CN113372800A - 一种长效防雾亲水涂液及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种长效防雾亲水涂液，包括如下重量份数的组分：亲水反应性聚氨酯纳米凝胶粒子20~50份，成膜载体30~50份、流平剂1~5份、润湿剂1~5份、固化剂10~30份。其中，亲水反应性聚氨酯纳米凝胶粒子是下列原料的反应产物：六亚甲基二异氰酸酯三聚体、碳原子数为2~10的二元醇、分子量为300~5000的聚乙二醇单甲醚和/或甲氧基封端聚乙二醇‑聚丙二醇单端氨基嵌段共聚物、羟乙基乙二胺和/或二乙烯三胺。本发明制备的涂液具有持久长效、透明、可水洗、且具有一定耐磨性能的优异性能。

Description

一种长效防雾亲水涂液及制备方法
技术领域
本发明涉及镜片涂液技术领域，具体为一种长效防雾亲水涂液及制备方法。
背景技术
透明膜材的应用场景涉及到不同的光学领域。因为使用场景中温差和空气湿度的变化，导致安全玻璃、护目镜、树脂镜片、摄像头镜片、防护面罩、透明冰箱的展示柜等基材表面会差生水蒸气的凝集起雾现象。这种起雾的原因是水蒸气在此类基材表面水蒸气凝结成100nm~10μm之间的水滴聚集体，稳定附着在基材表面的水滴逐渐长大，导致水滴的三相线接触角增加，当光线从水相介质传输到空气介质时，两者的折射率差，导致光线在水滴内部全反射，不能透过穿透水滴导致光线散射而致使透光率下降的结果。水溶性聚合物可吸收水分子，促进水分子快速传输至聚合物内部，暂时性防止表面水滴凝集而起雾，过度吸收饱和后的聚合物过度溶胀，导致水溶解且发粘，或者在去溶胀后的表面产生光散射，降低透明度等问题。小分子表面活性剂具有降低水滴表面张力作用，阻止水滴长大，同时具有水溶性导致防雾持久性差，且油状物表面容易黏附灰尘等一系列问题。
发明内容
本发明目的是提供一种长效防雾亲水涂液及制备方法，制备的防雾涂液具有长效性，可应用于透明基材表面。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种长效防雾亲水涂液， 包括：亲水反应性聚氨酯纳米凝胶粒子、成膜载体、润湿剂、流平剂、固化剂。具体组分的重量份数：亲水反应性聚氨酯纳米凝胶粒子20~50份，成膜载体30~50份、润湿剂1~5份、流平剂1~5份、固化剂10~30份。
其中，亲水反应性聚氨酯纳米凝胶粒子是下列原料的反应产物：六亚甲基二异氰酸酯三聚体、碳原子数为2~10的二元醇、分子量为300~5000的聚乙二醇单甲醚和/或甲氧基封端聚乙二醇-聚丙二醇单端氨基嵌段共聚物、羟乙基乙二胺和/或二乙烯三胺。
具体使用时，将所得成品涂布于聚碳酸酯镜片表面，涂布厚度10μm，于140℃温度下固化2h，即得防雾制品。
本发明机理为：首先利用分子链段的亲疏水效应，自乳化诱导亲疏水相分离聚集形成纳米胶束结构，利用后扩链形成胶束内部高度交联的纳米凝胶粒子，在纳米颗粒表面接枝亲水低聚物侧链结构，形成稳定的亲水聚合物，以此阻止疏水链段的界面诱导重排现象发生；其次，利用纳米颗粒的高比表面积效应，增加亲水侧链和水滴凝聚的接触面积，以此降低水滴和防雾涂层表面的界面张力，促进水滴在涂层表面铺展润湿；最后，纳米颗粒表面存在羟基、氨基等反应活性位点，在高温固化成膜载体。
优选的，碳原子数为2~10的二元醇为：乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、新戊二醇或癸二醇等。
优选的，聚乙二醇单甲醚的分子量为750~1500。
优选的，甲氧基封端聚乙二醇-聚丙二醇单端氨基嵌段共聚物为M-2070。
优选的，成膜载体为水性羟基聚丙烯酸酯、羟基多元醇聚酯低聚物和/或水性羟基聚氨酯树脂的一种或多种复合物。
