一种超亲水防雾涂料及制备方法和应用

本发明属于涂料领域，具体涉及一种超亲水防雾涂料及制备方法和应用。

背景技术：

1、如今，硅酸盐玻璃、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯等透明材料已广泛应用于人们日常生产生活的各个领域，如眼镜的镜片、化学或生物防护面具、车辆挡风玻璃、太阳能电池板等。然而，水蒸气的雾化现象严重影响了上述透明基材的使用效果，如何克服水汽在透明基材表面的雾化成为防雾材料领域的研究热点。通过改变基材表面的化学成分或微观结构进而改善基材表面的润湿性能是常见的防雾策略，其中通过在基材表面涂覆亲水涂层使雾滴在涂层表面附着时能够铺展形成水膜的方法，可避免因形成雾滴而发生太阳光折射和反射，解决了透明材料表面雾化后带来的不便和安全隐患。近年，虽然基于上述方法已开发出多种防雾涂层，但仍面临以下挑战：(1)长时间处于潮湿环境或雨水冲刷等环境而丧失防雾性能；(2)低可见光透射率；(3)遭到外力后涂层被破坏无自愈合丧失防雾性能。因此如何设计出同时具备高透射率、长寿命且能够自愈合的超亲水防雾涂层仍是一个亟待解决的难题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种超亲水防雾涂料及制备方法和应用，用于解决现有技术中所存在水汽在透明基材表面的雾化、低可见光透射率等问题。

2、为了实现上述目的或者其他目的，本发明是通过以下技术方案实现的。

3、一种制备超亲水防雾涂料的方法，包括以下步骤：(1)预聚物的制备；(2)超亲水防雾涂料的制备。

4、具体地，包括以下步骤：

5、(1)预聚物的制备：将引发剂、乳化剂混合，加入溶剂ⅰ进行搅拌，搅拌均匀后，得混合液；取丙烯酸类单体和甲基丙烯酸酯类单体混合均匀，然后搅拌下滴加到上述混合液中，滴加结束后在氮气保护下进行反应，反应结束后冷却处理，得到预聚物；

6、(2)超亲水防雾涂料的制备：取离子型单体、引发剂，加入溶剂ⅱ，搅拌至溶解，然后向溶液中滴加步骤(1)所得预聚物，滴加结束后搅拌均匀，在氮气保护下进行加热反应，反应结束后冷却处理，得到超亲水防雾涂料。

7、进一步地，所述引发剂选自过硫酸盐化合物。优选地，所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的一种或多种；

8、进一步地，所述乳化剂选自非离子型乳化剂。优选地，所述乳化剂选自tween-80、op-10、aeo-3中的一种或多种；

9、进一步地，所述溶剂ⅰ选自水、乙腈、乙醇、乙酸丁酯、乙酸乙酯中的一种或多种。

10、进一步地，所述丙烯酸类单体选自丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、、丙烯酸正丁酯中的一种或多种。

11、进一步地，所述甲基丙烯酸酯类单体选自甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或多种。

12、进一步地，步骤(1)中滴加速度为1～10ml/min。

13、进一步地，步骤(1)中引发剂与乳化剂的质量比为(1～5)：(5～10)。

14、进一步地，步骤(1)中引发剂与丙烯酸类单体和甲基丙烯酸酯类单体总量的质量比为(1～8)：(35～200)。

15、进一步地，步骤(1)中丙烯酸类单体和甲基丙烯酸酯类单体总量与溶剂的质量比为(1～5)：(5～100)。

16、进一步地，步骤(1)中反应温度为50～90℃，反应时间为0.5～6h。

17、进一步地，步骤(2)中所述离子型单体选自甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基二甲基苄基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯磺酸钠、对苯乙烯磺酸钠中的一种或多种。

