CN115160842B - 一种水性uv固化防雾涂料及其制备和应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水性UV固化防雾涂料及其制备和应用方法，利用含双键的硫代内酯多组分反应特性制备侧链含有硫代内酯的聚合物A，利用侧链含有硫代内酯的聚合物A制备含有亲水基团和丙烯酸酯的聚合物B，聚合物B同时带有亲水基团和反应性双键，其亲水基团和反应性双键分别能够提供良好的防雾能力和附着力，同时引入水溶性单体、活性稀释剂和水溶性光引发剂作为反应组分，得到了兼具防雾性能佳、附着力高和无溶剂特性的UV固化防雾涂层，改善了目前防雾涂层附着力低、耐久性差和工艺性能难以统一的问题。

Description

一种水性UV固化防雾涂料及其制备和应用方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种水性UV固化防雾涂料及其制备和应用方法。
背景技术
光学玻璃和透明高分子材料已广泛应用于防护面罩、光学镜片、汽车灯罩、太阳能透光板和农业大棚等领域。在实际应用中，这些材料不可避免地面临较大的温度和湿度变化，在温度低于露点时水蒸气会在材料表面吸附、冷凝，并以小水滴的形式聚集形成水雾，即雾化现象。雾化现象产生的小水滴间有多个界面，光线穿过这些界面会发生反射和折射，使透光率显著下降。当温度低于冰点时，雾化水滴会结霜，进一步降低光线透过率。眼镜、防护面罩和汽车挡风玻璃的雾化使视线模糊、准确率降低，同时带来大量不便和安全隐患。太阳能透光板和农业大棚的雾化将大幅降低太阳能吸收效率。因此，如何克服透明基材的雾化问题一直是该领域的研究热点和难点。
根据成雾机理可知，成雾条件必须包含以下三点：(1)合适的温度差；(2)合适的湿度差；(3)合适的表面张力，且三个条件缺一不可，故通过控制温度、湿度和表面张力即可达到防雾目的。目前防雾措施主要有加热法、空气对流法和涂料法，即分别针对温度、湿度和表面张力调控；其中，加热和空气对流法除雾效果明显，但需要额外设备和能量输入，成本高且对眼镜、面罩等便携装置限制性大。涂料法通过改变材料表面润湿性实现防雾，工艺简单且无需外界能量和设备，是一种更为理想的防雾方法。亲水涂层和疏水涂层均可改变雾化水滴的润湿状态达到降低雾化效果。疏水涂层通过引入长碳链、含氟链段等低表面基团，减小水滴粘附使水滴滑落，达到防雾目的。亲水涂层则引入强极性、亲水性基团，使水滴在表现铺展形成水膜，即使发生了雾化和冷凝，水膜不发生光线的反射和折射，表现出明显优势。
最初的亲水型防雾喷剂以表面活性剂为防雾组分，制备工艺简单，但易磨损消耗、流失导致耐久性较差，只能作为短效防雾产品(例如：CN201810973380.5，CN202010807386.2)。利用有机硅偶联剂和碳酸酯偶联剂水解沉积也能得到性能优异的亲水防雾涂层，制备过程通常需要严格的pH、温湿度控制，制备周期长、效率较低，且高温处理使其无法用于PC、PET等聚合物基材(例如：CN202010257926.4，CN202111507350.3)。近年来，亲水型UV固化防雾涂料以其固化速率高、原料易得、结构设计性强等特点在防雾领域表现出明显优势，通过引入亲水和吸水性基团即可获得防雾性能。亲水丙烯酸酯、丙烯酰胺类UV涂层防雾性能高，但与多数基材附着力差、相容性不佳，易出现划痕、脱落等现象。CN201910144044.4公开了一种UV固化超亲水防雾涂层制备方法，涂层成分包括溶剂、聚丙烯酸酯低聚物、改性硅溶胶、改性表面活性剂等，所得涂层防雾性能较好，但固化需要先烘干溶剂在进行光固化，过程较为复杂。综上，现有技术存在以下明显不足：表面活性剂型防雾涂层耐久性差，有机硅/钛水解涂层工艺过程较为复杂，亲水型UV固化防雾涂料存在附着力、防雾性能和工艺性能难以统一的难题。因此，亟需开发一种固化工艺简单、附着力高、防雾性能好、耐久性强的防雾涂层。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种水性UV固化防雾涂料及其制备和应用方法。
