一种UV固化的含有磺酸钠化合物的超亲水防雾涂层的制备方法

技术领域

本发明涉及一种UV固化的含有磺酸钠化合物的超亲水防雾涂层的制备方法，属于防雾涂层技术领域。

背景技术

当水分子凝结成离散的液滴，大到足以在物体表面散射可见光时，就会发生雾化。这种现象以各种方式给我们的日常生活带来不便。例如，它发生在浴室镜子、眼镜、泳镜、挡风玻璃、相机镜头等上。雾也会降低光学仪器和光电设备(如太阳能电池)的效率。

根据防雾理论，研究了两种涂层：超疏水涂层和超亲水涂层。超疏水涂层主要利用液滴的重力，使露水凝结物滚下，以达到防雾效果。然而，效率仍然是一个主要问题，较差的附着力和机械性能(如硬度和抗划伤性)也限制了该方法的广泛应用。当使用超亲水涂层时，可以更容易地克服这些缺点，其中这种涂层表面上的水滴迅速扩散成不散射光的水膜。在这种情况下，如果出现结露，表面仍可保持光学透明。当使用有机聚合物时，很难在亲水性和耐水性之间获得平衡。表面的亲水性主要取决于各种强亲水基团，如羟基、羧基和磺酸。在这样的表面上，水可以渗透并使膜膨胀。

磺酸基团具有强亲水性，可以提高涂层的亲水性从而使涂层具有优异的防雾性能，使涂层能应用于防雾领域。正硅酸四乙酯可以起到交联的作用，形成交联网络，从而使得涂层的耐磨性等耐久性得到提升。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足之处，提供一种UV固化的含有磺酸钠化合物的超亲水防雾涂层的制备方法，合成了一种具有长脂肪链的磺酸钠化合物，并成功地应用于紫外线固化超亲水防雾涂料中，涂层表现出优异的防雾性，适用于各种基材表面。

本发明的技术方案，一种UV固化的含有磺酸钠化合物的超亲水防雾涂层的制备方法，步骤如下：

(1)硅溶胶的制备：将含硅有机物和溶剂1在水中混合均匀，然后加入催化剂，反应在连续磁力搅拌下进行2-4h，得到产物硅溶胶；

(2)超亲水防雾涂料的制备：将去离子水和一定量的酸混合pH调至1，加入步骤(1)制备的硅溶胶，常温搅拌0.5-1h，然后向涂料中添加含硅有机物，水浴加热48-52℃条件下搅拌22-26h；然后加入烯基磺酸钠，水浴加热48-52℃条件下搅拌22-26h；搅拌结束后加入水性聚丙烯酸树脂，水浴加热条件下搅拌 1-3h，然后加入光引发剂，避光条件下分散均匀，得到超亲水防雾涂料；

(3)超亲水防雾涂层光固化：将步骤(2)制备的超亲水防雾涂料涂覆在载体上，室温放置22-26h，55-65℃烘箱干燥1-3h，最后将涂膜放入UV固化机中固化30-50s，即得UV固化的含有磺酸钠化合物的超亲水防雾涂层。

进一步地，所述无色液体具体为正硅酸四乙酯和/或三(三甲基硅烷)磷酸酯。

进一步地，步骤(1)中所述溶剂1具体为乙腈、1-甲氧基-2-丙醇、氯仿和异丙醇中的至少一种；

所述催化剂具体为盐酸，醋酸和硫酸中的至少一种。

进一步地，所述烯基磺酸钠具体为烯丙氧基羟丙基磺酸钠和/或对乙烯基苯磺酸钠中的至少一种。

进一步地，所述水性聚丙烯酸酯具体为AESO和/或超支化聚丙烯酸酯中的至少一种。

进一步地，所述光引发剂具体为光引发剂1173和/或光引发剂184。

进一步地，步骤(1)中将2-5g无色液体在1-2mL溶剂中混合均匀，然后加入0.1-0.2ml的盐酸。

进一步地，步骤(2)中在25-50mL酸中加入0.5-1g硅溶胶，然后加入2.5-5g 含硅有机物，加入1.8-3.5g烯基磺酸钠，再加入6-12g水性聚丙烯酸树脂，最后加入0.6g光引发剂。

