[发明专利]一种基于阳离子聚电解质共聚物的防雾/防霜涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于阳离子聚电解质共聚物的防雾/防霜涂层及其制备方法，聚(甲基丙烯酸二甲氨基乙酯‑co‑氟烷基甲基丙烯酸酯)‑b‑阳离子聚电解质：3～50％；低聚乙二醇二甲基丙烯酸酯：0.3～20％；光引发剂：0.05～0.5％；溶剂：余量。以甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、氟烷基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵为原料，采用可逆加成‑断裂链转移聚合方法合成嵌段聚合物，通过离子交换获得不同反离子的聚合物，作为涂层的主要组分，以低聚乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，与基材通过紫外光交联固化成膜。所制备的涂层实现了亲疏水平衡，在保证优良防雾/防霜性能的前提下，赋予涂层良好的稳定性，实现了涂层防雾/防霜长效性。

技术领域

本发明属于高分子涂层材料领域，具体涉及一种基于阳离子聚电解质共聚物的防雾 /防霜涂层及其制备方法。

背景技术

自然界中的结雾与结霜现象严重降低了透明基材的透明性，进而影响其使用，如，光学器件及医疗器械镜头的雾化会严重影响视线，甚至会成为安全隐患；农用膜的雾化降低了透光率，影响农作物生长等等，因此解决透明基材表面的结雾现象势在必行。目前主要的防雾/防霜方法有电热法和涂层防雾法，与前者相比，后者因具备使用方便、设备简单、成本低等特点而更具有应用前景。亲水性聚合物涂层在水滴凝结至涂层表面时，通过亲水性聚合物与水分子之间的氢键等相互作用，实现防雾/防霜(Li Y,Fang X, Wang Y,Ma B,SunJ.Highly transparent and water-enabled healable antifogging and frost-resisting films based on poly(vinyl alcohol)–nafion complexes.Chemistry ofMaterials, 2016,28(19):6975-6984)，但同时又由于其亲水性，难以保证涂层防雾、防霜的长效性，降低了涂层的实际应用价值。

聚电解质与水分子相互作用时会发生电离，生成聚阳离子或聚阴离子和反离子，表现出较强的亲水性，广泛应用于防雾、防霜等功能涂层的制备与研究。甲基丙烯酸酯类聚合物成膜性好、抗氧化性及化学稳定性较高，同时又具有高强度，将其制备成防雾涂层后，不仅可以用于防雾/防霜，还可以赋予涂层本身较高的硬度和强度，为基材提供保护(ZhaoJ,Ma L,Millians W,Wu T,Ming W.Dual-functional antifogging/antimicrobialpolymer coating.ACS Applied MaterialsInterfaces,2016,8(13):8737-8742)。疏水性物质不仅可以调控亲疏水性，还能提高涂层的耐水稳定性，加入适量疏水性含氟单体有利于实现涂层的长效防雾性。

本发明涉及一种具有长效防雾/防霜效果的涂层，由甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、氟烷基甲基丙烯酸酯与阳离子电解质单体通过可控聚合方法合成嵌段共聚物，引入低聚乙二醇二甲基丙烯酸酯作为交联剂，制备防雾/防霜涂层。引入氟烷基甲基丙烯酸酯，赋予涂层良好的耐水性及稳定性。

发明内容

基于传统亲水性防雾涂层的不足，以及聚电解质与甲基丙烯酸酯类聚合物的特点，本发明的目的是提供一种基于阳离子聚电解质共聚物的防雾/防霜涂层及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于阳离子聚电解质共聚物的防雾/防霜涂层，其特征在于，各组分及其质量百分比为：

聚(甲基丙烯酸二甲氨基乙酯-co-氟烷基甲基丙烯酸酯)-b-阳离子聚电解质：3～50％；

低聚乙二醇二甲基丙烯酸酯：0.3～20％；

光引发剂：0.05～0.5％；

溶剂：余量。

上述聚(甲基丙烯酸二甲氨基乙酯-co-氟烷基甲基丙烯酸酯)-b-阳离子聚电解质的结构式如下：