CN114230841B - 一种聚氨酯防雾薄膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种聚氨酯防雾薄膜及其制备方法。所述制备方法包括如下步骤：(1)在基材的任一面涂覆单组分聚氨酯防雾涂料后，固化，得到与基材相贴合的聚氨酯涂层；(2)对步骤(1)得到的聚氨酯涂层进行冷冻处理后，进行逐步升温处理，得到所述聚氨酯防雾薄膜。本发明提供的聚氨酯防雾薄膜具有较好的防雾耐久性、较好的机械性能和较高的透光率。

Description

一种聚氨酯防雾薄膜及其制备方法

技术领域

本发明属于防雾薄膜技术领域，具体涉及一种聚氨酯防雾薄膜及其制备方法。

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，人们对衣、食、住、行等各方面的质量也提出了更高的要求。生活中塑胶薄膜或玻璃基材因内外温度变化，造成空气中水汽凝结在基材表面，以微小的水珠形式析出形成雾，微小露珠对光线形成漫射，从而显著降低了透明材料的透光率，给人们的出行、生活带来了很多困扰，甚至造成安全隐患和重大的经济损失。因此，如何解决水汽在塑胶薄膜或玻璃基材上的结雾问题，成为人们的研究重点。

现有技术中，通常是在塑胶薄膜或玻璃基材表面涂覆防雾涂料，用以形成防雾层，进而使塑胶薄膜或玻璃基材具有防雾效果。例如CN104130607A公开了一种防雾涂料、防雾基材及防雾基材的制造方法。所述防雾涂料其主要成分如下：以防雾涂料的总重量为基础时，包括：15～25％的水基亚克力聚氨酯寡聚物、15～25％的水基亚克力单体、2～5％的水基防雾剂、0.2～0.5％的水基润湿剂、0.5～2.5％的水基消泡剂、0.1～0.5％的水基流平剂、0.2～2％的水基摇变剂、1～3％的硅烷偶合剂、5％～10％的水基密着促进剂、15～25％的纳米溶胶、1～2％的水基光起始剂及平衡含量的水。所述防雾基材是通过将上述防雾涂料涂覆于基材上，固化得到的。该技术方案提供的防雾涂料的防雾耐久性较差。

CN103664004A公开了一种防雾涂层、防雾涂层的制备方法及防雾玻璃。所述防雾涂层包括至少一层交联层和至少一层防雾层，所述交联层和防雾层交替设置形成防雾涂层，所述防雾涂层一侧为用于镀在基底上的交联层，另一侧为防雾层；所述亲水性涂层为含有亲水功能团的聚合物或单体。该技术方案提供的防雾涂层易随着水雾的擦拭被损耗掉，因此，该技术方案提供的防雾涂层的防雾耐久性较差。

经研究，人们发现聚氨酯薄膜具有极好的光学透明度、高弹性和化学稳定性，可用于玻璃、镜面的保护，但是传统的聚氨酯薄膜不具备防雾性能。因此，为了是聚氨酯薄膜具有较好的防雾效果，一般有两种方法：1、采用多层复合，即将具有防雾功能的薄膜复合与聚氨酯薄膜的表面形成，但是该工艺较为繁琐复杂；2、将防雾剂或防雾涂层覆盖在聚氨酯薄膜表面，该方法由于防雾剂或防雾涂层的化学作用，可能使膜本身被侵蚀，导致透光率下降，更易被磨损，大幅缩短膜的使用寿命，且防雾材料主要成分为表面活性剂类，防雾持效性短，不耐擦拭。

CN113773619A公开了一种防雾的高阻隔BOPET薄膜及其制造方法。所述高阻隔BOPET薄膜包括依次设置的PVDC涂层、聚氨酯底胶层、BOPET基材层、耐液性丙烯酸涂层和防雾剂涂层；所述BOPET基材层的厚度为15-30μm；所述耐液性丙烯酸涂层和防雾剂涂层的厚度比为(0.5-1.5):(0.2-0.5)。该技术方案中通过防雾剂涂层的设计，使其具有较好的防雾效果，但其防雾持效性短，不耐擦拭。