18、进一步地，步骤(2)中所述溶剂ⅱ选自水、乙腈、乙醇、异丙醇、丙三醇中的一种或多种。

19、进一步地，步骤(2)中引发剂与离子型单体的质量比为(1～9)：(10～200)。

20、进一步地，步骤(2)中离子型单体与预聚物的质量比为(1～7)：(1～120)。

21、进一步地，步骤(2)中离子型单体与溶剂ⅱ的质量比(1～5)：(5～10)。

22、进一步地，步骤(2)中所述预聚物的滴加速度为0.5～10ml/min。

23、进一步地，步骤(2)中反应温度为50～90℃，反应时间为3～24h。

24、进一步地，步骤(1)与步骤(2)在反应结束后，冷却处理为利用冰水浴进行冷却。

25、本发明中还公开了一种采用上述制备方法所制备的超亲水防雾涂料。

26、本发明同时还保护了一种包括上述超亲水防雾涂料的超亲水防雾涂层。

27、所述超亲水防雾涂层的制备方法，包括包括以下步骤：将超亲水防雾涂料滴加至稀释剂中，室温下搅拌至分散均匀，将所得乳液均匀涂覆在玻璃基材表面，烘干，即得超亲水防雾涂层。

28、优选地，超亲水防雾涂料与稀释剂的质量比为(1～5)：(1～80)。

29、优选地，所述稀释剂选自水、乙腈、乙醇、异丙醇、丙三醇、乙酸丁酯中的一种或多种。优选地，所述搅拌速度为500～4000rpm。所述搅拌时间为0.5～2h。所述烘干温度为45～90℃。

30、其中，涂覆方式可以为旋涂、浸涂等本领域内的常规方式。涂覆时乳液的涂覆量为0.1-10g/m2。

31、本发明还保护了上述超亲水防雾涂层在眼镜领域、防护面具领域、挡风玻璃、太阳能电池板领域的应用。

32、本发明中，通过将含离子基团的单体与丙烯酸类或甲基丙烯酸酯类单体自由基聚合得到多功能超亲水树脂，其中离子结构单元提供强亲水性，丙烯酸类或甲基丙烯酸酯类结构单元调节聚合物的软硬度及玻璃化转变温度，且链段中存在的丰富羟基或羧基不仅能够赋予涂层自愈合功能解决涂层因外力破坏丧失防雾性能的问题，还能够提高树脂与基底的附着力，避免涂层因雨水长期冲刷所造成防雾涂层性能降低的问题。

33、总之，本发明所提供的制备方法所制备的超亲水防雾涂料，经过涂覆制得的超亲水涂覆涂层，具有优异的超亲水性、高附着力、自愈合性以及高可见光透过率，可有效用于眼镜的镜片、化学或生物防护面具、车辆挡风玻璃、太阳能电池板等领域。

技术特征：

1.一种制备超亲水防雾涂料的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)预聚物的制备；(2)超亲水防雾涂料的制备。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括以下技术特征的一项或多项：

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括以下技术特征的一项或多项：

5.一种权利要求1至4任一项所述方法所制备的超亲水防雾涂料。

6.一种超亲水防雾涂层，其特征在于，包括权利要求5所述超亲水防雾涂料。

7.制备权利要求6所述超亲水防雾涂层的方法，其特征在于，包括以下步骤：将超亲水防雾涂料滴加至稀释剂中，室温下搅拌至分散均匀，将所得乳液均匀涂覆在玻璃基材表面，烘干，即得超亲水防雾涂层。

8.如权利要求7所述方法，其特征在于，超亲水防雾涂料与稀释剂的质量比为(1～5)：(1～80)。

9.如权利要求7所述方法，其特征在于，所述稀释剂选自水、乙腈、乙醇、异丙醇、丙三醇、乙酸丁酯中的一种或多种。

10.权利要求6所述超亲水防雾涂层在眼镜领域、防护面具领域、挡风玻璃、太阳能电池板领域的应用。

技术总结
本发明提供一种超亲水防雾涂料及制备方法和应用，属于涂料领域。制备超亲水防雾涂料的方法，包括以下步骤：(1)预聚物的制备；(2)超亲水防雾涂料的制备。本发明所提供的制备方法所制备的超亲水防雾涂料，经过涂覆制得的超亲水涂覆涂层，具有优异的超亲水性、高附着力、自愈合性以及高可见光透过率，可有效用于眼镜的镜片、化学或生物防护面具、车辆挡风玻璃、太阳能电池板等领域。

技术研发人员：蒋绪川,吴林森,马佳晨,李文婷,杨立凯,杨旭
受保护的技术使用者：济南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15