所述方法制备得到的UV固化的含有磺酸钠化合物的超亲水防雾涂层。

所述方法制备得到的UV固化的含有磺酸钠化合物的超亲水防雾涂层，应用于医用光学器件。

本发明的有益效果：本发明制备了一种磺酸钠化合物，将其作为光固化单体加入到涂料中，进行接触角试验以评估涂层的亲水性。加入适量的磺酸钠化合物，涂层表现出优异的透明度，并且增强了亲水性，展现优异的防雾性，在超亲水防雾涂层领域显示出良好的应用前景。

附图说明

图1是实施例1防雾涂层水接触角示意图。

图2是实施例2防雾涂层水接触角示意图。

图3是无涂层载玻片和涂有实施例1防雾涂层的载玻片的呵气实验对比图。

图4是无涂层载玻片和涂有实施例2防雾涂层的载玻片的呵气实验对比图。

具体实施方式

实施例1

(1)硅溶胶的制备：在100mL圆底烧瓶中，将2.5g四乙氧基硅烷TEOS 和0.7g异丙醇在1.0mL水中混合均匀，然后加入pH为1的HCl水溶液作为催化剂，反应在连续磁力搅拌下进行3h，得到产物硅溶胶。

(2)超亲水防雾涂料的制备：将25mL的去离子水和一定量的酸混合pH 调至1，加入0.5g步骤(1)制备的硅溶胶，常温搅拌30min，然后向涂料中添加2.5g正硅酸四乙酯，水浴加热50℃条件下搅拌24h，然后加入1.8g烯丙氧基羟丙基磺酸钠，水浴加热50℃条件下搅拌24h。搅拌结束后加入6g环氧大豆油丙烯酸酯AESO，水浴加热条件下搅拌2小时，然后加入0.6g光引发剂184，避光条件下分散均匀。

(3)超亲水防雾涂层光固化：将步骤(2)制备的涂料涂覆在玻璃片或聚四氟乙烯槽中，室温放置24h，60℃烘箱干燥2h，最后将涂膜放入UV固化机中固化30s，即得UV固化的含有磺酸钠化合物的超亲水防雾涂层。

制备所得防雾涂层的图片如图1所示，涂层的接触角小，表现出良好的透明度，表明涂膜具有优异的亲水性和良好的防雾性能。

无涂层载玻片和涂有实施例1防雾涂层的载玻片的呵气实验对比图如图3 所示，可见本发明防雾涂层起到了良好的防雾效果。

实施例2

(1)硅溶胶的制备：在100mL圆底烧瓶中，将5g TEOS和1.4g异丙醇在 1.7mL水中混合均匀，然后加入pH为1的HCl水溶液作为催化剂，反应在连续磁力搅拌下进行3小时，得到产物硅溶胶。

(2)超亲水防雾涂料的制备：将50mL的去离子水和一定量的酸混合pH 调至1，加入1g步骤(1)制备的硅溶胶，常温搅拌30min，然后向涂料中添加 5g正硅酸四乙酯，水浴加热50℃条件下搅拌24h，然后加入3.5g烯丙氧基羟丙基磺酸钠，水浴加热50℃条件下搅拌24h。搅拌结束后加入12g AESO，水浴加热条件下搅拌2小时，然后加入0.6g光引发剂184，避光条件下分散均匀。

(3)超亲水防雾涂层光固化：将步骤(2)制备的涂料涂覆在玻璃片或聚四氟乙烯槽中，室温放置24h，60℃烘箱干燥2h，最后将涂膜放入UV固化机中固化30s，即得UV固化的含有磺酸钠化合物的超亲水防雾涂层。

制备得到的超亲水防雾涂层的图片如图2所示，涂层的接触角很小，显示出良好的透明度，表明涂层具有优异的亲水性和良好的防雾性能。

无涂层载玻片和涂有实施例2防雾涂层的载玻片的呵气实验对比图如图4 所示，可见本发明防雾涂层起到了良好的防雾效果。

本发明制备的涂膜，经过UV固化后，磺酸钠化合物在涂层中交联，含有足够磺酸钠化合物的涂层表现出优异的防雾性能，制备了一种有机无机复合超亲水防雾涂层，并且采用光固化技术，使得防雾涂层可以长期使用，由于磺酸钠化合物具有优异的亲水性，涂层可以应用于许多光学设备，如相机镜头、汽车挡风玻璃、眼镜、浴室镜子等。