一种防雾涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种防雾涂料及其制备方法和应用。包括防雾涂料如下质量份数的原料：1～20份金纳米粒子、1～40份亲水纳米颗粒、10～30份有机粘合剂和40～90份溶剂；金纳米粒子是以聚甲基丙烯酸或聚甲基丙烯酸/聚苯乙烯共聚物为囊壁，将纳米金包裹起来形成的微胶囊；亲水纳米颗粒包括纳米二氧化钛和亲水型的纳米二氧化硅中的一种或两种；有机粘合剂中包含环氧基、氨基和羟基中的一种或多种。本发明专利技术制备的防雾涂料，在室温条件下，防雾涂料中的各组分不会发生化学反应，能够长时间储存，该防雾涂料形成的涂层，具备防雾效果好、耐水性好、表面硬度高、附着力强、透明度高和使用寿命长的优点。

An antifogging coating and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种防雾涂料及其制备方法和应用
本专利技术涉及防雾涂料
，尤其涉及一种防雾涂料及其制备方法和应用。
技术介绍
生活中存在大量与光学相关的物件或材料，例如：汽车玻璃、建筑物玻璃、广告牌、浴室镜、仪表仪盘、护目镜等。然而，在高湿度或者存在较大温差的地方，这些或透光或反光的光学表面上就会容易形成影响视线的雾。雾遮挡了人们的视线，不仅给工作生活带来不便，同时还存在极大的安全隐患。例如在雨季或者低温的冬季，当驾驶汽车时，车窗或后视镜表面容易形成雾。若不及时消除，会对驾驶员的视线受到影响，大大增加大车祸发生概率。因此，防雾技术的研究及应用逐步受到人们的重视。目前防雾的方法主要分为电热法和防雾功能涂层法，电热法是利用空调吹风或自带的加热功能加热光学材料表面，从而使光学材料表面处于干燥的状态，以此来防止结雾，确保能见度；电热法效果良好，但是实施成本较高，且需要额外的热源，不节能、不环保。防雾功能涂层法是通过涂覆具有防雾功能的涂料，于光学材料表面形成一层薄的涂层来进行防雾。目前按照防雾功能的不同，涂层可分为疏水型和亲水型两种；疏水型的防雾涂层还处在研究阶段，还没有大规模的产品问世，存在成本太高，防雾效果不好，工艺太复杂等难以解决的问题；现有技术中的亲水型的防雾涂料，是将亲水的表面活性剂直接涂覆或者将这类表面活性剂与其它的成膜基质混合后涂覆；其防雾原理是通过“溶出”作用，当光学材料表面存在水分子时，表面活性剂分子迁移到涂层表面，降低水的表面张力，水分子在光学材料表面迅速铺展形成透明水膜，避免以水珠的形式聚集在表面成雾；但是这种方法需要不断地“消耗”表面活性剂分子，因此这种防雾涂层存在使用寿命短的缺陷，使用寿命一般不超过3个月。通过提高涂层自身的表面能来实现水在表面的铺展，可以实现了水珠向水膜的转变。现有技术中使用亲水的无机纳米二氧化硅或二氧化钛作为防雾涂料，其中二氧化硅的表面羟基数量少，亲水性较差，单独使用不足以提供防雾性，需要搭配使用表面活性剂使用才能达到较好的防雾效果，存在使用寿命短、防雾效果不理想的缺点。二氧化钛表面在紫外光照射下可以产生非常活泼的自由基，引起表面由疏水向亲水的转变从而提高表面能，最终实现防雾功能；该表面能的转变过程是可逆的，一旦离开了紫外光，又会恢复低表面能的状态，防雾效果难以持续；现有技术中的防雾涂层中使用的亲水的有机聚合物存在表面硬度低、耐磨性不好的问题，涂层容易被刮伤从而影响防雾性能以及使用寿命；通过提高涂层的表面硬度及耐磨性，会牺牲自身的亲水性，从而造成涂层的防雾能力下降。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种防雾效果好、耐水性好、表面硬度高、透明度高以及使用寿命长的的防雾涂料及其制备方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种防雾涂料，包括如下质量份数的原料：1～20份金纳米粒子、1～40份亲水纳米颗粒、10～30份有机粘合剂和40～90份溶剂。优选的，所述金纳米粒子是以聚甲基丙烯酸或聚甲基丙烯酸/聚苯乙烯共聚物为囊壁，将纳米金包裹起来形成的微胶囊。优选的，所述有机粘合剂包含环氧基、氨基和羟基中的基团中的一种或多种。优选的，所述金纳米粒子的制备方法如下：S1：甲基丙烯酸叔丁酯单体或甲基丙烯酸叔丁酯单体/苯乙烯与逆加成-断裂链转移剂在催化剂的作用下发生反应，生成末端含二硫酯键的聚甲基丙烯酸叔丁酯或末端含二硫酯键的聚基丙烯酸叔丁酯/聚苯乙烯共聚物；S2：将步骤S1制备得到的产物通过还原反应，制备为末端含硫醇基团的聚甲基丙烯酸或末端含硫醇基团的聚甲基丙烯酸/聚苯乙烯共聚物；S3：再将HAuC14和NaBH4放入将步骤S1制备得到的产物的水溶液中，HAuC14被NaBH4聚还原为Au粒子，末端含硫醇基团的聚甲基丙烯酸或末端含硫醇基团的聚甲基丙烯酸/聚苯乙烯共聚物将Au粒子包裹，形成金纳米粒子。优选的，所述步骤S1中的可逆加成-断裂链转移剂包括2-(甲氧基碳酰基)-乙基双硫苯酯和\或二硫代苯甲酸酯。优选的，所述有机粘合剂包括聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸酯、醇酸树脂、聚酯和聚酰胺中的一种或多种。优选的，所述环氧树脂包括非离子型环氧树脂，所述非离子型环氧树脂为在双酚A型环氧树脂或双酚F型环氧树脂的侧链接枝上亲水的非离子型链段得到，所述非离子型链段为-NHCOOCH2[CH2-O-CH2]nCH2OOCNH-。优选的，所述溶剂包括水、乙醇和异丙醇中的一种或多种。一种如上所述的防雾涂料的制备方法，将上述质量份数的所述亲水纳米颗粒、有机粘合剂和金纳米粒子依次加入上述质量份数的溶剂中，混合搅拌均匀后，即可得到所述防雾涂料。一种如上所述的防雾涂料的应用，将所述防雾涂料涂覆在玻璃或塑料基材固化形成防雾涂层。本专利技术的一种防雾涂料包括金纳米粒子、亲水纳米颗粒、有机粘合剂和溶剂；金纳米粒子能够稳定分散在溶剂中，而且其中的纳米金之间不会发生团聚，有利于金纳米发挥稳定的防雾效果；有机粘合剂与金纳米粒子能够在一定温度下发生固化，保证了防雾涂料在所涂覆的材料表面形成的涂层具有良好的硬度，并且使得涂层与材料表面有很好的粘黏性，亲水纳米颗粒能够增强涂层的亲水性，有利于加快水在涂层表面的铺展，加快水滴的挥发，与金纳米粒子协同来进一步提高防雾性。金纳米粒子的囊壁包括聚甲基丙烯酸或聚甲基丙烯酸/聚苯乙烯共聚物，其囊壁中含有大量的羧基基团，由于纳米金被聚甲基丙烯酸或聚甲基丙烯酸/聚苯乙烯共聚物的囊壁包裹，当金纳米粒子溶解在溶剂中时，纳米金之间不会发生团聚，保证了纳米金在溶剂中的分散稳定性，进而使得纳米金在使用过程中发挥出优异的防雾性能。金纳米粒子的中的纳米金具有高活性，在可见光的照射下纳米金的能量被激发，引起涂层表面温度升高，温度升高会使得小液滴挥发，阻止了雾的形成；金纳米粒子的囊壁采用是聚甲基丙烯酸或聚甲基丙烯酸/聚苯乙烯共聚物，羧基之间的间距较小，由于位阻的效应，会存在一部分羧基不参与固化反应，由于羧基具有良好的亲水性，能够提高了涂层的表面张力，有利于水在涂层表面的铺展，进一步阻止了雾的形成。有机粘合剂中包含的环氧基、氨基和羟基与金纳米粒子的囊壁上的羧基基团在一定温度下发生交联固化，使得防雾涂料固化，提高防雾涂料在材料表面形成涂层的表面硬度。亲水纳米颗粒包括纳米二氧化钛和亲水型的纳米二氧化硅，其亲水性良好，有利于加快水在涂层表面的铺展，加快水滴的挥发，与金纳米粒子协同来进一步提高防雾性。金纳米粒子的制备原理如下：在偶氮二异丁腈的催化作用下，甲基丙烯酸叔丁酯单体或甲基丙烯酸叔丁酯单体和苯乙烯的混合物与逆加成-断裂链转移剂发生反应，生成末端含二硫酯键的聚甲基丙烯酸叔丁酯或末端含二硫酯键的聚基丙烯酸叔丁酯/聚苯乙烯共聚物；然后向其中加入浓盐酸，发生还原反应，制备出末端含硫醇基团的聚甲基丙烯酸或末端含硫醇基团的聚甲基丙烯酸/聚苯乙烯共聚物；HAuC14被NaBH4聚还原为Au粒子，由于硫醇基团与金的耦合作用强，末端含硫醇基团的聚甲基丙烯酸或末端含硫醇基团的聚甲基丙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防雾涂料，其特征在于，包括如下质量份数的原料：1～20份金纳米粒子、1～40份亲水纳米颗粒、10～30份有机粘合剂和40～90份溶剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种防雾涂料，其特征在于，包括如下质量份数的原料：1～20份金纳米粒子、1～40份亲水纳米颗粒、10～30份有机粘合剂和40～90份溶剂。