为了进一步得到具有防雾效果的聚氨酯薄膜，越来越多的方法被开发出来。例如CN109971007A公开了一种常温固化聚氨酯类防雾薄膜及其制备方法。所述防雾薄膜是由固化交联剂的氮丙啶基团在常温下与聚氨酯预聚体的羧基交联固化得到的；所述的聚氨酯预聚体主要由异氰酸酯或异氰酸酯多聚体、聚氧乙烯醚、二羟甲基脂肪酸、含羟基的表面活性剂聚合制成。该技术方案中虽然通过含羟基表面活性剂的使用，可制备得到具有较好防雾效果的聚氨酯薄膜，但是其是使用双组份聚氨酯材料制备得到的防雾薄膜，该制备过程需要控制聚氨酯预聚体与固化交联剂的质量比，使用过程较为复杂。

除此之外，还可以通过单组分聚氨酯防雾涂料制备聚氨酯防雾涂层。由单组分聚氨酯防雾涂料形成的聚氨酯防雾涂层之所以防雾效果是因为单组分聚氨酯防雾涂料中含有表面活性剂，在形成聚氨酯防雾涂层后，表面活性剂分子将在聚氨酯防雾涂层表面富集或微量渗出，由于表面活性剂具有优异的亲水性，可使涂层表面凝结的水发生铺展而薄膜化，减少了漫反射，光线能较好地穿过材料，由此解决了水的在其表面发生雾化或结雾问题的发生，但是这种情况需要严格控制聚氨酯防雾涂料的固化程度，若固化程度较低，则聚氨酯防雾涂料的成膜性较差，若固化程度过高，则制备得到的聚氨酯防雾涂层的致密性过好，导致表面活性剂无法迁移至涂层表面，无法起到防雾的效果。

现有技术中，使用单组分聚氨酯防雾涂料形成聚氨酯防雾涂层的过程中，其固化温度一般低于聚氨酯本身的固化温度，使得单组分聚氨酯涂料既可以固化成膜，又具适宜的固化程度，表面活性剂可迁移至涂层表面，取得较好的防雾效果。但是一般情况下，聚氨酯防雾涂层在室温下放置24h～7天后会丧失其防雾效果，这是因为形成的聚氨酯防雾涂层中未发生固化的聚氨酯涂料在室温下会继续固化，导致聚氨酯防雾涂层的固化程度在不断提高，最终使得表面活性剂无法在涂层表面富集或微量渗出，导致聚氨酯防雾涂层丧失防雾效果。

因此，如何制备得到一种具有较好防雾耐久性的聚氨酯防雾薄膜，已成为目前亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种聚氨酯防雾薄膜以及制备方法。本发明通过对聚氨酯涂层依次进行冷冻处理和逐步升温处理，制备得到的聚氨酯防雾薄膜具有较好的防雾耐久性和较好的机械性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种聚氨酯防雾薄膜的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)在基材的任一面涂覆单组分聚氨酯防雾涂料后，固化，得到与基材相贴合的聚氨酯涂层；

(2)对步骤(1)得到的聚氨酯涂层进行冷冻处理后，进行逐步升温处理，得到所述聚氨酯防雾薄膜。

现有技术中，通过单组分聚氨酯防雾涂料制备防雾涂层过程中，单组分聚氨酯防雾涂料是部分固化的，这样既可使其具有较好的成膜效率，又可以得到表面和内部存在很多气孔、缺陷等的聚氨酯涂层，便于聚氨酯涂层内部的表面活性剂通过聚氨酯涂层内部及表面的微型气孔、缺陷等向外迁移，从而富集在聚氨酯涂层表面，进而改善聚氨酯涂层表面的亲水性，减小水在聚氨酯防雾涂层材料表面的接触角，使水发生铺展而薄膜化，由此使制备得到的聚氨酯涂层具有较好防雾效果。若其固化程度较低，则聚氨酯防雾涂料的成膜性较差，无法使用；若固化程度过高，则制备得到的聚氨酯防雾涂层的致密性过好，导致表面活性剂无法迁移至涂层表面，无法起到防雾的效果。

但是，由于单组分聚氨酯防雾涂料是部分固化形成的聚氨酯涂层，因此，聚氨酯涂层中仍含有可发生固化反应的-NCO、-OH等活性基团，该活性基团在常温下将继续固化，高分子链会逐渐移动，最终填满聚氨酯涂层的气孔和缺陷，最终导致表面活性剂无法在涂层表面富集或微量渗出，使聚氨酯涂层丧失防雾效果。

