一种亲水性聚硅氧烷共聚物及其制备方法和应用、耐磨自润滑防雾涂层及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种亲水性聚硅氧烷共聚物及其制备方法和应用、耐磨自润滑防雾涂层及制备方法，属于材料技术领域。本发明专利技术提供了一种亲水性聚硅氧烷共聚物，该共聚物的溶液涂敷在基材层上即可制备一种耐磨自润滑防雾涂层，该亲水性聚硅氧烷共聚物含有柔性聚硅氧烷链段，柔顺的聚硅氧烷链段可以自组装到基材层表面，达到减摩抗磨效果，从而具有优异的自润滑效果和耐磨效果，而其具有的亲水特性，在凝雾条件下能够快速吸收微小液滴进而达到防结雾效果，赋予共聚物优异的防雾效果。

【技术实现步骤摘要】
一种亲水性聚硅氧烷共聚物及其制备方法和应用、耐磨自润滑防雾涂层及制备方法
本专利技术涉及材料
，尤其涉及一种亲水性聚硅氧烷共聚物及其制备方法和应用、耐磨自润滑防雾涂层及制备方法。
技术介绍
凝雾会引起图像的扭曲，光的透过率下降，眼镜、护目镜结雾影响人们视线，透镜、光学器件结雾影响分析结果，机车风挡玻璃结雾严重影响行车安全。总之，具有防雾功能的涂层材料在人们生产生活领域应用具有广泛的前景。超亲水涂层，因水滴能够在其表面快速铺展而具有优异的防雾效果备受关注，如无机二氧化钛涂层，亲水聚合物涂层等，但是大多数超亲水涂层的制备通常需要复杂的步骤，机械耐磨性差，如中国专利CN201710815545.1公开了一种二氧化钛防雾涂层，需要加热到400～500℃进行高温固化；中国专利CN201910144043.X公开了一种水性常温自交联超亲水防雾涂层，制备工艺中涉及到了树脂合成、硅溶胶的改性、表面活性剂的改性以及交联剂、助剂的工艺复配过程。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种亲水性聚硅氧烷共聚物及其制备方法和应用、耐磨自润滑防雾涂层及制备方法。本专利技术提供的亲水性聚硅氧烷共聚物具有优异的自润滑、防雾和耐磨效果。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种亲水性聚硅氧烷共聚物，具有式I所示的结构：其中n为10～25，x，y分别为1～9的正整数；R选自：所述*为连接位点。本专利技术还提供了上述技术方案所述的亲水性聚硅氧烷共聚物的制备方法，包括以下步骤：将α-丁基二甲基硅氧烷-ω-3-甲基丙烯氧丙烷基聚硅氧烷与亲水性单体在自由基引发剂下引发聚合反应，得到具有式I所示结构的亲水性聚硅氧烷共聚物；所述亲水性单体为3-磺酸丙基甲基丙烯酸钾盐、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲基丁基溴化铵或[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵。优选地，所述α-丁基二甲基硅氧烷-ω-3-甲基丙烯氧丙烷基聚硅氧烷与亲水性单体的摩尔比为1：(5～9)。优选地，所述自由基引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰。优选地，所述聚合反应的温度为50～100℃，时间为2～8h。本专利技术还提供了上述技术方案所述的亲水性聚硅氧烷共聚物在耐磨自润滑防雾领域中的应用。本专利技术还提供了一种耐磨自润滑防雾涂层，包括基材层和聚合物层，所述聚合物层由上述技术方案所述的亲水性聚硅氧烷共聚物涂覆得到。本专利技术还提供了上述技术方案所述的耐磨自润滑防雾涂层的制备方法，包括以下步骤：在基材层上涂覆亲水性聚硅氧烷共聚物的溶液，干燥，得到所述耐磨自润滑防雾涂层。优选地，所述亲水性聚硅氧烷共聚物的溶液的质量浓度为1‰～3％，所述亲水性聚硅氧烷共聚物的溶液的溶剂为无水乙醇。优选地，所述亲水性聚硅氧烷共聚物的溶液的涂覆量为1～10g/m2。本专利技术提供了一种亲水性聚硅氧烷共聚物，该共聚物的溶液涂敷在基材层上即可制备一种耐磨自润滑防雾涂层，该亲水性聚硅氧烷共聚物含有柔性聚硅氧烷链段，柔顺的聚硅氧烷链段可以自组装到基材层表面，达到减摩抗磨效果，从而具有优异的自润滑效果和耐磨效果，而其部分具有亲水特性，在凝雾条件下能够快速吸收微小液滴进而达到防结雾效果，赋予共聚物优异的防雾效果。实施例的数据表明，利用本专利技术提供的亲水性聚硅氧烷共聚物制得的涂层表面摩擦系数仅为0.025，在10N压力条件下，3000次摩擦循环后，表面防雾性能不损失。本专利技术提供的耐磨自润滑防雾涂层的基材层透光性能不受影响，能够降低基材层的摩擦系数，提升基材层的爽滑性和手感，防雾性能优异且稳定。本专利技术提供的耐磨自润滑防雾涂层的制备方法仅涉及到一步合成工艺，合成方法简单，原料易得，成本低廉，易放大生产，特别适合眼镜的防雾处理，即防雾且易擦拭清洁，具有良好的应用前景。