2.如权利要求1所述的一种防雾涂料，其特征在于，所述金纳米粒子是以聚甲基丙烯酸或聚甲基丙烯酸/聚苯乙烯共聚物为囊壁，将纳米金包裹起来形成的微胶囊。


3.如权利要求2所述的一种防雾涂料，其特征在于，所述有机粘合剂包含环氧基、氨基和羟基中的基团中的一种或多种。


4.如权利要求2所述的一种防雾涂料，其特征在于，所述金纳米粒子的制备方法如下：
S1：甲基丙烯酸叔丁酯单体或甲基丙烯酸叔丁酯单体/苯乙烯与逆加成-断裂链转移剂在催化剂的作用下发生反应，生成末端含二硫酯键的聚甲基丙烯酸叔丁酯或末端含二硫酯键的聚基丙烯酸叔丁酯/聚苯乙烯共聚物；
S2：将步骤S1制备得到的产物通过还原反应，制备为末端含硫醇基团的聚甲基丙烯酸或末端含硫醇基团的聚甲基丙烯酸/聚苯乙烯共聚物；
S3：再将HAuC14和NaBH4放入将步骤S1制备得到的产物的水溶液中，HAuC14被NaBH4聚还原为Au粒子，末端含硫醇基团的聚甲基丙烯酸或末端含硫醇基团的聚甲基丙烯酸/聚苯乙烯共聚物将Au粒子包裹，形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：程文杰，杨新耕，康翼鸿，喻学锋，
申请(专利权)人：武汉中科先进技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42