[发明专利]一种有机-无机杂化防雾涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种有机‑无机杂化多功能超亲水室温自交联防雾涂层及其制备方法，该涂层由45～60份亲水性丙烯酸酯树脂，10～30份有机‑无机杂化硅溶胶，1～5份交联剂，1～5份助剂，5～20份稀释剂混合后，经室温自固化制得。该防雾涂层具有自清洁、抗静电、抑菌、耐磨、耐水洗、耐老化，防雾持久等特性，同时涂层附着力强，柔韧性好，铅笔硬度可达H～2H，水接触角为3～6°，透光率≥90%，可应用于汽车玻璃、海洋轮船、玻璃幕墙、光学镜片、防护面罩等多种玻璃和塑料类透明基材。

技术领域

本发明涉及水性涂料领域，尤其是涉及一种有机-无机杂化室温自交联防雾涂层及其制备方法。

背景技术

透明基材(如玻璃、塑料等)在人们日常生活、工作和生产中应用越来越广泛。然而，在高湿度环境或基材内外两侧存在温度差时，透明基材的表面上会凝结出许多小水珠，产生雾化的现象，小水珠会使光线发生折射和反射，造成基材透光率下降。这不仅影响透明基材的美观，影响透明基材的性能，甚至还会对人们的生命安全造成巨大隐患。如大棚塑料薄膜起雾会降低光的透过率，影响农作物的光合作用，造成产量下降；眼镜镜片、护目镜及各种防护面具表面起雾会影响人们的视线，造成不便；汽车、船等挡风玻璃玻璃起雾影响视线，对人们安全驾驶产生隐患；光学基材(如相机镜头、显微镜镜片、太阳能电池板等)表面起雾，严重影响其性能。

为了减少上述现象的发生，国内外研究者根据雾的成因、表面浸润原理，开发了三种防雾方法：(1)使材料表面亲水；(2)使材料表面疏水；(3)使材料表面温度高于露点。方法(3)多用于汽车行业，因该方法需装载加热设备，有能耗需求，具有一定局限性。与疏水防雾方法相比，亲水防雾具有工艺简单，成本低廉等优点，成为研究的热点。通过在透明基材表面涂覆亲水涂层，改变材料表面的润湿性，达到透明基材防雾目的。根据亲水防雾涂层材料体系划分，主要有三类：(1)功能化聚合物防雾材料；(2)无机防雾材料；(3)有机-无机杂化防雾材料。无机防雾材料大多含有大量的纳米颗粒，受纳米颗粒粒径和粗糙度等因素影响，会造成光散射，影响透明基材的透光率；且无机超亲水防雾材料在制备过程中通常需要构造复杂的表面结构，操作复杂，应用受到限制。有机-无机杂化防雾材料，综合了有机功能化聚合物材料优异的光学性能、优异的柔韧性、良好的兼容性，无机防雾材料优异的耐磨性和耐老化性能，提高了材料的性能并延长其使用寿命。近年来，有机-无机杂化防雾材料成为人们研究的热点。

有机-无机杂化聚合物防雾涂层虽然具有理想的防雾效果，但是由于聚合物表面能较高，易受到空气中灰尘的污染，导致表面自由能降低，从而破坏功能化涂层的防雾效果。因此，制备一种具有自清洁、抗静电、耐磨的防雾材料，并提高其具有非常重要的市场意义和社会价值。

发明内容

本发明目的是提供一种有机-无机杂化防雾涂层及其制备方法，该防雾涂层不仅防雾性能好，还具有耐水洗、耐老化、硬度高、透光率高优点。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种有机-无机杂化防雾涂层，该涂层由45-60份亲水性丙烯酸酯树脂，10-30份含季铵盐的有机-无机杂化硅溶胶，1-5份交联剂，1-5份助剂，5-20份稀释剂混合后，室温固化制得。

优选的，所述有机-无机杂化防雾涂层的铅笔硬度为H-2H，水接触角为3-6°，透光率≥90％。

优选的，所述交联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、氮吡啶交联剂、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种的混合物。

优选的，所述的助剂为流平剂、消泡剂、附着力促进剂、紫外吸收剂、催干剂、抗流挂剂、抗静电剂中的一种或几种的混合物。

优选的，所述稀释剂为去离子水、无水乙醇、异丙醇、乙二醇甲醚、乙二醇丁醚中的一种或几种混合物。