为了解决技术问题，本发明的技术方案是：一种水性UV固化防雾涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将N,N-二甲基丙烯酰胺单体和含双键的硫代内酯单体溶解在有机溶剂中，加入自由基热引发剂，加热反应得到侧链含有硫代内酯的聚合物A溶液；所述N,N-二甲基丙烯酰胺单体和含双键的硫代内酯单体的质量比为3～7：7～3，N,N-二甲基丙烯酰胺单体和含双键的硫代内酯单体的总质量与有机溶剂的质量比为1:3～6，自由基热引发剂的用量为N,N-二甲基丙烯酰胺单体和含双键的硫代内酯单体总和的0.5～1.5wt.％，所述侧链含有硫代内酯的聚合物A的结构式为
Figure BDA0003764662150000021
其中聚合度x为30～100，聚合度y为30～100；
步骤2：向步骤1得到的侧链含有硫代内酯的聚合物A溶液中加入亲水胺基化合物，进一步加入含有丙烯酸酯异氰酸酯单体，反应后除去有机溶剂得到含有亲水基团和丙烯酸酯的聚合物B，其中亲水胺基化合物和含有丙烯酸酯异氰酸酯单体的摩尔数分别与含双键的硫代内酯单体的摩尔数相同，所述含有亲水基团和丙烯酸酯的聚合物B的结构式为
Figure BDA0003764662150000031
其中聚合度x为30～100，聚合度y为30～100；
步骤3：将步骤2得到的含有亲水基团和丙烯酸酯的聚合物B溶于水得到质量分数为20％～40％的水溶液，加入亲水性单体和活性稀释剂搅拌均匀，然后加入水溶性光引发剂，混合均匀后得到亲水型UV固化防雾涂料，其中含有亲水基团和丙烯酸酯的聚合物B的水溶液、亲水性单体、活性稀释剂和水溶性光引发剂的质量比为100：30～70：70～30：2～4。
优选的，所述步骤1具体为：将N,N-二甲基丙烯酰胺单体和含双键的硫代内酯单体溶解在有机溶剂中，加入自由基热引发剂，加热至80℃并保持300rpm搅拌，聚合4～6h，得到侧链含有硫代内酯的聚合物A溶液。
优选的，所述步骤1中的有机溶剂选自二氧六环、乙酸乙酯、丁酮中的一种或两种，自由基热引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰、过氧化二碳酸二异丙酯中的一种或两种，含双键的硫代内酯单体选自烯丙基氨基甲酸酯基硫代内酯、甲基丙烯酰胺硫代内酯、丙烯酰胺硫代内酯中的一种或两种。
优选的，所述N,N-二甲基丙烯酰胺单体和含双键的硫代内酯单体的质量比为1：1。
优选的，所述步骤2具体为：向步骤1得到的侧链含有硫代内酯的聚合物A溶液中加入亲水胺基化合物，室温反应2～4h后完成硫代内酯基团的开环并原位释放出巯基，进一步加入含有丙烯酸酯异氰酸酯单体，巯基将选择性的与含有丙烯酸酯异氰酸酯单体发生快速点击反应，接着通过加热旋蒸除去有机溶剂，得到含有亲水基团和丙烯酸酯的聚合物B。
优选的，所述步骤2中的亲水胺基化合物选自羟基丙胺、羟基乙胺、3-氨基己二酸、氨基丙酸中的一种或两种，所述含有丙烯酸酯异氰酸酯单体选自1,1-双(丙烯酰氧基甲基)乙基异氰酸酯、异氰酸酯丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异氰基乙酯中的一种或两种。
优选的，所述步骤3中亲水性单体选自2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、二烯丙基二甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种或两种；活性稀释剂选自丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、聚乙二醇二丙烯酸酯中的一种或两种；水溶性光引发剂选自2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮中的一种或两种。
优选的，所述含有亲水基团和丙烯酸酯的聚合物B的水溶液、亲水性单体、活性稀释剂和水溶性光引发剂的质量比为100：50：50：3。