优选的，润湿剂为tego245或tego260。
优选的，流平剂为有机硅流平剂，包括：硅油、聚二甲基硅氧烷、聚醚聚酯改性有机硅氧烷、烷基改性有机硅氧烷、端基改性有机硅等。
优选的，固化剂为封闭异氰酸酯固化剂和/或氨基树脂固化剂。封闭异氰酸酯固化剂优选解封温度低于140℃；所用氨基树脂固化剂有水性无醚化的氨基树脂或部分甲醚化氨基树脂。
上述长效防雾亲水涂液的制备方法，包括以下步骤：
（1）、在反应釜中先加入4~10摩尔的六亚甲基二异氰酸酯三聚体，再加入1~5摩尔分子量为300~5000的聚乙二醇单甲醚和/或甲氧基封端聚乙二醇-聚丙二醇单端氨基嵌段共聚物，然后加入预聚体质量5%的丙酮将上述物质溶解，加入预聚体质量0.5%的催化剂（二月桂酸二丁基锡），在50~70℃下反应2~3h后，再加入1~5摩尔的碳原子数为2~10的二元醇，继续反应2~3h，得到预聚体；
（2）、向步骤（1）制备的预聚体中，逐渐加水高速剪切乳化分散，待相反转获得稳定的预聚体分散液后，缓慢滴加羟乙基乙二胺和/或二乙烯三胺（加入摩尔量为：相对于预聚体中剩余六亚甲基二异氰酸酯三聚体摩尔数的30%~45%，加入方式为：含羟乙基乙二胺和/或二乙烯三胺的10%水溶液），扩链反应1~1.5h，加水，最终制备30%固含量的稳定内交联的亲水反应性聚氨酯纳米凝胶粒子；
（3）、将步骤（2）制备的亲水反应性聚氨酯纳米凝胶粒子20~50份，成膜载体30~50份、流平剂1~5份、润湿剂1~5份、固化剂10~30份，高速搅拌下依次加入到分散釜中，分散1~2h后得到成品。
本发明设计合理，制备的长效防雾亲水涂液，可以应用于透明基材表面，例如用于聚酯或聚碳酸酯基材的护目镜、树脂镜片、摄像头镜片、防护面罩、透明冰箱的展示柜等。该涂液具有持久长效、透明、可水洗、且具有一定耐磨性能的优异性能。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施例进行详细说明。
实施例1
一种长效防雾亲水涂液的制备方法，如下：
（1）、在反应釜中先加入5摩尔的六亚甲基二异氰酸酯三聚体，再加入2摩尔分子量为1000的聚乙二醇单甲醚，然后加入预聚体质量5%的丙酮将上述物质溶解，加入预聚体质量0.5%的二月桂酸二丁基锡，升温至60℃反应2~3h后，再加入2摩尔的1,4-丁二醇，继续反应2~3h，得到预聚体；
（2）、向步骤（1）制备的预聚体中，逐渐加水高速剪切乳化分散，待相反转获得稳定的预聚体分散液后，缓慢滴加相对于预聚体中剩余六亚甲基二异氰酸酯三聚体摩尔量30%的羟乙基乙二胺的10%水溶液，扩链反应1h，加水，最终制备30%固含量的稳定内交联的亲水反应性聚氨酯纳米凝胶粒子；
（3）、将步骤（2）制备的亲水反应性聚氨酯纳米凝胶粒子20份，水性羟基聚氨酯树脂30份、有机硅流平剂1份、tego245 1份、封闭异氰酸酯固化剂10份，高速搅拌下依次加入到分散釜中，分散1h后得到成品。
将所得成品涂布于聚碳酸酯镜片表面，涂布厚度10μm，于140℃温度下固化2h，即得防雾制品。防雾制品测试效果如下：
1、镜片置于装有70~80℃水温杯口10s，无明显起雾，透明良好；
2、经过10%次氯酸钙清洗后，透光率为87%，雾度2%；
3、在70℃左右，相对湿度大于85%恒温箱放置4h，取出后在10min内，透光率为90%，雾度2%；
4、在零下25℃左右环境下，保持透明时间2h，起霜面积30%；
5、使用落砂法测试表面磨损率5%；
6、抗冲击性能好，无击穿、无开裂。
实施例2
利用实施例1中步骤（2）制备的亲水反应性聚氨酯纳米凝胶粒子30份，水性羟基聚氨酯树脂30份、有机硅流平剂1份、tego245 1份、氰特325部分甲醚化氨基树脂10份，高速搅拌下依次加入到分散釜中，分散1h后得到成品。
