CN115558408B - 高性能防雾霜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及透明材料防雾技术，旨在提供一种高性能防雾霜的制备方法。包括：将先对无机量子点进行改性，然后将其与天然亲水胶体、改性硅油、甘油、去离子水、氢氧化钠混合并搅拌均匀；再加入卡波姆，高速搅拌获得高性能防雾霜。本发明解决了传统液态形式表面活性剂类防雾剂在涂覆应用后，所含表面活性剂会随水流失，防雾时效性较短的应用问题。防雾霜具有防雾效果好，与传统液态形式相比具有防雾循环性能优异、能持续耐久使用的优势。采用霜剂形式的产品，能够有效避免液态防雾剂包装易冰冻破损、漏液等不良问题。
Description
技术领域
本发明涉及透明材料防雾技术，特别涉及一种高性能防雾霜的制备方法。
背景技术
透明视窗会因其与所处环境的温度差异起雾而影响视线，给人们的日常生活、工作带来诸多不便，甚至产生安全隐患。例如：冬天人们从室外进入温暖的室内时，镜片上总会凝结一层水雾，在一定程度上影响了人们的工作和学习；在室外温度较低的时候，汽车的车窗玻璃上往往会凝结一层水雾，如果不及时擦干，将会影响驾驶视线，增大发生交通事故的可能性。
通过增加材料表面的亲水性，可以使其与水滴的接触角变小。当达到超亲水性时，水蒸气遇冷在材料表面不会凝结出小水珠而是高度铺展形成均匀的水膜，从而消除光线的漫反射达到防雾效果。最为直接的表面亲水改性方法是在材料表面涂覆亲水涂层，主要采用的材料有：表面活性剂、无机亲水涂料、有机高分子亲水涂料、有机-无机杂化亲水涂料等。与可固化(热固化或UV固化)成膜的无机亲水涂料、有机高分子亲水涂料、有机-无机杂化亲水涂料相比，采用表面活性剂类防雾剂，无需专业的固化设备和涂布装置，可随时较为便捷地涂覆到透明视窗表面，获得优良的防雾能力。但这类防雾膜中的表面活性剂会随水流失，防雾时效性较短。如何延长这类防雾剂的使用寿命是亟待解决的技术问题。
此外，当前使用的表面活性剂类防雾剂主要为液态，在冬季北方地区运输过程中，液态防雾剂会出现冰冻并发生体积膨胀，导致包装瓶破损。而在长期使用及携带过程中，液态防雾剂也存在漏液的风险。因此，迫切需要开发防雾产品新的应用形式。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种高性能防雾霜的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种高性能防雾霜的制备方法，包括如下步骤：
(1)将10～15质量份无机量子点、50质量份去离子水、50质量份无水乙醇、0.05～0.3质量份用作催化剂的碱混合并搅拌均匀；然后，将1～3质量份γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷与1～2质量份乙烯基三乙氧基硅烷的组合物滴加至上述混合物中，滴加完成后，继续搅拌24h，得到中间产物；
(2)在中间产物中加入2～3质量份脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、0.05～0.3质量份2-羟基-2-甲基-苯基丙酮，搅拌均匀后得到混合液；将混合液置于500W高压汞灯正下方，液面距离灯管20cm；在搅拌条件下，打开高压汞灯光照10～60s后取出，利用旋转蒸发仪在常压和80℃下对产物加热浓缩，获得改性无机量子点；
(3)将1～3质量份改性无机量子点、0.01～0.5质量份天然亲水胶体、0.01～0.5质量份改性硅油、0.05～3质量份甘油、100质量份去离子水、0.05～0.5质量份氢氧化钠混合并搅拌均匀；再加入1～3质量份卡波姆，在2000r/min的速率下高速搅拌1～3h，获得高性能防雾霜。
作为本发明的优选方案，步骤(1)中所述的无机量子点是粒径小于10nm的纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化锌中的至少一种。
作为本发明的优选方案，步骤(1)中所述的催化剂是氢氧化钠、氢氧化钾中的其中一种。
作为本发明的优选方案，步骤(1)中所述滴加的速率为1ml/min。
作为本发明的优选方案，步骤(2)中所述的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯是官能度为2～4的亲水性丙烯酸酯单体。
作为本发明的优选方案，步骤(2)中所述搅拌的速率为100r/min。
作为本发明的优选方案，步骤(3)中所述的天然亲水胶体是亚麻籽胶、瓜尔豆胶、海藻胶中的至少一种。
作为本发明的优选方案，步骤(3)中所述的改性硅油是氨基改性硅油、聚醚改性硅油、季铵盐改性硅油中的至少一种。
本发明的实现原理：
本发明合成了改性无机量子点，利用无机量子点的纳米小尺寸效应与有机高分子的表面功能化改性，提高无机量子点的亲水性及其与基材的润湿附着能力；通过无机量子点的钉扎作用减缓防雾膜中防雾剂流失，延长使用寿命；利用卡波姆在碱性条件下的溶胀作用与天然亲水胶体的增稠性将防雾剂由液态形式变为半固态的霜剂形式；利用改性硅油和甘油增强防雾霜涂覆时的爽滑性，并通过天然亲水胶体与改性硅油进一步提升防雾霜亲水性。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明解决了传统液态形式表面活性剂类防雾剂在涂覆应用后，所含表面活性剂会随水流失，防雾时效性较短的应用问题。
(2)本发明的防雾霜具有防雾效果好，与传统液态形式相比具有防雾循环性能优异、能持续耐久使用的优势。
(3)本发明采用霜剂形式的产品，能够有效避免液态防雾剂包装易冰冻破损、漏液等不良问题。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。实施例可以使本专业的专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
高性能防雾霜的制备方法，包括以下步骤：