优选的，一种水性UV固化防雾涂料，由上述的一种水性UV固化防雾涂料的制备方法制成。
优选的，一种水性UV固化防雾涂料的应用方法，将上述的一种水性UV固化防雾涂料的制备方法制得的亲水型UV固化防雾涂料涂覆至PET或玻璃基板上，在80±10℃烘箱中烘干10～20min除去水分，再置于光强为20mW/cm2、峰值波长为365nm紫外灯下辐照5～10min，使体系内双键发生自由基聚合反应完成固化，即得防雾涂层。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明公开了一种水性UV固化防雾涂料的制备方法，利用含双键的硫代内酯多组分反应特性制备侧链含有硫代内酯的聚合物A，利用侧链含有硫代内酯的聚合物A制备含有亲水基团和丙烯酸酯的聚合物B，聚合物B同时带有亲水基团和反应性双键，其亲水基团和反应性双键分别能够提供良好的防雾能力和附着力，同时引入水溶性单体、活性稀释剂和水溶性光引发剂作为反应组分，得到了兼具防雾性能佳、附着力高和无溶剂特性的UV固化防雾涂层，改善了目前防雾涂层附着力低、耐久性差和工艺性能难以统一的问题；
(2)本发明公开了一种水性UV固化防雾涂料，利用含有亲水基团和丙烯酸酯的聚合物B、亲水性单体、活性稀释剂和水溶性光引发剂作为反应组分，无需任何有机溶剂，实现了防雾性能、高附着力和无溶剂的统一；
(3)本发明制备方法简单，原料来源广泛，安全性高，有规模化制备前景，可以满足有机玻璃、防护面罩等材料的防雾需求；
(4)本发明水性UV固化防雾涂料良好的水溶性使其具有优异的防雾性能、低可燃性、高安全性等优点，所得涂层硬度高、透明性高、耐久性好。
附图说明
图1、本发明实施例1制备的防雾涂层涂布PET前水滴接触角图；
图2、本发明实施例1制备的防雾涂层涂布PET后水滴接触角图；
图3、本发明实施例2制备的防雾涂层涂布PET前后透过率对比图；
图4、本发明实施例2制备的防雾涂层固化前后红外谱图；
图5、本发明实施例3制备的防雾涂层防雾效果图；
图6、本发明实施例3制备的防雾涂层防雾效果图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明进行说明，所用的原材料、溶剂和引发剂均为常规市售产品，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明公开了一种水性UV固化防雾涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将N,N-二甲基丙烯酰胺单体和含双键的硫代内酯单体溶解在有机溶剂中，加入自由基热引发剂，加热反应得到侧链含有硫代内酯的聚合物A溶液；所述N,N-二甲基丙烯酰胺单体和含双键的硫代内酯单体的质量比为3～7：7～3，N,N-二甲基丙烯酰胺单体和含双键的硫代内酯单体的总质量与有机溶剂的质量比为1:3～6，自由基热引发剂的用量为N,N-二甲基丙烯酰胺单体和含双键的硫代内酯单体总和的0.5～1.5wt.％，所述侧链含有硫代内酯的聚合物A的结构式为
Figure BDA0003764662150000051
其中聚合度x为30～100，聚合度y为30～100；
步骤2：向步骤1得到的侧链含有硫代内酯的聚合物A溶液中加入亲水胺基化合物，进一步加入含有丙烯酸酯异氰酸酯单体，反应后除去有机溶剂得到含有亲水基团和丙烯酸酯的聚合物B，其中亲水胺基化合物和含有丙烯酸酯异氰酸酯单体的摩尔数分别与含双键的硫代内酯单体的摩尔数相同，所述含有亲水基团和丙烯酸酯的聚合物B的结构式为
Figure BDA0003764662150000061
其中聚合度x为30～100，聚合度y为30～100；
步骤3：将步骤2得到的含有亲水基团和丙烯酸酯的聚合物B溶于水得到质量分数为20％～40％的水溶液，加入亲水性单体和活性稀释剂搅拌均匀，然后加入水溶性光引发剂，混合均匀后得到亲水型UV固化防雾涂料，其中含有亲水基团和丙烯酸酯的聚合物B的水溶液、亲水性单体、活性稀释剂和水溶性光引发剂的质量比为100：30～70：70～30：2～4。