本发明中，通过对制备得到的聚氨酯涂层立即进行冷冻处理，使发生固化的高分子链收缩、缠绕、定型，而后再通过逐步升温处理后，聚氨酯涂层中的高分子链仍相对固定、缠绕紧密，高分子链运动较小，避免了由于高分子链的运动使聚氨酯涂层内部以及表面的气孔、缺陷等被填满，导致表面活性剂无法在涂层表面富集或微量渗出问题的发生，且本方法不会影响聚氨酯涂层组分及物理性能，由此制备得到的聚氨酯薄膜具有较好的防雾耐久性。

同时，本发明通过对经冷冻处理的聚氨酯涂层进行逐步升温处理可制备得到具有较好机械性能的聚氨酯防雾薄膜。若未进行逐步升温处理，制备得到的聚氨酯防雾薄膜的机械性能较差。

需要说明的是，本发明中对于基材的选择不做任何特殊的限定，本领域中常用的基材均可使用，示例性地包括但不限于：PET膜、PVC膜等。

同时，需要说明的是，步骤(2)所述逐步升温处理后的温度为室温(25℃)，便于使用。

以下作为本发明的优选技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的目的和有益效果。

作为本发明的优选技术方案，所述单组分聚氨酯防雾涂料包括如下重量份数的组分：

单组份水性聚氨酯涂料60～90份、表面活性剂10～35份和其他助剂5～15份。

本发明中，所述单组份水性聚氨酯涂料的重量份数可以是60份、63份、66份、69份、72份、75份、78份、81份、84份、87份或90份等。

所述表面活性剂的重量份数可以是10份、12份、15份、18份、20份、22份、25份、27份、30份、32份或35份等。

所述其他助剂的重量份数可以是5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份或15份等。

优选地，所述单组份水性聚氨酯选自非离子单组份水性聚氨酯、阳离子单组份水性聚氨酯或阴离子单组份水性聚氨酯中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述单组份水性聚氨酯的固含量为30％～40％，例如可以是30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％或40％等。

优选地，所述表面活性剂选自聚醚改性聚二甲基硅氧烷、聚酯改性聚二甲基硅氧烷、全氟烷基聚氧乙烯醚、长链脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基醇酰胺、烷基苯磺酸钠、α-烯烃磺酸盐、烷基磺酸盐或脂肪酸磺烷基酯中的任意一种或至少两种的组合。

本发明中，所述其他助剂选自增稠剂、消泡剂或流平剂中的任意一种或至少两种的组合。

作为本发明的优选技术方案，所述涂覆前还包括预处理的步骤。

优选地，所述预处理的方法为对基材的任一面进行电晕处理。

作为本发明的优选技术方案，所述固化的温度为30～70℃，例如可以是30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃或70℃等。

优选地，所述固化的时间为1～24h，例如可以是1h、2h、4h、6h、8h、10h、12h、14h、16h、18h、20h、22h或24h等。

作为本发明的优选技术方案，所述聚氨酯涂层的厚度为5～30μm，例如可以是5μm、7μm、10μm、12μm、15μm、18μm、20μm、23μm、25μm、27μm或30μm等。

作为本发明的优选技术方案，所述冷冻处理的温度≤-20℃，例如可以是-40℃、-38℃、-36℃、-34℃、-32℃、-30℃、-28℃、-26℃、-24℃、-22℃或-20℃等。

本发明中，通过控制冷冻处理的温度≤-20℃，可使高分子链收缩、缠绕、定型，避免高分子链运动填满聚氨酯涂层内部以及表面的气孔、缺陷等，使表面活性剂可以在涂层表面富集或微量渗出，制备得到具有防雾耐久性的聚氨酯薄膜。若冷冻处理的温度过高，则高分子量收缩、缠绕、定型效果较差，制备得到的聚氨酯防雾薄膜的防雾效果耐久性较差。

优选地，所述冷冻处理的时间为1～7天，例如可以是1天、2天、3天、4天、5天、6天或7天等。

本发明中，通过控制冷冻处理的时间在特定的范围内，制备得到的聚氨酯防雾薄膜的防雾耐久性较好。若冷冻处理的时间过短，则高分子量收缩、缠绕、定型效果较差，制备得到的聚氨酯防雾薄膜的防雾效果耐久性较差；若冷冻处理的时间过长，制备得到的聚氨酯防雾薄膜的防雾耐久性并不会增加很多，会导致资源的浪费。

