一种基于两性离子的两亲聚合物防雾涂层的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于两性离子的两亲聚合物防雾涂层的制备方法。该方法包括：将含氮甲基丙烯酸酯类亲水单体、(甲基)丙烯酸酯类疏水单体和有机溶剂混合，加入引发剂，惰性气体保护下自由基聚合反应，将得到的两亲性(甲基)丙烯酸酯类无规共聚物、季铵化试剂和有机溶剂混合后反应，然后与交联剂、光引发剂和有机溶剂混合，在紫外光照射下固化。该方法简单、易操作，制备得到的聚合物涂层具有防雾性能持久，耐磨性和耐水溶性较佳的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于两性离子的两亲聚合物防雾涂层的制备方法
本专利技术属于防雾涂层的制备领域，特别涉及一种基于两性离子的两亲聚合物防雾涂层的制备方法。
技术介绍
PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PE(聚乙烯)、PC(聚碳酸酯)和硅酸盐玻璃等透明基材已广泛运用到日常生活和工业生产的各个领域。比如各类眼镜的镜片、车辆挡风玻璃、防护面具、太阳能电池中的透明板等。使用这些透明基材大大地方便了我们的生活，但也存在一定的问题。由于温度变化，分散的水珠容易在透明基材上附着，从而在透明的材料表面蒙上一层雾状水膜，这样的雾状水膜将大大降低材料的透明度和可见度，从而影响日常的生活。这是因为空气中有一定的气压，在该气压下存在相当量的水蒸气。当具有一定气压的水蒸气接触到较低温度的透明材料，使其达到自身的露点，水蒸气饱和冷凝，在材料表面上析出分散的小水珠。由于分散的水珠的大小、曲率半径不同，光线透过小水珠时易产生折射和散射而不能完全透过材料，因此透明材料的透光度大大减小。成雾现象从外在原理来说，主要是因为温差的存在。当透明基材表面的温度低于一定气压下的水汽的露点时，水汽饱和冷凝，在基材表面形成分散的小水珠。从内在原理来说，基材表面的润湿性质可决定是否产生雾化。气液固三相之间的表面张力确定表面的润湿性，其表征方法为水在表面的接触角的大小，接触角大则基材表面的润湿性小，接触角小则润湿性大。根据成雾原理，目前存在的两种主要的防雾涂层为疏水型防雾涂层和亲水型防污涂层。疏水型防雾涂层的原理即类似于荷叶的自清洁效应，当疏水涂层的表面的家触角较大时，小液滴不能停留在玻璃表面，而是聚集成水珠，当水珠达到一定尺寸时，在其自身重力作用下滑落。制备的此类涂层不仅具有防雾特效，而且具有自清洁效果，使玻璃制品表面不易被污染。但是由于小液滴的聚集、蒸发都需要一段时间，水滴会留在玻璃制品上，影响其能见度，而且目前的疏水涂层都存在时效性差、易磨损的问题。亲水性防雾涂层会降低玻璃表面对水的接触角，使凝结在表面上的小液滴不形成微小的水珠，而是迅速在表面铺展开来，形成一层均匀的水膜，减少了光线的散射，保证了玻璃的透明度，从而达到防雾效果。目前报道的超亲水防雾涂层光以纳米TiO2为主的研究较多。TiO2在光的催化下具有超亲水的性质。姚俊玲等(姚俊玲,冯杰,钱欣.以硅氧烷溶胶为介质制备纳米TiO2光致超亲水涂层[J].涂料工业,2011(10):62-65.)将纳米TiO2掺混入以烷氧基硅烷为单体的溶胶中，涂覆在透明玻璃上，并采用紫外光辐照固化成透明涂层。在紫外光的持续照射下，涂层的超亲水性能好，接触角趋近于0度。但是一旦失去紫外光的照射，涂层的超亲水性能消失。且根据对TiO2薄膜超亲水性原理的最新研究结果，其超亲水性源于表面结构的变化，在紫外光照下，发生了价带电子的激发、迁移，产生大量的氧空位，正是这些空穴提供了超亲水性，但这些孔状结构很容易被难挥发的物质、表面污渍或者纳米尘埃堵住孔口，从而丧失亲水性，耐久性不理想。近年来，两性离子聚合物作为一种新型的具有极强的亲水性能的聚合物被应用在防雾领域。其较强的亲水性可以与水作用形成水合层，从而阻止水珠产生，起到防雾效果。比如，甜菜碱类两性离子聚合物能够产生静电相互作用而应用于生物抗污涂层(GuoS,JańczewskiD,ZhuX,QuintanaR,HeT,NeohKG.Surfacechargecontrolforzwitterionicpolymerbrushes:Tailoringsurfacepropertiestoantifoulingapplications.Journalofcolloidandinterfacescience,2015,452,43-53.)，其同时具有强吸水性以及亲水性，在防雾涂层方面有广阔的应用前景。同时，研究者发现当聚合物涂层中亲水性与疏水性达到适当比例时，其亲疏水链段的协同作用的可以使表面的水分子迅速被吸收到涂层内部，从而可以达到更好的防雾效果。这种聚合物的防雾涂层可以在很长的时间内保持防雾特性，且不易受到外界污染物的污染，有很好的实用价值。而且有学者采用及其简单的层层自主装方式将纳米厚度的的疏水覆盖层(壳聚糖/全氟磺酸)与亲水层结合起来起到一定隔绝水蒸气的作用，达到很好的防雾效果(LeeH,GilbertJB,AngileFE,YangR,LeeD,RubnerMF,CohenRE.Designandfabricationofzwitter-wettablenanostructure-dfilms.ACSappliedmaterials&interfaces,2014,7(1),1004-1011.)。其中两性离子因此基于两亲性聚合物且具有长效防雾功能的涂层是当今防雾技术的发展方向，研究和开发便利的、耐磨性好且成本低的新型聚合物防雾涂层是十分必要和有意义的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于两性离子的两亲聚合物防雾涂层的制备方法，以填补现有技术的空白。本专利技术提供一种基于两性离子的两亲聚合物防雾涂层，将两亲性(甲基)丙烯酸酯类无规共聚物季胺化，然后与交联剂、光引发剂在紫外光照下固化得到。所述两亲性(甲基)丙烯酸酯类无规共聚物是通过含氮甲基丙烯酸酯类亲水单体和(甲基)丙烯酸酯类疏水单体在引发剂条件下自由基聚合反应得到。所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺。本专利技术还提供一种基于两性离子的两亲聚合物防雾涂层的制备方法，包括：(1)将含氮甲基丙烯酸酯类亲水单体、(甲基)丙烯酸酯类疏水单体和有机溶剂混合，加入引发剂，惰性气体保护下自由基聚合反应，得到两亲性(甲基)丙烯酸酯类无规共聚物，其中含氮甲基丙烯酸酯类亲水单体、(甲基)丙烯酸酯类疏水单体、引发剂和有机溶剂的重量比为5～100：1～100：0.5～3：100～1000(优选5～60：20～80：0.8～2.6：200～800)；(2)将步骤(1)中两亲性(甲基)丙烯酸酯类无规共聚物、季铵化试剂和有机溶剂以重量比为500～1000：0.1～20：500～5000(优选600～800：5～20：1000～4000)混合，反应，得到两性离子化聚合物；(3)将步骤(2)中两性离子化聚合物、交联剂、光引发剂和有机溶剂以重量比为50～1000：0.1～10：1～30：100～5000(优选20～90：0.05～0.8：0.5～2.5：200～800)混合，在紫外光照射下固化，得到基于两性离子的两亲聚合物防雾涂层。所述步骤(1)中含氮甲基丙烯酸酯类亲水单体包括甲基丙烯酸2-叔丁基氨基乙基酯、甲基丙烯酸N,N-二甲氨基甲基酯、甲基丙烯酸N，N-二甲氨基乙基酯、甲基丙烯酸N,N-二乙氨基乙基酯、甲基丙烯酸N,N-二甲氨基丙基酯、甲基丙烯酸N,N-二乙氨基丙基酯或甲基丙烯酸N,N-二甲氨基环己基酯。所述步骤(1)中(甲基)丙烯酸酯类疏水单体包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯或(甲基)丙烯酸丁酯。所述步骤(1)中自由基聚合反应温度为45～120本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于两性离子的两亲聚合物防雾涂层，其特征在于，将两亲性(甲基)丙烯酸酯类无规共聚物季胺化，然后与交联剂、光引发剂在紫外光照下固化得到。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于两性离子的两亲聚合物防雾涂层，其特征在于，将两亲性(甲基)丙烯酸酯类无规共聚物季胺化，然后与交联剂、光引发剂在紫外光照下固化得到。