优选的，所述步骤1具体为：将N,N-二甲基丙烯酰胺单体和含双键的硫代内酯单体溶解在有机溶剂中，加入自由基热引发剂，加热至80℃并保持300rpm搅拌，聚合4～6h，得到侧链含有硫代内酯的聚合物A溶液。
优选的，所述步骤1中的有机溶剂选自二氧六环、乙酸乙酯、丁酮中的一种或两种，自由基热引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰、过氧化二碳酸二异丙酯中的一种或两种，含双键的硫代内酯单体选自烯丙基氨基甲酸酯基硫代内酯、甲基丙烯酰胺硫代内酯、丙烯酰胺硫代内酯中的一种或两种，其结构式如下：
Figure BDA0003764662150000062
当含双键的硫代内酯单体为丙烯酰胺硫代内酯时，其反应方程式为：
Figure BDA0003764662150000071
式中聚合度x为30～100，聚合度y为30～100。
优选的，所述N,N-二甲基丙烯酰胺单体和含双键的硫代内酯单体的质量比为1：1。
优选的，所述步骤2具体为：向步骤1得到的侧链含有硫代内酯的聚合物A溶液中加入亲水胺基化合物，室温反应2～4h后完成硫代内酯基团的开环并原位释放出巯基，进一步加入含有丙烯酸酯异氰酸酯单体，巯基将选择性的与含有丙烯酸酯异氰酸酯单体发生快速点击反应，接着通过加热旋蒸除去有机溶剂，得到含有亲水基团和丙烯酸酯的聚合物B。
优选的，所述步骤2中的亲水胺基化合物选自羟基丙胺、羟基乙胺、3-氨基己二酸、氨基丙酸中的一种或两种，所述含有丙烯酸酯异氰酸酯单体选自1,1-双(丙烯酰氧基甲基)乙基异氰酸酯(Karenz BEI)、异氰酸酯丙烯酸乙酯(Karenz AOI)、甲基丙烯酸异氰基乙酯(Karenz MOI)中的一种或两种，其结构式如下：
Figure BDA0003764662150000072
优选的，所述步骤3中亲水性单体选自2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、二烯丙基二甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种或两种，其结构式如下：
Figure BDA0003764662150000073
所述活性稀释剂选自丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、聚乙二醇二丙烯酸酯中的一种或两种；
所述水溶性光引发剂选自2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(1173)、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮(2959)中的一种或两种。
优选的，所述含有亲水基团和丙烯酸酯的聚合物B的水溶液、亲水性单体、活性稀释剂和水溶性光引发剂的质量比为100：50：50：3。
优选的，一种水性UV固化防雾涂料，由上述的一种水性UV固化防雾涂料的制备方法制成。
优选的，一种水性UV固化防雾涂料的应用方法，将上述的一种水性UV固化防雾涂料的制备方法制得的亲水型UV固化防雾涂料涂覆至PET或玻璃基板上，在80±10℃烘箱中烘干10～20min除去水分，再置于光强为20mW/cm2、峰值波长为365nm紫外灯下辐照5～10min，使体系内双键发生自由基聚合反应完成固化，即得防雾涂层。
实施例1
步骤1：将3.0gN,N-二甲基丙烯酰胺单体(DMA)和7.0g丙烯酰胺硫代内酯溶解在50mL二氧六环中，加入0.1g偶氮二异丁腈，加热至80℃并保持300rpm搅拌，聚合4h，得到侧链含有硫代内酯的聚合物A1溶液(聚合度x和y均在30～100之间)。
步骤2：向步骤1得到的侧链含有硫代内酯的聚合物A1溶液中加入羟基丙胺(3.05g，40.7mmol)，室温反应2h完成硫代内酯基团的开环并原位释放出巯基，进一步加入1,1-双(丙烯酰氧基甲基)乙基异氰酸酯(Karenz BEI，9.7g，40.7mmol)，巯基将选择性与1,1-双(丙烯酰氧基甲基)乙基异氰酸酯发生快速点击反应，加热旋蒸除去有机溶剂得到含有亲水基团和丙烯酸酯的聚合物B1(聚合度x和y均在30～100之间)。