作为本发明的优选技术方案，所述逐步升温处理至少包括三步升温处理。

优选地，经第一步升温处理后的温度为-18～-12℃，例如可以是-18℃、-17℃、-16℃、-15℃、-17℃、-13℃或-12℃等。

优选地，经第二步升温处理后的温度为-10～-5℃，例如可以是-10℃、-9℃、-8℃、-7℃、-6℃或-5℃等。

本发明中，逐步升温过程中最后一步升温处理后的温度为常温。

作为本发明的优选技术方案，所述逐步升温处理中每步升温处理的升温速率各自独立地选自4～6℃/h，例如可以是4℃/h、4.2℃/h、4.4℃/h、4.6℃/h、4.8℃/h、5℃/h、5.2℃/h、5.4℃/h、5.6℃/h、5.8℃/h或6℃/h等。

优选地，所述每步升温处理的升温时间各自独立地选自1～6h，例如可以是1h、2h、3h、4h、5h或6h等。

作为本发明的优选技术方案，所述每步升温处理后均包括后处理的步骤。

优选地，所述后处理的方法为保温0.5h。

本发明中，通过控制逐步升温过程及时间，制备得到的聚氨酯防雾薄膜的防雾耐久性较好，且可以保持较好的机械性能。若未采用逐步升温或升温过程过快，则会影响聚氨酯防雾薄膜的机械性能，使得聚氨酯防雾薄膜的拉伸性能变差。

作为本发明的优选技术方案，，所述制备方法具体包括如下步骤：

(1)对基材的任一面进行电晕处理后，在经电晕处理的一面涂覆单组分聚氨酯防雾涂料，在30～70℃下固化1～24h，得到与基材相贴合的聚氨酯涂层，所述聚氨酯涂层的厚度为5～30μm；

(2)在≤-20℃下，对步骤(1)得到的聚氨酯涂层进行冷冻处理1～7天，然后进行逐步升温处理，得到所述聚氨酯防雾薄膜；其中，所述逐步升温处理至少包括三步升温处理，每步升温处理的升温速率各自独立地选自4～6℃/h，升温时间各自独立地选自1～6h，每步升温处理后进行保温0.5h；

其中，所述单组分聚氨酯防雾涂料包括如下重量份数的组分：

单组份水性聚氨酯涂料60～90份、表面活性剂10～35份和其他助剂5～15份。

第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的制备方法制备得到的聚氨酯防雾薄膜。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过对制备得到的聚氨酯涂层立即依次进行冷冻处理和逐步升温处理，并控制冷冻处理的温度和时间在特定的范围内，制备得到的聚氨酯防雾薄膜具有较好的防雾效果和较好的力学性能以及较高的透光率，经防雾性测试后，其防雾效果为1级，经防雾材料渗出测试次数≥10次后，聚氨酯防雾薄膜依然不会由于防雾材料的渗出而影响其防雾性，水接触角为0°，附着力为0级，硬度为3H，透光率为93.5％～94.0％；同时本发明提供的聚氨酯防雾薄膜的防雾效果可持续较长时间，分别在50℃和100℃下，对聚氨酯防雾薄膜进行防雾持久性测试后，其防雾持久性均为1级，且在23±5℃/50％RH的环境下放置10天后，其仍具有较好的防雾效果。

