[发明专利]一种基于有机硅的防雾涂料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于涂料技术领域，公开了一种基于有机硅的防雾涂料及其制备方法和应用，将四烷氧基硅烷在酸性条件下进行预水解，得到预水解产物；接着与带有环氧基官能团的三烷氧基硅烷共水解缩合得到均一共水解缩合物；然后与多元胺反应制得环氧‑胺类加成物，通过减压蒸馏出去体系中剩余的胺类物质，即得所述基于有机硅的防雾涂料。本发明所得基于有机硅的防雾涂层具有合成方法简单、体系均一、黏度低等优点，能在PC基材上较好地附着，具有良好的耐磨性、耐刮擦性、耐水、耐化学品性能，而且具有较好的防雾性能。

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种基于有机硅的防雾涂料及其制备方法和应用。

背景技术

透明材料在人们的日常生活中应用广泛，起着至关重要的作用。不幸的是，由于水蒸气不可避免地在基材表面冷凝，这些材料在不加处理的使用条件下会产生自然雾化。这种现象不仅会影响材料的光学性能，还会引起美观、便利，甚至卫生和安全等一系列社会问题。在此背景下，对防雾技术领域的研究引起了越来越多的关注，具有重大的潜在价值。

防雾涂料是一种具有减轻和防止基材表面雾化的功能型涂料。这种方法是在基材表面涂覆一层薄薄的涂层，通过修饰或改变基材表面特征从而调节基材表面与水滴之间的润湿性。亲水性表面和疏水性表面均可通过改变雾滴形态达到降低雾化的效果。亲水表面基于水滴与基材之间的亲和力，在其表面形成几乎连续的水膜，尽管发生了冷凝，但表面仍保持高光学性能，体现了明显的优势。防雾涂料根据制备方法的不同可分为许多类，通过蚀刻法或等离子体处理法等可获得良好的防雾涂层，但这些方法成本高、对设备要求较高，尽管性能较好，但应用于实际生活中有着较大的困难。因此利用湿化学合成在基材表面涂覆成膜，来改变基材润湿性的研究显得尤为重要。合成法涉及的主体成膜物种类繁多，传统的防雾喷剂以表面活性剂类物质为有效防雾组分，制备工艺简单，但容易磨损消耗导致时效性较低，专利CN 109135673A利用缓冲剂、肥皂水、表面活性剂、纯净水等组分制备了一种镜片防雾喷剂，这种喷剂目的在于喷涂在其他防雾膜表面来提高防雾效果，而本身具有较大的局限性。另外，利用无机材料可以获得性能优异的亲水防雾涂层，但是制备过程中的热处理沉积工艺成为在聚合物基材(如PET、PC等)上实际应用的一项艰巨挑战，专利CN1224036A提供了一种加入纳米无机化合物粒子的钛溶胶-凝胶涂料，在光诱导下呈现出高度亲水性，是一种具有防雾性能的多功能涂料，但由于光诱导或刺激的条件限制，这种涂料在实际应用中具有受限性。专利US 4551484利用聚氨酯与亲水性表面活性剂接触物理扩散至涂料内部，但由于表面活性剂的析出，涂料的防雾特性明显降低。有机和有机-无机复合体系是防雾涂料的主要发展趋势，具有明显的优势。合成有机高分子聚合物的树脂种类繁多，原料易得，其分子结构中含有大量的亲水和吸水性基团，具有长久的防雾寿命。常用于防雾涂层的成膜主体有不饱和聚酯、聚丙烯酸酯和聚丙烯酰胺、氨基树脂、乙烯基族和聚醚族类物质等。专利CN 104212293A制备了一种有底层和面层共同组成的水性丙烯酸防雾涂料，以保证同时具有较好的机械性能和亲水性。对于有机-无机复合体系，其亲水性由有机组分和无机组分共同提供，而机械性能主要由无机组分提供，兼具有机材料和无机材料的优点，是防雾领域重要的研究点专利CN 108473811A制备了一种包含官能化二氧化硅粒子和多功能(甲基)丙烯酸酯单体的防雾涂料组合物，所述制品表现出防雾特性并且常常还表现出机械耐久性。

总得来说，上述专利中存在几个明显的不足之处，首先，尽管所制备的防雾涂料涂覆后具有防雾性能，但是受限于制备方法，利用无机材料制备的防雾涂层难以广泛应用；其次，防雾性能只是其功能性之一，涂膜的耐磨、耐刮擦、耐溶剂等性能较差；最后，防雾涂料最终涂覆在透明基材上，许多专利对涂层透明度很少提及，而固化涂层本身的透明度对起雾现象的观察有直接影响。

发明内容