步骤3：称取2.0g步骤2得到的聚合物B1溶于8.0g水得到10.0g质量分数为20％的水溶液，进一步与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(7.0g)和丙烯酸乙酯(3.0g)搅拌均匀，加入0.2g水溶性光引发剂2959，混合均匀得到亲水型UV固化防雾涂料C1。
Figure BDA0003764662150000091
实施例2
步骤1：将7.0gN,N-二甲基丙烯酰胺单体(DMA)和3.0g甲基丙烯酰胺硫代内酯溶解在30mL乙酸乙酯中，加入0.15g过氧化苯甲酰和过氧化二碳酸二异丙酯的混合物，加热至80℃并保持300rpm搅拌，聚合4h，得到侧链含有硫代内酯的聚合物A2溶液(聚合度x和y均在30～100之间)。
步骤2：向步骤1得到的侧链含有硫代内酯的聚合物A2溶液中加入羟基丙酸(1.44g，16.2mmol)，室温反应2h完成硫代内酯基团的开环并原位释放出巯基，进一步加入异氰酸酯丙烯酸乙酯(Karenz AOI 2.28g，16.2mmol)，巯基将选择性与异氰酸酯丙烯酸乙酯发生快速点击反应，加热旋蒸除去有机溶剂得到含有亲水基团和丙烯酸酯的聚合物B2。
步骤3：称取4.0g步骤2得到的含有亲水基团和丙烯酸酯的聚合物B2溶于6.0g水得到10.0g质量分数为40％的水溶液，进一步与2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(7.0g)、聚乙二醇二丙烯酸酯(3.0g)搅拌均匀，加入0.4g水溶性光引发剂1173，混合均匀得到亲水型UV固化防雾涂料C2。
Figure BDA0003764662150000092
实施例3
步骤1：将5.0gN,N-二甲基丙烯酰胺单体(DMA)和5.0g甲基丙烯酰胺硫代内酯溶解在60mL丁酮中，加入0.05g偶氮二异庚腈，加热至80℃并保持300rpm搅拌，聚合4h，得到侧链含有硫代内酯的聚合物A3溶液(聚合度x和y均在30～100之间)。
步骤2：向步骤1得到的侧链含有硫代内酯的聚合物A3溶液中加入羟基乙胺(1.64g，27.0mmol)，室温反应2h完成硫代内酯基团的开环并原位释放出巯基，进一步加入甲基丙烯酸异氰基乙酯(Karenz MOI，4.34g，27.0mmol)，巯基将选择性与甲基丙烯酸异氰基乙酯发生快速点击反应，加热旋蒸除去有机溶剂得到含有亲水基团和丙烯酸酯的聚合物B3。
步骤3：称取3.0g步骤2得到的含有亲水基团和丙烯酸酯的聚合物B3溶于7.0g水得到10.0g质量分数为30％的水溶液，进一步与二烯丙基二甲基氯化铵(5.0g)、甲基丙烯酸羟乙酯(5.0g)搅拌均匀，加入0.3g水溶性光引发剂1173，混合均匀得到亲水型UV固化防雾涂料C3。
Figure BDA0003764662150000101
以实施案例1～3为例，对本发明得到防雾涂料进行应用和性能检测，所述防雾涂料的应用和测试方法如下：
(a)防雾涂料的应用：将实施案例1～3所得水性UV固化防雾涂料涂覆至PET或玻璃基板上，在80±10℃烘箱中烘干10min除去水分，再置于光强为20mW/cm2、峰值波长为365nm紫外灯下辐照5～10min，使体系内双键发生自由基聚合反应完成固化，即得防雾涂层。
(b)防雾测试方法：将固化后的涂料放置在80℃的热水上方5cm处，观察表面起雾状况。
其防雾性能见附图1～附图6所示：
图1为实施例1制备的防雾涂层涂布PET前水滴接触角图，未处理，水滴接触角为47°；
图2为实施例1制备的防雾涂层涂布PET后水滴接触角图，处理后，水滴接触角＜5°；
图3为实施例2制备的防雾涂层涂布PET前后透过率对比图，可以看出原始PET透光率最高，可达98％，其次为防雾涂层涂布PET，透光率可达95％，其次为防雾涂层涂布PET-水汽，透光率可达93％，最后为原始PET-水汽，透光率仅为72％。
