一种水性常温自交联超亲水防雾涂层的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种水性常温自交联超亲水防雾涂层的制备方法，该防雾涂层旨在解决现有涂层存在着防雾持久性差、不耐水洗、耐候性差以及不耐擦拭的问题；该超亲水防雾涂层制备方法的具体步骤为，利用各自的原料和步骤，先分别制备亲水性聚丙烯酸酯、改性纳米硅溶胶和改性表面活性剂，之后再将该三者与交联剂和助剂均匀混合，并涂覆在基材表面，且通过室温下自然晾干即得到超亲水防雾涂层。该防雾涂层制备简单无污染，对环境友好且综合性能优异，其涂覆在玻璃上，涂层防雾持久性好，可耐水洗，铅笔硬度可达H‑2H，水接触角为2‑5°，透光率≥90％，可用于光学产品上。

Preparation of a Water-borne Self-crosslinking Super-hydrophilic Antifogging Coating at Normal Temperature

The invention discloses a preparation method of a water-borne self-crosslinking super-hydrophilic anti-fogging coating at room temperature, which aims to solve the problems of poor fogging persistence, non-washability, poor weatherability and non-rubbing of the existing coatings. The specific steps of the preparation method of the super-hydrophilic anti-fogging coating are to prepare hydrophilic polyacrylates and modify them respectively by using their respective raw materials and steps. The nano-silica sol and modified surfactant were then evenly mixed with crosslinking agent and additives, and coated on the surface of the substrate. The super-hydrophilic anti-fog coating was obtained by natural drying at room temperature. The antifogging coating is simple, pollution-free, environmentally friendly and has excellent comprehensive properties. It is coated on glass. The coating has good antifogging durability, washability, pencil hardness up to H 2H, water contact angle 2 5, light transmittance over 90%, and can be used in optical products.

【技术实现步骤摘要】
一种水性常温自交联超亲水防雾涂层的制备方法
本专利技术涉及化工涂料领域，尤其涉及一种水性常温自交联超亲水防雾涂层的制备方法。
技术介绍
涂料在人们的日常生活和工业生产中随处可见，广泛应用于各个领域，涂料形成的涂膜可对物体起到装饰、保护和标志作用，虽然目前市面上的大部分涂料制作简单、售价便宜，但同时功能较为单一，只能简单的作为装饰之用，而在一些特殊的作业环境中，简单的涂料并不能满足人们的所需。同时，随着科学技术的快速发展，人们对涂料的性能要求(如防雾化、防腐蚀、防锈、防菌、绝缘、耐高低温冷热循环、耐高湿热、耐沾污等)越来越高。雾化指的是水蒸气或者湿气在冷的基材表面上冷凝后形成微小水滴的现象，而水滴在这些基材上的接触角一般都在40°以上，由于光线经过这些小水滴时会发生漫反射，从而会降低透明基材的透光率，出现起雾现象，使透明基材变得不透明，从而给人们的日常生活带来诸多不便，甚至还会给人们的生命安全造成重大安全隐患；比如在气温较低的寒冬季节，眼镜镜片和各种防护面具的起雾，会影响人们的视线，从而阻碍人们的出行；又如汽车的挡风玻璃起雾，会给人们的驾驶出行会造成巨大安全隐患；又如农用大棚膜的起雾会降低光的透过率，从而影响了植物的光合作用，进而造成农产品产量的下降。针对上述可能出现的隐患，常见的方法是在基材表面涂覆一种超亲水涂料，从而使水滴在材料表面的接触角在5°以下，并使水滴在材料表面完全铺展开，形成一层透明的水膜，由于水膜只有极少的漫反射，对基材的透光率几乎无影响，因此可以起到很好的防雾效果；此外，当在基材表面涂覆一种超亲水涂料时，水在超亲水表面形成的水膜还能阻止污物与表面接触，能在水冲刷作用下，将表面污物带离，从而达到自清洁效果。但当前受制备方法的限制，目前的防雾涂层普遍都存在着防雾持久性差、不耐水洗、耐候性差以及不耐擦拭的问题。因此研制和开发具有长效防雾性能的超亲水涂层是当今防雾技术的发展方向，研究开发高硬度、高耐磨、耐刮擦的超亲水防雾玻璃具有十分重要的意义。
技术实现思路