附图说明

图1分别为本发明实施例1提供的聚氨酯防雾薄膜进行水接触角的测试照片；

图2-3分别为本发明实施例1提供的聚氨酯防雾薄膜在常温露天环境中(23±5℃/50％RH)放置0h和10天后，进行防雾耐久性的测试照片；

图4-6分别为本发明实施例5提供的聚氨酯防雾薄膜在常温露天环境中(23±5℃/50％RH)放置0h、3天和10天后，进行防雾耐久性的测试照片；

图7为本发明实施例6提供的聚氨酯防雾薄膜在常温露天环境中(23±5℃/50％RH)放置0h后，进行防雾耐久性的测试照片；

图8-10分别为本发明实施例7提供的聚氨酯防雾薄膜在常温露天环境中(23±5℃/50％RH)放置0h、7天和10天后，进行防雾耐久性的测试照片；

图11分别为本发明对比例1提供的聚氨酯防雾薄膜进行水接触角的测试照片；

图12-13分别为本发明对比例1提供的聚氨酯防雾薄膜在常温露天环境中(23±5℃/50％RH)放置0h和24h后，进行防雾耐久性的测试照片；

图14分别为本发明对比例2提供的聚氨酯防雾薄膜进行水接触角的测试照片；

图15-16为本发明对比例2提供的聚氨酯防雾薄膜在常温露天环境中(23±5℃/50％RH)放置0h和10天后，进行防雾耐久性的测试照片；

图17为本发明实施例1和对比例2提供的聚氨酯防雾薄膜的应力-应变曲线；

其中，1-聚氨酯防雾薄膜。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

下述实施例和对比例中部分组分的来源如下：

非离子单组份水性聚氨酯：安徽安大华泰新材料有限公司；

阳离子单组份水性聚氨酯：广东一三七化工科技有限公司；

阴离子单组份水性聚氨酯：巴斯夫；

烷基酚聚氧乙烯醚：深圳市吉田化工有限公司；

长链脂肪醇聚氧乙烯醚：邢台鑫蓝星科技；

聚酯改性聚二甲基硅氧烷：德国毕克；

聚醚改性聚二甲基硅氧烷：德国毕克；

PET膜：东莞市义鸿实业有限公司；

流平剂：德国毕克，BYK-333；

消泡剂：德国毕克，BYK-141。

实施例1

本实施例提供一种聚氨酯防雾薄膜及其制备方法，所述制备方法如下：

(1)对基材进行电晕处理后，在基材经电晕处理的一面涂覆单组分聚氨酯防雾涂料后，在50℃下固化10h，得到与基材相贴合的聚氨酯涂层，所述聚氨酯涂层的厚度为15μm；

(2)在-20℃下，对步骤(1)得到的聚氨酯涂层进行冷冻处理4天后，首先以5℃/h的升温速率将其从-20℃升温至-15℃后，保温0.5h，然后以5℃/h的升温速率将其从-15℃升温至-10℃后，保温0.5h，最后以5℃/h的升温速率将其从-10℃升温至25℃后，得到所述聚氨酯防雾薄膜；

其中，所述单组分聚氨酯防雾涂料包括如下重量份数的组分：

阳离子单组份水性聚氨酯90份、长链脂肪醇聚氧乙烯醚35份和流平剂5份。

使用接触角测量仪(型号SDC-200S)对本实施例提供的聚氨酯防雾薄膜1的水接触角进行测试，测试结果如图1所示。由图1可知，本实施例提供的聚氨酯防雾薄膜1具有较好的亲水性。

将本实施例提供的聚氨酯防雾薄膜1粘贴于玻璃上，分别置于常温露天环境中(23±5℃/50％RH)0h和10天后，对其进行防雾耐久性测试，测试结果如图2-3所示。由图2-3可知，本实施例提供的聚氨酯防雾薄膜1具有较好的防雾耐久性。

实施例2

本实施例提供一种聚氨酯防雾薄膜及其制备方法，所述制备方法如下：

(1)对基材进行电晕处理后，在基材经电晕处理的一面涂覆单组分聚氨酯防雾涂料后，在70℃下固化1h，得到与基材相贴合的聚氨酯涂层，所述聚氨酯涂层的厚度为20μm；

(2)在-20℃下，对步骤(1)得到的聚氨酯涂层进行冷冻处理7天后，首先以4℃/h的升温速率将其从-30℃升温至-18℃后，保温0.5h，然后首先以6℃/h的升温速率将其从-18℃升温至-6℃后，保温0.5h，再以4℃/h的升温速率将其从-6℃升温至10℃后，保温0.5h，最后以4℃/h的升温速率将其从10℃升温至25℃后，得到所述聚氨酯防雾薄膜；

其中，所述单组分聚氨酯防雾涂料包括如下重量份数的组分：

阴离子单组份水性聚氨酯60份、聚酯改性聚二甲基硅氧烷10份和消泡剂5份。

实施例3

本实施例提供一种聚氨酯防雾薄膜及其制备方法，所述制备方法如下：

(1)对基材进行电晕处理后，在基材经电晕处理的一面涂覆单组分聚氨酯防雾涂料后，在30℃下固化24h，得到与基材相贴合的聚氨酯涂层，所述聚氨酯涂层的厚度为30μm；

(2)在-40℃下，对步骤(1)得到的聚氨酯涂层进行冷冻处理1天后，首先以5℃/h的升温速率将其从-22℃升温至-12℃后，保温0.5h，然后以6℃/h的升温速率将其从-12℃升温至-5℃后，保温0.5h，最后以5℃/h的升温速率将其从0℃升温至25℃后，得到所述聚氨酯防雾薄膜；

