一种长久防雾薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种长久防雾薄膜及其制备方法，属于高分子材料技术领域。薄膜由基体聚合物层、粘合剂层、改性两性离子聚乙烯醇层复合而成。基体聚合物树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酯、聚苯醚、聚氨酯、聚丙烯腈；粘合剂为水性丙烯酸树脂类；改性两性离子聚乙烯醇由聚乙烯醇、两性离子硅氧烷、水、润湿剂制备而得到。本发明专利技术长久防雾、安全无毒，成本低、容易实现工业化生产。

A Long-term Antifogging Film and Its Preparation Method

The invention provides a long-term anti-fog film and a preparation method thereof, belonging to the technical field of macromolecule materials. The film is composed of matrix polymer layer, adhesive layer and modified amphoteric polyvinyl alcohol layer. The matrix polymer resin is polyethylene, polypropylene, polylactic acid, polyhydroxy fatty acid ester, polyvinyl chloride, polymethyl methacrylate, polystyrene, polycarbonate, polyamide, polyester, polyphenyl ether, polyurethane, polyacrylonitrile; the binder is water-borne acrylic resin; the modified amphoteric polyvinyl alcohol is prepared from polyvinyl alcohol, amphoteric siloxane, water and wetting agent. And get it. The invention has the advantages of long-term fog proof, safety and non-toxicity, low cost and easy realization of industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种长久防雾薄膜及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
，特别是涉及一种长久防雾薄膜及其制备方法。
技术介绍
透明材料的生产与使用已渗透在人们生活的各个方面，但是透明材料例如眼镜、面罩、浴室玻璃、汽车前挡玻璃、相机镜头等在一定环境下会结雾或结霜，这种现象给人们带来很多困扰，甚至造成重大的经济损失，因此研究如何解决透明材料防雾问题具有非常巨大的应用价值。当透明基材的表面温度小于周围水蒸气的露点时，饱和的水蒸气会骤冷并凝结成水珠落在基材表面，入射到基材表面的光线经过水珠发生折射和反射，导致透明基材的透光率降低，透明基材表面雾的形成有两个条件：1)外部环境与基材表面存在温差：外部环境存在一定量的水蒸气且基材表面的温度低于环境中水蒸气的露点时，饱和水蒸气会骤冷结成水珠；2)与基材表面的润湿性相关：固态、气态、液态三相之间的表面张力决定基材表面是否雾化。近年来，专家学者对于防雾材料的研究主要可分为亲水型防雾材料与疏水型防雾材料两种。当水滴与基材表面接触角θ在0-30°之间时，水滴在基材表面可以完全浸润铺展为均一的水膜，这样就消除了分散的水滴对光的漫反射，不会影响人的视线。在这种情况下，虽然冷凝仍旧发生，透明基材表面却可以保持光学透明性，并且从垂直方向上观察，根本看不出表面形成的水膜。处于疏水状态的基材表面对液体的润湿性较差或不润湿，此时表面接触角θ大于90°，构造疏水表面主要有两种方法：一种方法是构建规整的粗糙结构并对这些结构进行必要的化学修饰(NatureMaterials,2017,16,658-663)；另一种方法是引入低表面能的物质并将低表面能化合物往基材的表面迁移，常见的低表面能物质主要包括含有氟(F)、硅(Si)的化合物(ACSAppliedMaterials&Interfaces,2015,7(38),21021-21029)。疏水型防雾材料表面张力足够小，水珠易滚落，无法在材料表面停留，起到防雾效果。实际生产应用中，疏水型防雾材料成本高昂，无法广泛应用，而亲水型防雾材料虽价格亲民，但由于其特殊的亲水性，多数材料无法保持长久有效的防雾效果。
技术实现思路
为解决现有技术中出现的问题，本专利技术提供了一种长久防雾薄膜及制备方法。这种材料长久防雾、安全无毒，可以在传统简单的合成设备上实现，成本低、环境友好、容易实现工业化生产。本专利技术的技术方案：一种长久防雾薄膜，所述薄膜为五层结构，依次为改性两性离子聚乙烯醇层、粘合剂层、基体聚合物层、粘合剂层、改性两性离子聚乙烯醇层。所述基体聚合物层的厚度为5～500um，所述改性两性离子聚乙烯醇层的厚度为5～100um。所述基体聚合物层所用树脂的原材料为聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸、聚羟基脂肪酸酯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酯、聚苯醚、聚氨酯或聚丙烯腈。所述粘合剂层所用粘合剂为水性丙烯酸树脂类。所述改性两性离子聚乙烯醇层由聚乙烯醇、两性离子硅氧烷、润湿剂和水制备得到，其中，以水为100重量份计，聚乙烯醇为5～10份，两性离子硅氧烷为0.5-2.5份，润湿剂为0.1-2份。所述两性离子硅氧烷由叔胺硅氧烷与磺酸内酯开环制备得到，结构通式如下：其中，R、R1为甲基或乙基，R2为CnH2n+2(n＝1～4)。所述两性离子硅氧烷的制备方法为以下步骤：(1)将叔胺硅氧烷与磺酸内酯加入一定量的无水丙酮中，常温搅拌进行开环反应；(2)将步骤(1)的产物减压抽滤得到白色固体，无水丙酮洗涤后，40℃下烘干，得到两性离子硅氧烷。以无水丙酮为100重量份计，叔胺硅氧烷为10-20份，磺酸内酯为5-10份。所述叔胺硅氧烷结构通式如下：其中R、R1为甲基或乙基，R2为CnH2n+2(n＝1～4)。所述润湿剂为炔属乙二醇类，包括2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇聚氧乙烯醚、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇、2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇聚氧乙烯醚、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、3,6-二甲基-1-庚炔-3-醇中的一种或两种以上混合。一种长久防雾薄膜的制备方法为：在基体聚合物双面涂布粘合剂，干燥后分别涂布改性两性离子聚乙烯醇溶液，干燥收卷。所述的改性两性离子聚乙烯醇的制备方法为以下步骤：(1)将聚乙烯醇加入水中，升温95℃，搅拌至完全溶解；(2)向步骤(1)得到的溶液中滴入NaOH调整pH为9～11后，60℃下加入两性离子硅氧烷，搅拌均匀。相较于其它的防雾材料，本方法的基本思路是通过引入两性离子硅氧烷与聚乙烯醇发生水解反应制备部分交联的改性两性离子聚乙烯醇，并加入特定的润湿剂，解决了以往普通聚乙烯醇遇水溶胀无法长久防雾，或使用对身体有害的醛类交联剂且无法完全浸润在聚合物薄膜上等问题，改善了聚乙烯醇涂布液在基体聚合物层和粘合剂层的浸润性能，可制备长久防雾薄膜。本专利技术的有益效果：本专利技术提供的制备方法所获得的多层复合薄膜具有长久防雾性、在聚合物上浸润性好，安全无毒、可以在传统简单的合成设备上实现，成本低、环境友好、容易实现工业化生产。具体实施方式下面将结合具体实施例对本专利技术的技术方案进行进一步的说明。实施例1称取2.5份N,N-二甲基-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、1.25份磺酸内酯，加入15份无水丙酮，室温下搅拌，减压抽滤后将所得到的白色固体用无水丙酮洗涤三遍，40℃烘干，得到两性离子硅氧烷1，结构式如下：称取5份聚乙烯醇1799，加入100份水，升温至95℃，搅拌至完全溶解；滴加NaOH，调节pH至9～11，降温至60℃后加入0.5份两性离子硅氧烷1，搅拌均匀，最后加入0.1份2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇，制得改性两性离子聚乙烯醇涂布液1。在厚度为5um的聚丙烯薄膜双面涂布水性聚丙烯酸树脂(帝斯曼NeoCryl-A1127)，完全干燥后，分别涂布改性两性离子聚乙烯醇涂布液1，通过涂布器厚度控制干燥后的改性两性离子聚乙烯醇层厚度为5um，制得防雾薄膜1。实施例2称取6份聚乙烯醇1799，加入100份水，升温至95℃，搅拌至完全溶解；滴加NaOH，调节pH至9～11，降温至60℃后加入1份两性离子硅氧烷1，搅拌均匀，最后加入0.5份2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇聚氧乙烯醚，制得改性两性离子聚乙烯醇涂布液2。在厚度为25um的聚氯乙烯薄膜双面涂布水性聚丙烯酸树脂(帝斯曼NeocrylA-1092)，完全干燥后，分别涂布改性两性离子聚乙烯醇涂布液2，通过涂布器厚度控制干燥后的改性两性离子聚乙烯醇层厚度为10um，制得防雾薄膜2。实施例3称取5份N,N-二乙基-3-亚甲基三乙氧基硅烷、2.5份磺酸内酯，加入50份无水丙酮，室温下搅拌，减压抽滤后将所得到的白色固体用无水丙酮洗涤三遍，40℃烘干，得到两性离子硅氧烷2，结构式如下：称取8份聚乙烯醇1799，加入100份水，升温至95℃，搅拌至完全溶解；滴加NaOH，调节pH至9～11，降温至60℃后加入1.5份两性离子硅氧烷2，搅拌均匀，最后加入0.5份2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇，0.5份2,4,7本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种长久防雾薄膜，其特征在于，所述薄膜为五层结构，依次为改性两性离子聚乙烯醇层、粘合剂层、基体聚合物层、粘合剂层、改性两性离子聚乙烯醇层。