(1)要解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种水性常温自交联超亲水防雾涂层的制备方法，该防雾涂层旨在解决现有涂层存在着防雾持久性差、不耐水洗、耐候性差以及不耐擦拭的问题；该防雾涂层制备简单无污染，对环境友好且综合性能优异，其涂覆在玻璃上，涂层防雾持久性好，可耐水洗，铅笔硬度可达H-2H，水接触角为2-5°，透光率≥90％，可用于光学产品上。(2)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了这样一种水性常温自交联超亲水防雾涂层的制备方法，具体步骤为：步骤一、制备亲水性聚丙烯酸酯将丙烯酸类单体、丙烯酰胺类单体、丙烯酸羟酯类单体以及含C＝C双键硅烷偶联剂中的一种或者几种混合物分散于醇类溶剂中并搅拌均匀，再向其加入引发剂搅拌至溶解，之后将该体系置于70～80℃的水浴中反应30～40min，再向其滴加分散于醇类溶剂中的硬单体和软单体混合溶液，滴加速度控制在0.5～1滴/s，滴加完成后继续恒温反应4～5h，反应结束后，加入溶剂稀释成质量浓度为10～30％的聚丙烯酸酯溶液，其中，本步骤体系中单体的质量浓度为20～40％，引发剂的用量为单体质量的0.1～0.5％，硬单体和软单体的质量比为4:6～6:4；步骤二、制备改性纳米硅溶胶将硅酸酯Si(OR)4分散于醇类溶剂中，搅拌均匀后再向其加入去离子水和催化剂，常温下搅拌20～40min，再向其加入硅烷偶联剂，并将其加热升温至65～80℃，恒温搅拌反应2～4h，得到硅烷偶联剂改性纳米硅溶胶，其中，硅酸酯Si(OR)4的质量浓度为10～30％，去离子水的用量为硅酸酯Si(OR)4质量的30～40％，催化剂的用量为硅酸酯Si(OR)4质量的5～10％，硅烷偶联剂的用量为硅酸酯Si(OR)4质量的5～20％；步骤三、制备改性表面活性剂将含不饱和双键的表面活性剂和含-SH的硅烷偶联剂分散于醇类溶剂中并搅拌均匀，然后向其中加入光引发剂且搅拌至溶解，再将其置于紫外光下搅拌光照反应30min，得到改性表面活性剂，其中，不饱和双键的表面活性剂和含-SH的硅烷偶联剂的摩尔比为1:1～1.2:1，光引发剂的质量为其单体质量的0.1～0.5％；步骤四、制备常温自交联超亲水防雾涂层将上述步骤一、步骤二和步骤三制备得到的亲水性聚丙烯酸酯、改性纳米硅溶胶和改性表面活性剂，以及交联剂和助剂均匀混合，涂覆在基材表面，通过室温下自然晾干即得到超亲水防雾涂层，在步骤的原料中，按质量百分比计，亲水性聚丙烯酸酯占45％～70％、改性纳米硅溶胶占10％～25％、改性表面活性剂占5％～10％、交联剂占1％～5％、助剂占1％～5％、纯净水占5％～20％。优选地，在步骤一中，所述的丙烯酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸中的一种或者几种的混合物。优选地，在步骤一中，所述的丙烯酰胺类单体为丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺中的一种或几种的混合物。优选地，在步骤一中，所述的丙烯酸羟酯类单体为甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯中的一种或几种的混合物。优选地，在步骤一中，所述的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化二苯甲酰、过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或几种的混合物。优选地，在步骤一中，所述的硬单体为丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酰胺中的一种或几种的混合物。优选地，在步骤一中，所述的软单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中的一种或几种的混合物。优选地，在步骤一中，所述的溶剂为去离子水、无水乙醇、异丙醇、甲醇中的一种或几种的混合物。优选地，在步骤二中，所述的硅酸酯Si(OR)4，其结构为其中，R为-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3、-CH(CH3)2、-CH2CH2CH2CH3中的一种或几种的混合物。优选地，在步骤二中，所述的催化剂为冰醋酸、盐酸、硝酸中的一种或几种的混合物。优选地，在步骤二中，所述的硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种的混合物。优选地，在步骤三中，所述的含不饱和双键的表面活性剂为ER-10、ER-20、ER-30、ER-40、SR-10、SR-20、SR-30、SR-40中的一种或几种的混合物。优选地，在步骤三中，所述的含-SH的硅烷偶联剂为γ-巯丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-巯丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种的混合物。优选地，在步骤四中，所述的交联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、氮吡啶交联剂、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种的混合物。优选地，在步骤四中，所述的助剂为流平剂、附着力促进剂、紫外吸收剂、催干剂、抗流挂剂、抗静电剂中的一种或几种的混合物。