其中，所述单组分聚氨酯防雾涂料包括如下重量份数的组分：

非离子单组份水性聚氨酯80份、烷基酚聚氧乙烯醚20份、流平剂2份和消泡剂2份。

实施例4

本实施例提供一种聚氨酯防雾薄膜及其制备方法，所述制备方法如下：

(1)对基材进行电晕处理后，在基材经电晕处理的一面涂覆单组分聚氨酯防雾涂料后，在60℃下固化5h，得到与基材相贴合的聚氨酯涂层，所述聚氨酯涂层的厚度为5μm；

(2)在-25℃下，对步骤(1)得到的聚氨酯涂层进行冷冻处理4天后，首先以5℃/h的升温速率将其从-25℃升温至-15℃后，保温0.5h，然后以5℃/h的升温速率将其从-15℃升温至-8℃后，最后以5℃/h的升温速率将其从-8℃升温至25℃后，得到所述聚氨酯防雾薄膜；

其中，所述单组分聚氨酯防雾涂料包括如下重量份数的组分：

阴离子单组份水性聚氨酯72份、聚醚改性聚二甲基硅氧烷18份和消泡剂5份。

实施例5

本实施例提供一种聚氨酯防雾薄膜及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，在-12℃下，对步骤(1)得到的聚氨酯涂层进行冷冻处理，其他条件与实施例1相同。

将本实施例提供的聚氨酯防雾薄膜1粘贴于玻璃上，分别置于常温露天环境中(23±5℃/50％RH)0h、3天和10天后，对其进行防雾耐久性测试，测试结果如图4-6所示。由图4-6可知，本实施例提供的聚氨酯防雾薄膜1的防雾耐久性较差。

实施例6

本实施例提供一种聚氨酯防雾薄膜及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述冷冻处理的时间为1天，其他条件与实施例1相同。

将本实施例提供的聚氨酯防雾薄膜粘贴于玻璃上，分别置于常温露天环境中(23±5℃/50％RH)0h后，对其进行防雾耐久性测试，测试结果如图7所示。由图7知，本实施例提供的聚氨酯防雾薄膜具有较好的防雾效果。

实施例7

本实施例提供一种聚氨酯防雾薄膜及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述冷冻处理的时间为0.5天，其他条件与实施例1相同。

将本实施例提供的聚氨酯防雾薄膜1粘贴于玻璃上，分别置于常温露天环境中(23±5℃/50％RH)0h、7天和10天后，对其进行防雾耐久性测试，测试结果如图8-10所示。由图8-10可知，本实施例提供的聚氨酯防雾薄膜1的防雾耐久性较差。

对比例1

本对比例提供一种聚氨酯防雾薄膜及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，未进行步骤(2)中的冷冻处理和逐步升温处理，其他条件与实施例1相同。

使用接触角测量仪(型号SDC-200S)对本对比例提供的聚氨酯防雾薄膜1的水接触角进行测试，测试结果如图11所示。由图11可知，本对比例提供的聚氨酯防雾薄膜1的亲水性较差。

将本对比例提供的聚氨酯防雾薄膜1粘贴于玻璃上，分别置于常温露天环境中(23±5℃/50％RH)0h和24h后，对其进行防雾耐久性测试，测试结果如图12-13所示。由图12-13可知，本对比例提供的聚氨酯防雾薄膜1的防雾耐久性较差。

对比例2

本对比例提供一种聚氨酯防雾薄膜及其制备方法，与实施例1的区别仅在于：

(2)在-30℃下，对步骤(1)得到的聚氨酯涂层进行冷冻处理2天后，以5℃/h的升温速率将其从-30℃升温至25℃，得到所述聚氨酯防雾薄膜；

其他条件与实施例1相同。

使用接触角测量仪(型号SDC-200S)对本对比例提供的聚氨酯防雾薄膜1的水接触角进行测试，测试结果如图14所示。由图14可知，本对比例提供的聚氨酯防雾薄膜1具有较好的亲水性。

将本对比例提供的聚氨酯防雾薄膜1粘贴于玻璃上，分别置于常温露天环境中(23±5℃/50％RH)0h和24h后，对其进行防雾耐久性测试，测试结果如图15-16所示。由图15-16可知，本对比例提供的聚氨酯防雾薄膜1的防雾耐久性较差。