【技术特征摘要】
1.一种长久防雾薄膜，其特征在于，所述薄膜为五层结构，依次为改性两性离子聚乙烯醇层、粘合剂层、基体聚合物层、粘合剂层、改性两性离子聚乙烯醇层。2.根据权利要求1所述的一种长久防雾薄膜，其特征在于，所述的改性两性离子聚乙烯醇层由聚乙烯醇、两性离子硅氧烷、润湿剂和水制备得到，其中，以水为100重量份计，聚乙烯醇为5～10份，两性离子硅氧烷为0.5-2.5份，润湿剂为0.1-2份。3.根据权利要求2所述的一种长久防雾薄膜，其特征在于，所述两性离子硅氧烷由叔胺硅氧烷与磺酸内酯开环制备得到，两性离子硅氧烷的结构通式如下：其中，R、R1为甲基或乙基，R2为CnH2n+2，n＝1～4；所述的润湿剂为炔属乙二醇类。4.根据权利要求3所述的一种长久防雾薄膜，其特征在于，所述叔胺硅氧烷的结构通式如下：其中，R、R1为甲基或乙基，R2为CnH2n+2，n＝1～4。5.根据权利要求2所述的一种长久防雾薄膜，其特征在于，所述润湿剂为2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇聚氧乙烯醚、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇、2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇聚氧乙烯醚、3,5-二甲基-1-己炔-3-醇、3,6-二甲基-1-庚炔-3-醇中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨铄冰，贾睿，东为富，李婷，张乐兴，王慧美，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32