(3)有益效果与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的技术方案突破性地以有机硅改性亲水性聚丙烯酸酯为主要成膜物质，并新创性地经共混和杂化等工艺处理，简单方便地制备得到该水性常温自交联超亲水防雾涂层；本专利技术制备的水性常温自交联超亲水防雾涂层无污染，对环境友本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性常温自交联超亲水防雾涂层的制备方法，其特征在于，具体步骤为：步骤一、制备亲水性聚丙烯酸酯将丙烯酸类单体、丙烯酰胺类单体、丙烯酸羟酯类单体以及含C＝C双键硅烷偶联剂中的一种或者几种混合物分散于醇类溶剂中并搅拌均匀，再向其加入引发剂搅拌至溶解，之后将该体系置于70～80℃的水浴中反应30～40min，再向其滴加分散于醇类溶剂中的硬单体和软单体混合溶液，滴加速度控制在0.5～1滴/s，滴加完成后继续恒温反应4～5h，反应结束后，加入溶剂稀释成质量浓度为10～30％的聚丙烯酸酯溶液，其中，本步骤体系中单体的质量浓度为20～40％，引发剂的用量为单体质量的0.1～0.5％，硬单体和软单体的质量比为4:6～6:4；步骤二、制备改性纳米硅溶胶将硅酸酯Si(OR)4分散于醇类溶剂中，搅拌均匀后再向其加入去离子水和催化剂，常温下搅拌20～40min，再向其加入硅烷偶联剂，并将其加热升温至65～80℃，恒温搅拌反应2～4h，得到硅烷偶联剂改性纳米硅溶胶，其中，硅酸酯Si(OR)4的质量浓度为10～30％，去离子水的用量为硅酸酯Si(OR)4质量的30～40％，催化剂的用量为硅酸酯Si(OR)4质量的5～10％，硅烷偶联剂的用量为硅酸酯Si(OR)4质量的5～20％；步骤三、制备改性表面活性剂将含不饱和双键的表面活性剂和含‑SH的硅烷偶联剂分散于醇类溶剂中并搅拌均匀，然后向其中加入光引发剂且搅拌至溶解，再将其置于紫外光下搅拌光照反应30min，得到改性表面活性剂，其中，不饱和双键的表面活性剂和含‑SH的硅烷偶联剂的摩尔比为1:1～1.2:1，光引发剂的质量为其单体质量的0.1～0.5％；步骤四、制备常温自交联超亲水防雾涂层将上述步骤一、步骤二和步骤三制备得到的亲水性聚丙烯酸酯、改性纳米硅溶胶和改性表面活性剂，以及交联剂和助剂均匀混合，涂覆在基材表面，通过室温下自然晾干即得到超亲水防雾涂层，在步骤的原料中，按质量百分比计，亲水性聚丙烯酸酯占45％～70％、改性纳米硅溶胶占10％～25％、改性表面活性剂占5％～10％、交联剂占1％～5％、助剂占1％～5％、纯净水占5％～20％。...

【技术特征摘要】
1.一种水性常温自交联超亲水防雾涂层的制备方法，其特征在于，具体步骤为：步骤一、制备亲水性聚丙烯酸酯将丙烯酸类单体、丙烯酰胺类单体、丙烯酸羟酯类单体以及含C＝C双键硅烷偶联剂中的一种或者几种混合物分散于醇类溶剂中并搅拌均匀，再向其加入引发剂搅拌至溶解，之后将该体系置于70～80℃的水浴中反应30～40min，再向其滴加分散于醇类溶剂中的硬单体和软单体混合溶液，滴加速度控制在0.5～1滴/s，滴加完成后继续恒温反应4～5h，反应结束后，加入溶剂稀释成质量浓度为10～30％的聚丙烯酸酯溶液，其中，本步骤体系中单体的质量浓度为20～40％，引发剂的用量为单体质量的0.1～0.5％，硬单体和软单体的质量比为4:6～6:4；步骤二、制备改性纳米硅溶胶将硅酸酯Si(OR)4分散于醇类溶剂中，搅拌均匀后再向其加入去离子水和催化剂，常温下搅拌20～40min，再向其加入硅烷偶联剂，并将其加热升温至65～80℃，恒温搅拌反应2～4h，得到硅烷偶联剂改性纳米硅溶胶，其中，硅酸酯Si(OR)4的质量浓度为10～30％，去离子水的用量为硅酸酯Si(OR)4质量的30～40％，催化剂的用量为硅酸酯Si(OR)4质量的5～10％，硅烷偶联剂的用量为硅酸酯Si(OR)4质量的5～20％；步骤三、制备改性表面活性剂将含不饱和双键的表面活性剂和含-SH的硅烷偶联剂分散于醇类溶剂中并搅拌均匀，然后向其中加入光引发剂且搅拌至溶解，再将其置于紫外光下搅拌光照反应30min，得到改性表面活性剂，其中，不饱和双键的表面活性剂和含-SH的硅烷偶联剂的摩尔比为1:1～1.2:1，光引发剂的质量为其单体质量的0.1～0.5％；步骤四、制备常温自交联超亲水防雾涂层将上述步骤一、步骤二和步骤三制备得到的亲水性聚丙烯酸酯、改性纳米硅溶胶和改性表面活性剂，以及交联剂和助剂均匀混合，涂覆在基材表面，通过室温下自然晾干即得到超亲水防雾涂层，在步骤的原料中，按质量百分比计，亲水性聚丙烯酸酯占45％～70％、改性纳米硅溶胶占10％～25％、改性表面活性剂占5％～10％、交联剂占1％～5％、助剂占1％～5％、纯净水占5％～20％。2.根据权利要求1所述的一种水性常温自交联超亲水防雾涂层的制备方法，其特征在于，在步骤一中，所述的丙烯酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸中的一种或者几种的混合物；所述的丙烯酰胺类单体为丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺中的一种或几种的混合物；所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔令涛，董清龙，董洋，巴于磊，
申请(专利权)人：江西省龙海化工有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36