根据GB/T 13022，使用Instron 6800万能材料试验系统对本对比例提供的聚氨酯防雾薄膜与实施例1提供的聚氨酯防雾薄膜进行应力-应变测试，应力-应变曲线如图17所示。由图17可知，本发明中通过采用逐步升温的方法(实施例1)，制备得到的聚氨酯防雾薄膜的力学性能较差；若采用直接升温的方法(对比例2)，制备得到的聚氨酯防雾薄膜的力学性能较差。

对上述实施例和对比例提供的聚氨酯防雾薄膜的性能进行测试，测试方法如下：

防雾性：分别将上述实施例和对比例提供的聚氨酯防雾薄膜粘贴于玻璃上，在距离聚氨酯防雾薄膜20cm，用100℃的高温蒸汽喷蒸，观察聚氨酯防雾薄膜是否起雾；

防雾材料渗出测试：分别将上述实施例和对比例提供的聚氨酯防雾薄膜粘贴于玻璃上，距离聚氨酯防雾薄膜10cm，用100℃的高温水蒸汽喷蒸2min，观察其防雾效果后，将聚氨酯防雾薄膜于室温下放置干燥，然后再喷蒸2min-观察防雾效果-室温干燥水分，如此反复；记录喷蒸后，聚氨酯防雾薄膜30％的面积出现水珠及雾气时的喷蒸次数，若测试10次后，聚氨酯防雾薄膜中出现水珠及雾气的面积小于其30％的面积，则记为“10+”；

水接触角：采用东莞市晟鼎精密仪器有限公司接触角测量仪(型号SDC-200S)设备测定上述实施例和对比例提供的聚氨酯防雾薄膜的水滴接触角；

附着力：GB/T 9286-1998；

硬度：分别将上述实施例和对比例提供的聚氨酯防雾薄膜在70℃下固化3h后，以垂直压力1千克的力量，以45°斜角在漆膜画出3cm长度，划5次，漆膜没划痕，该铅笔级别硬度即为漆膜硬度，其中铅笔的硬度分别为6B、5B、4B、3B、2B、B、HB、F、H、2H、3H、4H、5H、6H、7H、8H和9H；

透光率：使用透光率雾度测定仪，将上述实施例和对比例提供的聚氨酯防雾薄膜裁成5cm×5cm的正方形，选取聚氨酯防雾薄膜中心及四个顶点处分别测试透光率，取其平均值即为透光率数值；

防雾持久度：将容积为250mL烧杯中加入200mL水，分别使用上述实施例和对比例提供的聚氨酯防雾薄膜盖住杯口，将烧杯置于50℃的恒温水浴锅中，30min后，目测观察聚氨酯防雾薄膜的起雾情况；将容积为1000mL烧杯中加入500mL水，分别使用上述实施例和对比例提供的聚氨酯防雾薄膜盖住杯口，将烧杯置于加热盘上，并将水持续煮沸，30min后，目测观察聚氨酯防雾薄膜的起雾情况；

防雾耐久性：将上述实施例和对比例提供的聚氨酯防雾薄膜粘贴于玻璃上，置于常温露天环境中(23±5℃/50％RH)，按时间0h(即制备得到聚氨酯防雾薄膜后立即进行测试)、1h、1天(24h)、2天……10天，之后每一天对聚氨酯防雾薄膜进行一次防雾性测试，共进行10天的防雾性测试，直至聚氨酯防雾薄膜30％的面积出现水珠及雾气，记录放置的天数，其中“√”代表通过防雾耐久性测试，“×”代表聚氨酯防雾薄膜30％及以上的面积出现水珠或雾气；

其中，起雾评价标准如下：

等级1代表完全透明无水滴；

等级2代表透明性较好，有少量不均匀大水滴，出现水滴面积不超过5％；

等级3代表基本透明，有较多水滴，出现水滴面积不超过30％；

等级4代表半透明，有很多小水珠，出现水滴面积50％以上；

等级5代表完全不透明。

对上述实施例和对比例提供的聚氨酯防雾薄膜的性能测试结果如下表1和表2所述：

表1

表2

由表1和表2的内容可知，本发明通过对制备得到的聚氨酯涂层立即依次进行冷冻处理和逐步升温处理，并控制冷冻处理的温度和时间在特定的范围内，制备得到的聚氨酯防雾薄膜具有较好的防雾效果和较好的力学性能以及较高的透光率，经防雾性测试后，其防雾效果为1级，经防雾材料渗出测试次数≥10次后，聚氨酯防雾薄膜依然不会由于防雾材料的渗出而影响其防雾性，水接触角为0°，附着力为0级，硬度为3H，透光率为93.5％～94.0％；同时本发明提供的聚氨酯防雾薄膜的防雾效果可持续较长时间，分别在50℃和100℃下，对聚氨酯防雾薄膜进行防雾持久性测试后，其防雾持久性均为1级，且在23±5℃/50％RH的环境下放置10天后，其仍具有较好的防雾效果。