(1)将10～15质量份粒径小于10nm的纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化锌中的至少一种无机量子点、50质量份去离子水、50质量份无水乙醇、0.05～0.3质量份氢氧化钠、氢氧化钾中的其中一种催化剂混合并搅拌均匀。然后，将1～3质量份γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷与1～2质量份乙烯基三乙氧基硅烷的组合物按1ml/min的速率滴入上述混合物中；滴加完成后，继续搅拌24h，得到中间产物。
(2)在上述中间产物中加入2～3质量份官能度为2～4的亲水性脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、0.05～0.3质量份2-羟基-2-甲基-苯基丙酮；搅拌均匀后，将混合液置于500W高压汞灯正下方，液面距离灯管20cm；在100r/min的搅拌条件下，打开高压汞灯光照10～60s后取出，利用旋转蒸发仪在常压和80℃条件下对产物加热浓缩，获得改性无机量子点。
(3)将1～3质量份改性无机量子点、0.01～0.5质量份亚麻籽胶、瓜尔豆胶、海藻胶中的至少一种天然亲水胶体，0.01～0.5质量份氨基改性硅油、聚醚改性硅油、季铵盐改性硅油中的至少一种改性硅油，以及0.05～3质量份甘油、100质量份去离子水、0.05～0.5质量份氢氧化钠混合并搅拌均匀；再加入1～3质量份卡波姆，在2000r/min的速率下高速搅拌1～3h，获得高性能防雾霜。
产品使用方法示例：
将防雾霜均匀涂抹到透明片材表面，确保防雾霜将片材完全覆盖；然后用干净擦镜布顺着一个方向擦拭，将多余防雾霜擦除，保证片材清透、无遮挡或模糊。
下面分别通过8个实施例成功制得高性能防雾霜的制备方法，各实施例中的试验数据见下表1。
表1实施例数据表
对比试验：
1、试验方法说明
将本发明各实施例和对比例的防雾霜产品，分别按下述步骤进行防雾循环性能测试：将防雾产品均匀涂抹到聚碳酸酯塑料片材表面，确保防雾霜将片材完全覆盖，然后用干净擦镜布顺着一个方向擦拭涂有防雾霜的片材表面，将多余防雾霜擦除，并抛光片材，消除防雾霜涂抹时产生的条纹，获得防雾片材。然后，将防雾片材置于水平置于100℃热水上方距液面10厘米处，15秒钟后观察是否起雾。若不起雾，防雾片在热水上方继续放置5分钟，然后取出防雾片，晾干后再放置到100℃热水上方距液面10厘米处，15秒钟后观察是否起雾。若不起雾，表明防雾片通过了一次防雾循环测试。重复以上防雾测试过程，直到防雾片起雾,记录下已通过的防雾循环次数，用来表征防雾循环性能。
本发明各实施例的防雾性能测试数据见表1最后一行。
2、对比试验例1
取主要成分为氧化硅、表面活性剂的某品牌涂覆防雾剂产品。
将该防雾剂产品均匀涂覆到聚碳酸酯塑料片材表面，按试验方法说明的操作步骤进行涂覆后的处理及测试。经测试，该镜片只能通过3次防雾循环性能测试，此后防雾效果会发生明显衰减，因此判定为防雾性能一般。
3、对比试验例2
取主要成分为聚氧乙烯失水山梨醇月桂酸酯、乙氧基化氢化蓖麻油、正葵基葡萄糖苷的某品牌涂覆防雾剂产品。
将该防雾剂产品均匀涂覆到聚碳酸酯塑料片材表面，按试验方法说明的操作步骤进行涂覆后的处理及测试。经测试，该镜片只能通过2次防雾循环性能测试，此后防雾效果会发生明显衰减，因此判定为防雾性能一般。
从表1中的试验数据和对比试验例的数据可以看出，可以看出，本发明的产品相对于现有液态形式表面活性剂类防雾剂产品而言，具有防雾循环性能优异、能持续耐久使用的优势。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种高性能防雾霜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将10~15质量份无机量子点、50质量份去离子水、50质量份无水乙醇、0.05~0.3质量份用作催化剂的碱混合并搅拌均匀；然后，将1~3质量份γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷与1~2质量份乙烯基三乙氧基硅烷的组合物滴加至上述混合物中，滴加完成后，继续搅拌24h，得到中间产物；
所述的无机量子点是粒径小于10nm的纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化锌中的至少一种；所述的催化剂是氢氧化钠、氢氧化钾中的其中一种；
（2）在中间产物中加入2~3质量份脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、0.05~0.3质量份2-羟基-2-甲基-苯基丙酮，搅拌均匀后得到混合液；将混合液置于500W高压汞灯正下方，液面距离灯管20cm；在搅拌条件下，打开高压汞灯光照10~60s后取出，利用旋转蒸发仪在常压和80℃下对产物加热浓缩，获得改性无机量子点；
（3）将1~3质量份改性无机量子点、0.01~0.5质量份天然亲水胶体、0.01~0.5质量份改性硅油、0.05~3质量份甘油、100质量份去离子水、0.05~0.5质量份氢氧化钠混合并搅拌均匀；再加入1~3质量份卡波姆，在2000r/min的速率下高速搅拌1~3h，获得高性能防雾霜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述滴加的速率为1ml/min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中所述的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯是官能度为2~4的亲水性丙烯酸酯单体。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中所述搅拌的速率为100r/min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中所述的天然亲水胶体是亚麻籽胶、瓜尔豆胶、海藻胶中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中所述的改性硅油是氨基改性硅油、聚醚改性硅油、季铵盐改性硅油中的至少一种。
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