够维持到30天，可以进一步的说明本发明所述的玻璃防雾剂具有耐冲洗的性能。

本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为本发明保护范围之内。

Claims (5)

1.一种玻璃防雾剂，其特征在于：所述玻璃防雾剂包括A液和B液；其中A液和B液的质量比为(1:2)～(1:6)，所述防雾剂的pH值为6～9；

A液由以下质量份数的组分组成：5～25份改性聚硅氮烷和10～50份溶剂；

B液由以下质量份数的组分组成：1～10份十二烷基苯磺酸钠、1～10份壬基酚聚氧乙烯醚、10～50份分散剂、1～10份固定剂和80～200份水；

所述改性聚硅氮烷的结构通式为：

式中：1≤a≤30，1≤b≤30，R为以下几种结构之一：

(1)当R为

时，n＝8～13；

(2)当R为

时，n＝8～13；

(3)当R为

时，n＝6～13，m＝9～15；

(4)当R为

时，n＝9～15；

所述溶剂为己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、丙酸丁酯、丁酸丙酯、丙酮、2-丁酮、正丁醚、乙二醇二甲醚、丙二醇二甲醚和二乙二醇二甲醚中的一种以上；

所述分散剂为饱和一元醇；

所述固定剂为羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、聚乙烯醇、β-环状糊精和海藻酸钠中的一种以上。

2.根据权利要求1所述的一种玻璃防雾剂，其特征在于：壬基酚聚氧乙烯醚的聚合度大于等于10个。

3.根据权利要求1所述的一种玻璃防雾剂，其特征在于：所述分散剂为甲醇、乙醇、丙醇和丁醇中的一种以上。

4.根据权利要求1所述的一种玻璃防雾剂，其特征在于：壬基酚聚氧乙烯醚的聚合度大于等于10个；

所述分散剂为甲醇、乙醇、丙醇和丁醇中的一种以上。

5.一种如权利要求1～4任一项所述的玻璃防雾剂的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：

(1)将改性聚硅氮烷加入到溶剂中，混合均匀，得到A液；

(2)将十二烷基苯磺酸钠与壬基酚聚氧乙烯醚混合溶于水中形成表面活性剂水溶液；固定剂与分散剂混合均匀后加入至表面活性剂水溶液中，混合均匀，得到B液；

(3)将A液和B液混合均匀，形成混合溶液，若混合溶液的pH值为6～9，则该混合溶液即为一种玻璃防雾剂；若混合溶液的pH值不为6～9，则用pH调节剂调节混合溶液的pH值为6～9，即得到一种玻璃防雾剂。

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