附图说明图1为实施例1所得亲水性聚硅氧烷共聚物的红外谱图；图2为实施例1所得亲水性聚硅氧烷共聚物的1H-NMR谱图；图3为实施例2所得亲水性聚硅氧烷共聚物的红外谱图；图4为实施例1所得涂覆耐磨自润滑防雾涂层以及未涂覆亲水性聚硅氧烷共聚物的PET基材的表面接触角照片；图5为实施例1所得涂覆耐磨自润滑防雾涂层以及未涂覆亲水性聚硅氧烷共聚物的PET基材的防雾效果对比照片；图6为实施例1所得涂覆耐磨自润滑防雾涂层以及未涂覆亲水性聚硅氧烷共聚物的PET基材的摩擦系数对比图；图7为实施例1所得涂覆耐磨自润滑防雾涂层经过3000次摩擦循环后防雾效果照片；图8为实施例1所得涂覆耐磨自润滑防雾涂层以及未涂覆亲水性聚硅氧烷共聚物的PET基材的可见光区透过率曲线。具体实施方式本专利技术提供了一种亲水性聚硅氧烷共聚物，具有式I所示的结构：其中n为10～25，x，y分别为1～9的正整数；R选自：所述*为连接位点。本专利技术还提供了上述技术方案所述的亲水性聚硅氧烷共聚物的制备方法，包括以下步骤：将α-丁基二甲基硅氧烷-ω-3-甲基丙烯氧丙烷基聚硅氧烷与亲水性单体在自由基引发剂下引发聚合反应，得到具有式I所示结构的亲水性聚硅氧烷共聚物；所述亲水性单体为3-磺酸丙基甲基丙烯酸钾盐、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲基丁基溴化铵或[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵。本专利技术对所述α-丁基二甲基硅氧烷-ω-3-甲基丙烯氧丙烷基聚硅氧烷与亲水性单体的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的制备方法或购买市售商品即可，具体的，如α-丁基二甲基硅氧烷-ω-3-甲基丙烯氧丙烷基聚硅氧烷购自SumitomoCorporation，Japan。在本专利技术中，所述α-丁基二甲基硅氧烷-ω-3-甲基丙烯氧丙烷基聚硅氧烷的数均分子量优选为1000～2000。在本专利技术中，所述α-丁基二甲基硅氧烷-ω-3-甲基丙烯氧丙烷基聚硅氧烷与亲水性单体的摩尔比优选为1：(5～9)。在本专利技术中，所述自由基引发剂优选为偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰。在本专利技术中，所述自由基引发剂的用量优选为反应物的总质量的1％～2％，所述反应物的总质量为α-丁基二甲基硅氧烷-ω-3-甲基丙烯氧丙烷基聚硅氧烷和亲水性单体的质量之和。在本专利技术中，所述聚合反应的温度优选为50～100℃，更优选为60～80℃，时间优选为2～8h，更优选为4～6h。在本专利技术中，所述聚合反应优选在甲苯、二甲苯、DMF或丙酮中进行，本专利技术对所述甲苯、二甲苯、DMF和丙酮的用量没有特殊的限定。所述聚合反应完成后，本专利技术优选将所得聚合产物溶依次经正己烷沉淀和干燥，得到所述亲水性聚硅氧烷共聚物。本专利技术对所述正己烷沉淀和干燥的参数不做具体限定。本专利技术还提供了上述技术方案所述的亲水性聚硅氧烷共聚物在耐磨自润滑防雾领域中的应用。本专利技术还提供了一种耐磨自润滑防雾涂层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种亲水性聚硅氧烷共聚物，具有式I所示的结构：/n

【技术特征摘要】
1.一种亲水性聚硅氧烷共聚物，具有式I所示的结构：



其中n为10～25，x，y分别为1～9的正整数；
R选自：



所述*为连接位点。


2.权利要求1所述的亲水性聚硅氧烷共聚物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将α-丁基二甲基硅氧烷-ω-3-甲基丙烯氧丙烷基聚硅氧烷与亲水性单体在自由基引发剂下引发聚合反应，得到具有式I所示结构的亲水性聚硅氧烷共聚物；所述亲水性单体为3-磺酸丙基甲基丙烯酸钾盐、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲基丁基溴化铵或[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述α-丁基二甲基硅氧烷-ω-3-甲基丙烯氧丙烷基聚硅氧烷与亲水性单体的摩尔比为1：(5～9)。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述自由基引发剂为偶氮二异丁...

【专利技术属性】
技术研发人员：周峰，吴杨，马正峰，蔡美荣，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃;62