图4为实施例2制备的防雾涂层固化前后红外谱图，可以看出固化后，涂料中不饱和双键(3080cm-1)吸收峰完全消失，这是由于固化过程中体系内双键发生了自由基聚合反应。
图5为实施例3制备的防雾涂层防雾效果图，水蒸气处理前，膜层左侧为未经防雾涂层涂布处理，右侧为经过防雾涂层涂布处理。
图6为实施例3制备的防雾涂层防雾效果图，水蒸气处理后，左侧为未经防雾涂层涂布处理，透光率较差，右侧为经过防雾涂层涂布处理，透光率较好。
本发明对实施例3制备的防雾涂层防雾效果做了试验：
水蒸气处理前，方格2、4、6、8和右侧的长方格未经防雾涂层涂布处理，方格1、3、5、7、9经过防雾涂层涂布处理；
水蒸气处理后，方格2、4、6、8和右侧的长方格未经防雾涂层涂布处理，透光率较差，方格1、3、5、7、9经过防雾涂层涂布处理，可以清楚看到涂覆防雾涂层位置具有明显的防雾性能，透光率较好。
本发明也对实施例3制备的防雾涂层涂布PET涂层弯折前后防雾效果做了试验，从试验结果可得，经过多次弯折后，涂层仍保持优异的附着力和防雾效果。
本发明反应原理如下：
本发明提供了一种水性UV固化防雾涂料及其制备和应用方法，利用含双键的硫代内酯多组分反应制备了侧链含有硫代内酯的聚合物A，接着利用聚合物A制备了高附着力的含有亲水基团和丙烯酸酯的聚合物B，实现了在同一分子链上同时引入亲水基团和具有反应性的双键，亲水基团提供防雾能力，反应性双键和其他成膜物质反应提供良好附着力，且官能团分布、密度及齐聚物对的水溶性高度可调，良好的水溶性使其具有优异的防雾性能、低可燃性、高安全性、应用方便等优点，所得涂层硬度高、透明性高、耐久性好，有效解决现有防雾涂层耐久性差、工艺过程较为复杂，以及亲水型UV固化防雾涂料存在附着力、防雾性能和工艺性能难以统一的难题。
本发明公开了一种水性UV固化防雾涂料的制备方法，利用含双键的硫代内酯多组分反应特性制备侧链含有硫代内酯的聚合物A，利用侧链含有硫代内酯的聚合物A制备含有亲水基团和丙烯酸酯的聚合物B，聚合物B同时带有亲水基团和反应性双键，其亲水基团和反应性双键分别能够提供良好的防雾能力和附着力，同时引入水溶性单体、活性稀释剂和水溶性光引发剂作为反应组分，得到了兼具防雾性能佳、附着力高和无溶剂特性的UV固化防雾涂层，改善了目前防雾涂层附着力低、耐久性差和工艺性能难以统一的问题。
本发明公开了一种水性UV固化防雾涂料，利用含有亲水基团和丙烯酸酯的聚合物B、亲水性单体、活性稀释剂和水溶性光引发剂作为反应组分，无需任何有机溶剂，实现了防雾性能、高附着力和无溶剂的统一。
本发明制备方法简单，原料来源广泛，安全性高，有规模化制备前景，可以满足有机玻璃、防护面罩等材料的防雾需求。
本发明水性UV固化防雾涂料良好的水溶性使其具有优异的防雾性能、低可燃性、高安全性等优点，所得涂层硬度高、透明性高、耐久性好。
上面对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (9)

1.一种水性UV固化防雾涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将N，N-二甲基丙烯酰胺单体和含双键的硫代内酯单体溶解在有机溶剂中，加入自由基热引发剂，加热反应得到侧链含有硫代内酯的聚合物A溶液；所述N，N-二甲基丙烯酰胺单体和含双键的硫代内酯单体的质量比为3～7∶7～3，N，N-二甲基丙烯酰胺单体和含双键的硫代内酯单体的总质量与有机溶剂的质量比为1∶3～6，自由基热引发剂的用量为N，N-二甲基丙烯酰胺单体和含双键的硫代内酯单体总和的0.5～1.5wt.％，所述含双键的硫代内酯单体为丙烯酰胺硫代内酯，所述侧链含有硫代内酯的聚合物A的结构式为
Figure FDA0004058291600000011
其中聚合度x为30～100，聚合度y为30～100；
