[发明专利]一种新型光学防雾膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料化学领域，主要涉及一种新型光学防雾膜及其制备方法。

背景技术

防雾膜可以改变材料的表面性能，其防雾原理大体分为两类：①亲水性防雾膜：降低基材表面对水的接触角(水接触角θ＜35°)，使水滴在材料表面铺展开，并形成均匀水膜。从而避免了因水滴产生的光线反射和折射，保证了材料的透光性。亲水性防雾膜防雾时间长，原料多，容易购买。②疏水性防雾膜：提高基材表面对水的接触角(水接触角θ＞100°)，使水滴不能吸附在材料表面。当材料倾斜一定角度时，由于重力作用，使水滴滚落，从而保证了材料的透光性。

制备新型光学防雾膜采用材料为丙烯酸和聚丙烯酰胺-硅酸钠。涂膜方法采用逐层循环涂膜法。丙烯酸在工业上主要用来生产丙烯酸酯类(树脂)，占丙烯酸总消费量的62％左右，应用于建筑、造纸、皮革、纺织、塑料加工、包装材料、日用化工、水处理、采油、冶金等领域。丙烯酸在精细化工领域占有相当重要的地位。用丙烯酸生产的聚丙烯和丙烯酸共聚物，被用作分散剂、絮凝剂和增稠剂等。到70年代后期，聚丙烯和丙烯酸共聚物又应用于高吸水树脂和助洗涤剂。丙烯酸是非天然的(合成的)亲水高分子溶液。其衍生物包括聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚N-聚代丙烯酰胺等。其衍生物同样具有亲水性。丙烯酸在高分子防雾改性材料中极为常用。其优点是不仅具有良好的亲水性，同时还具有理想的增透性。

阳离子聚丙烯酰胺(Cationic Polyacrylamide，CPAM)是线型高分子化合物，由于它具有多种活泼的基团，可与许多物质亲和、吸附形成氢键。主要是絮凝带负电荷的胶体，具有除浊、脱色、吸附、粘合等功能，适用于化工、染色、造纸、食品、建筑、冶金、油田、水产加工等各个领域。常作为絮凝剂使用，应用领域广泛。通过其所含的正电荷基团对混合溶液中的负电荷有机胶体电性中和作用及高分子优异的架桥凝聚功能，促使胶体颗粒聚集且效果明显。阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)也用于防雾膜技术上，但是通常为辅助试剂，用量非常少。

普通涂膜法制备防雾剂，通常是指单独采用丙烯酸作为主要材料制备的防雾膜。这种膜层在光学材料表面附着力很差，容易产生龟裂，很容易从光学材料表面脱落，是防雾材料领域公认的缺点。研究表明普通涂膜的硬度一般低于6H。

逐层循环涂膜法是新型多模材料技术领域的新成果。该技术是1991年由法国的斯特拉斯堡路易斯博斯卡大学的Decher教授提出的。这种方法是在一层厚度只有纳米级的材料上，再镀一层其他材料的膜层，经多次循环重复后形成多层固态稳定涂层。由于利用各层材料的电、磁及化学性质各不相同的特点，使膜层牢固稳定的连接起来，达到理想的涂膜效果。将已镀有负电荷的透明基片等，浸入含有大分子量的带正电物质的溶液中，然后冲洗、干燥，再采用含有带负电物质的溶液，不断重复上述过程，每一次产生的薄膜厚度仅有几纳米或更薄。由于该涂膜方法工艺简单，效果理想，目前正逐渐应用于防腐涂层、燃料电池及生物医学移植等领域。

研究表明，当丙烯酸和阳离子聚丙烯酰胺-硅酸钠采用逐层循环涂膜法涂膜时能得到稳定、均匀的结构，且水滴接触膜层时会迅速分散。

发明内容

针对现有技术制备的透明材料防雾效果不理想的缺陷，本发明提供了一种阴、阳离子膜层经分别涂膜后牢固附着于透明基片的技术，该方法可以避免普通涂膜附着力差的技术难题。

本发明中所述一种新型光学防雾膜，主要原料为丙烯酸和阳离子聚丙烯酰胺-硅酸钠，丙烯酸与阳离子聚丙烯酰胺-硅酸钠的质量用量配比为1∶(4～5)；其中阳离子聚丙烯酰胺-硅酸钠是由阳离子聚丙烯酰胺和硅酸钠按照质量配比1∶(3～4)形成的；

在原料的选择上，本发明与常规技术不同，把阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)作为主要材料使用，利用阳离子聚丙烯酰胺的吸附作用，可以和带负电的丙烯酸膜层形成稳固的连接结构。

本发明中所述的一种新型光学防雾膜的制备方法，主要为如下步骤：

(1)制备涂料：经水稀释后密度为1.0mg/mL的在阳离子聚丙烯酰胺溶液中逐滴加入经水稀释后密度为34.4mg/mL硅酸钠溶液，搅拌均匀，其中两溶液体积比为(9～10)∶1，水温控制在60℃以下，用盐酸将混合液pH值调整为4.0；

(2)光学基片处理：

(3)涂膜及固化：将光学基片先后浸泡于相同体积的1.0mg/mL的丙烯酸缩写为PAA和4mg/mL的阳离子聚丙烯酰胺-硅酸钠溶液缩写为CPAM-silicone中各15min，取出，用氮气吹干，烘干温度100～200℃之间持续3～5h，将此过程重复5～7次，固化完成。