与实施例2相比，若冷冻处理的温度过高(实施例5)，则制备得到的聚氨酯防雾薄膜的防雾耐久性较差；与实施例1相比，若冷冻处理的时间过短(实施例7)，则制备得到的聚氨酯防雾薄膜的防雾耐久性较差。

与实施例1相比，若未进行冷冻处理和逐步升温处理(对比例1)或若采用匀速升温处理代替逐步升温处理(对比例2)，则制备得到的聚氨酯防雾薄膜的防雾效果较差。

综上所述，本发明通过对制备得到的聚氨酯涂层立即依次进行冷冻处理和逐步升温处理，并控制冷冻处理的温度和时间在特定的范围内，制备得到的聚氨酯防雾薄膜具有较好的防雾耐久性、较好的机械性能和较高的透光率。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (11)

1.一种聚氨酯防雾薄膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

(1)在基材的任一面涂覆单组分聚氨酯防雾涂料后，固化，得到与基材相贴合的聚氨酯涂层；

(2)对步骤(1)得到的聚氨酯涂层进行冷冻处理后，进行逐步升温处理，得到所述聚氨酯防雾薄膜；

所述单组分聚氨酯防雾涂料包括如下重量份数的组分：

单组份水性聚氨酯60～90份、表面活性剂10～35份和其他助剂5～15份；

所述固化的温度为30～70℃，所述固化的时间为1～24h；

所述冷冻处理的温度≤-20℃，所述冷冻处理的时间为1～7天；

所述逐步升温处理至少包括三步升温处理；

经第一步所述升温处理后的温度为-18～-12℃；

经第二步所述升温处理后的温度为-10～-5℃；

逐步升温过程中最后一步升温处理后的温度为常温；

所述逐步升温处理中每步升温处理的升温速率为4～6℃/h；

所述每步升温处理的升温时间为1～6h。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述单组份水性聚氨酯选自非离子单组份水性聚氨酯、阳离子单组份水性聚氨酯或阴离子单组份水性聚氨酯中的任意一种或至少两种的组合。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述单组份水性聚氨酯的固含量为30％～40％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂选自聚醚改性聚二甲基硅氧烷、聚酯改性聚二甲基硅氧烷、全氟烷基聚氧乙烯醚、长链脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基醇酰胺、烷基苯磺酸钠、α-烯烃磺酸盐、烷基磺酸盐或脂肪酸磺烷基酯中的任意一种或至少两种的组合。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述涂覆前还包括预处理的步骤。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述预处理的方法为对基材的任一面进行电晕处理。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚氨酯涂层的厚度为5～30μm。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，上述每步升温处理后均包括后处理的步骤。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述后处理的方法为保温0.5h。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：

(1)对基材的任一面进行电晕处理后，在经电晕处理的一面涂覆单组分聚氨酯防雾涂料，在30～70℃下固化1～24h，得到与基材相贴合的聚氨酯涂层，所述聚氨酯涂层的厚度为5～30μm；

(2)在≤-20℃下，对步骤(1)得到的聚氨酯涂层进行冷冻处理1～7天，然后进行逐步升温处理，得到所述聚氨酯防雾薄膜；其中，所述逐步升温处理至少包括三步升温处理，经第一步所述升温处理后的温度为-18～-12℃，经第二步所述升温处理后的温度为-10～-5℃，逐步升温过程中最后一步升温处理后的温度为常温；每步升温处理的升温速率为4～6℃/h，升温时间为1～6h，每步升温处理后进行保温0.5h；

其中，所述单组分聚氨酯防雾涂料包括如下重量份数的组分：

单组份水性聚氨酯涂料60～90份、表面活性剂10～35份和其他助剂5～15份。

11.一种如权利要求1-10任一项所述的制备方法制备得到的聚氨酯防雾薄膜。

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