步骤2：向步骤1得到的侧链含有硫代内酯的聚合物A溶液中加入亲水胺基化合物，进一步加入含有丙烯酸酯异氰酸酯单体，反应后除去有机溶剂得到含有亲水基团和丙烯酸酯的聚合物B，其中亲水胺基化合物和含有丙烯酸酯异氰酸酯单体的摩尔数分别与含双键的硫代内酯单体的摩尔数相同，所述亲水胺基化合物为氨基丙酸，含有丙烯酸酯异氰酸酯单体为1，1-双(丙烯酰氧基甲基)乙基异氰酸酯，所述含有亲水基团和丙烯酸酯的聚合物B的结构式为
Figure FDA0004058291600000012
其中聚合度x为30～100，聚合度y为30～100；
步骤3：将步骤2得到的含有亲水基团和丙烯酸酯的聚合物B溶于水得到质量分数为20％～40％的水溶液，加入亲水性单体和活性稀释剂搅拌均匀，然后加入水溶性光引发剂，混合均匀后得到亲水型UV固化防雾涂料，其中含有亲水基团和丙烯酸酯的聚合物B的水溶液、亲水性单体、活性稀释剂和水溶性光引发剂的质量比为100∶30～70∶70～30∶2～4。
2.根据权利要求1所述的一种水性UV固化防雾涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤1具体为：将N，N-二甲基丙烯酰胺单体和含双键的硫代内酯单体溶解在有机溶剂中，加入自由基热引发剂，加热至80℃并保持300rpm搅拌，聚合4～6h，得到侧链含有硫代内酯的聚合物A溶液。
3.根据权利要求2所述的一种水性UV固化防雾涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的有机溶剂选自二氧六环、乙酸乙酯、丁酮中的一种或两种，自由基热引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化苯甲酰、过氧化二碳酸二异丙酯中的一种或两种。
4.根据权利要求2所述的一种水性UV固化防雾涂料的制备方法，其特征在于，所述N，N-二甲基丙烯酰胺单体和含双键的硫代内酯单体的质量比为1∶1。
5.根据权利要求1所述的一种水性UV固化防雾涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤2具体为：向步骤1得到的侧链含有硫代内酯的聚合物A溶液中加入亲水胺基化合物，室温反应2～4h后完成硫代内酯基团的开环并原位释放出巯基，进一步加入含有丙烯酸酯异氰酸酯单体，巯基将选择性的与含有丙烯酸酯异氰酸酯单体发生快速点击反应，接着通过加热旋蒸除去有机溶剂，得到含有亲水基团和丙烯酸酯的聚合物B。
6.根据权利要求1所述的一种水性UV固化防雾涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中亲水性单体选自2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱、二烯丙基二甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵中的一种或两种；活性稀释剂选自丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、聚乙二醇二丙烯酸酯中的一种或两种；水溶性光引发剂选自2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮中的一种或两种。
7.根据权利要求1所述的一种水性UV固化防雾涂料的制备方法，其特征在于，所述含有亲水基团和丙烯酸酯的聚合物B的水溶液、亲水性单体、活性稀释剂和水溶性光引发剂的质量比为100∶50∶50∶3。
8.一种水性UV固化防雾涂料，其特征在于，由权利要求1～7任一项所述的一种水性UV固化防雾涂料的制备方法制成。
9.一种水性UV固化防雾涂料的应用方法，其特征在于，将权利要求1～7任一项所述的一种水性UV固化防雾涂料的制备方法制得的亲水型UV固化防雾涂料涂覆至PET或玻璃基板上，在80±10℃烘箱中烘干10～20min除去水分，再置于光强为20mW/cm2、峰值波长为365nm紫外灯下辐照5～10min，使体系内双键发生自由基聚合反应完成固化，即得防雾涂层。
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