将所得成品涂布于聚碳酸酯镜片表面，涂布厚度10μm，于140℃温度下固化2h，即得防雾制品。测试效果如下：
1、镜片置于装有70~80℃水温杯口10s，无明显起雾，透明良好；
2、经过10%次氯酸钙清洗后，透光率为88%，雾度1%；
3、在70℃左右，相对湿度大于85%恒温箱放置4h，取出后在10min内，透光率为91%，雾度1%；
4、在零下25℃左右环境下，保持透明时间2h，起霜面积25%；
5、使用落砂法测试表面磨损率5%；
6、抗冲击性能好，无击穿、无开裂。
实施例3
一种长效防雾亲水涂液的制备方法，如下：
（1）、在反应釜中先加入8摩尔的六亚甲基二异氰酸酯三聚体，加入预聚体质量5%的丙酮将上述物质溶解，再缓慢加入4摩尔甲氧基封端聚乙二醇-聚丙二醇单端氨基嵌段共聚物M-2070，加入预聚体质量0.5%的二月桂酸二丁基锡，升温至60℃反应2h后，再加入2摩尔的1,4-丁二醇，继续反应2~3h，得到预聚体；
（2）、向步骤（1）制备的预聚体中，逐渐加水高速剪切乳化分散，待相反转获得稳定的预聚体分散液后，缓慢滴加相对于预聚体中剩余六亚甲基二异氰酸酯三聚体摩尔数30%的羟乙基乙二胺的10%水溶液，扩链反应1h，加水，最终制备30%固含量的稳定内交联的亲水反应性聚氨酯纳米凝胶粒子；
（3）、将步骤（2）制备的亲水反应性聚氨酯纳米凝胶粒子30份，水性羟基聚氨酯树脂30份、有机硅流平剂1份、tego245 1份、氰特325氨基树脂固化剂10份，高速搅拌下依次加入到分散釜中，分散1h后得到成品。
将所得成品涂布于聚碳酸酯镜片表面，涂布厚度10μm，于140℃温度下固化2h，即得防雾制品。测试效果如下：
1、镜片置于装有70~80℃水温杯口10s，无明显起雾，透明良好；
2、经过10%次氯酸钙清洗后，透光率为85%，雾度4%；
3、在70℃左右，相对湿度大于85%恒温箱放置4h，取出后在10min内，透光率为90%，雾度1%；
4、在零下25℃左右环境下，保持透明时间2h，起霜面积20%；
5、使用落砂法测试表面磨损率6%；
6、抗冲击性能好，无击穿、无开裂。
实施例4
利用实施例3中步骤（2）制备的亲水反应性聚氨酯纳米凝胶粒子25份，水性羟基聚氨酯树脂30份、有机硅流平剂1份、tego245 1份、氰特325部分甲醚化氨基树脂15份，高速搅拌下依次加入到分散釜中，分散1h后得到成品。
将所得成品涂布于聚碳酸酯镜片表面，涂布厚度10μm，于140℃温度下固化2h，即得防雾制品。测试效果如下：
1、镜片置于装有70-80℃水温杯口10s，无明显起雾，透明良好；
2、经过10%次氯酸钙清洗后，透光率为89%，雾度1%；
3、在70℃左右，相对湿度大于85%恒温箱放置4h，取出后在10min内，透光率为91%，雾度1%；
4、在零下25℃左右环境下，保持透明时间2h，起霜面积20%；
5、使用落砂法测试表面磨损率5%；
6、抗冲击性能好，无击穿、无开裂。
本发明制备的涂液具有持久长效、透明、可水洗、且具有一定耐磨性能的优异性能。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的技术方案的精神和范围，其均应涵盖本发明的权利要求保护范围中。

Claims (10)

1.一种长效防雾亲水涂液，其特征在于：包括如下重量份数的组分：亲水反应性聚氨酯纳米凝胶粒子20~50份，成膜载体30~50份、流平剂1~5份、润湿剂1~5份、固化剂10~30份。
2.根据权利要求1所述的一种长效防雾亲水涂液，其特征在于： 所述亲水反应性聚氨酯纳米凝胶粒子是下列原料的反应产物：六亚甲基二异氰酸酯三聚体、碳原子数为2~10的二元醇、分子量为300~5000的聚乙二醇单甲醚和/或甲氧基封端聚乙二醇-聚丙二醇单端氨基嵌段共聚物、羟乙基乙二胺和/或二乙烯三胺。