2.根据权利要求1所述涂层，其特征在于，所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺。


3.一种基于两性离子的两亲聚合物防雾涂层的制备方法，包括：
(1)将含氮甲基丙烯酸酯类亲水单体、(甲基)丙烯酸酯类疏水单体和有机溶剂混合，加入引发剂，惰性气体保护下自由基聚合反应，得到两亲性(甲基)丙烯酸酯类无规共聚物，其中含氮甲基丙烯酸酯类亲水单体、(甲基)丙烯酸酯类疏水单体、引发剂和有机溶剂的重量比为5～100：1～100：0.5～3：100～1000；
(2)将步骤(1)中两亲性(甲基)丙烯酸酯类无规共聚物、季铵化试剂和有机溶剂以重量比为500～1000：0.1～20：500～5000混合，反应，得到两性离子化聚合物；
(3)将步骤(2)中两性离子化聚合物、交联剂、光引发剂和有机溶剂以重量比为50～1000：0.1～10：1～30：100～5000混合，在紫外光照射下固化，得到基于两性离子的两亲聚合物防雾涂层。


4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述步骤(1)中含氮甲基丙烯酸酯类亲水单体包括甲基丙烯酸2-叔丁基氨基乙基酯、甲基丙烯酸N,N-二甲氨基甲基酯、甲基丙烯酸N，N-二甲氨基乙基酯、甲基丙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：何春菊，冯晓峰，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31