3.根据权利要求2所述的一种长效防雾亲水涂液，其特征在于：亲水反应性聚氨酯纳米凝胶粒子的制备如下：
在反应釜中先加入六亚甲基二异氰酸酯三聚体，再加入分子量为300~5000的聚乙二醇单甲醚和/或甲氧基封端聚乙二醇-聚丙二醇单端氨基嵌段共聚物，然后加入丙酮将上述物质溶解，加入催化剂，在50~70℃下反应2~3h后，再加入碳原子数为2~10的二元醇，继续反应2~3h，得到预聚体；逐渐加水高速剪切乳化分散，待相反转获得稳定的预聚体分散液后，缓慢滴加羟乙基乙二胺和/或二乙烯三胺，扩链反应1~1.5h，加水，最终制备稳定内交联的亲水反应性聚氨酯纳米凝胶粒子。
4.根据权利要求3所述的一种长效防雾亲水涂液，其特征在于：所述碳原子数为2~10的二元醇为：乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇、己二醇、新戊二醇或癸二醇；
所述聚乙二醇单甲醚的分子量为750~1500；
所述甲氧基封端聚乙二醇-聚丙二醇单端氨基嵌段共聚物为M-2070。
5.根据权利要求4所述的一种长效防雾亲水涂液，其特征在于：所述成膜载体为水性羟基聚丙烯酸酯、羟基多元醇聚酯低聚物和/或水性羟基聚氨酯树脂的一种或多种复合物；
所述润湿剂为tego245或tego260；
所述流平剂为有机硅流平剂；
所述固化剂为封闭异氰酸酯固化剂和/或氨基树脂固化剂。
6.根据权利要求5所述的一种长效防雾亲水涂液，其特征在于：封闭异氰酸酯固化剂的解封温度低于140℃；所用氨基树脂固化剂为水性无醚化的氨基树脂或部分甲醚化氨基树脂。
7.一种长效防雾亲水涂液的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）、在反应釜中先加入4~10摩尔的六亚甲基二异氰酸酯三聚体，再加入1~5摩尔分子量为300~5000的聚乙二醇单甲醚和/或甲氧基封端聚乙二醇-聚丙二醇单端氨基嵌段共聚物，然后加入预聚体质量5%的丙酮将上述物质溶解，加入预聚体质量0.5%的催化剂，在一定温度下反应2~3h后，再加入1~5摩尔的碳原子数为2~10的二元醇，继续反应2~3h，得到预聚体；
（2）、向步骤（1）制备的预聚体中，逐渐加水高速剪切乳化分散，待相反转获得稳定的预聚体分散液后，缓慢滴加羟乙基乙二胺和/或二乙烯三胺，扩链反应1~1.5h，加水，最终制备30%固含量的稳定内交联的亲水反应性聚氨酯纳米凝胶粒子；
（3）、将步骤（2）制备的亲水反应性聚氨酯纳米凝胶粒子20~50份，成膜载体30~50份、流平剂1~5份、润湿剂1~5份、固化剂10~30份，高速搅拌下依次加入到分散釜中，分散1~2h后得到成品。
8.根据权利要求7所述的一种长效防雾亲水涂液的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，羟乙基乙二胺和/或二乙烯三胺的加入摩尔量为：相对于预聚体中剩余六亚甲基二异氰酸酯三聚体摩尔数的30%~45%；加入方式为：羟乙基乙二胺和/或二乙烯三胺的10%水溶液。
9.根据权利要求8所述的一种长效防雾亲水涂液的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，亲水反应性聚氨酯纳米凝胶粒子25~30份，水性羟基聚氨酯树脂30份、流平剂1份、tego2451份、氰特325部分甲醚化氨基树脂10~15份。
10.根据权利要求9所述的一种长效防雾亲水涂液的制备方法，其特征在于：制备的产品用于聚酯或聚碳酸酯基材的安全玻璃、护目镜、树脂镜片、摄像头镜片、防护面罩、透明冰箱的展示柜。
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