[发明专利]自修复防雾涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种自修复防雾涂层及其制备方法。所述方法以甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸磺酸甜菜碱为反应单体，偶氮二异丁腈为引发剂，通过原子转移自由基共聚反应得到共聚物，而后掺杂1‑乙基‑3‑甲基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺盐离子液体制得功能涂层。本发明的涂层可以快速吸收水分，涂层中的甲基丙烯酸磺酸甜菜碱与1‑乙基‑3‑甲基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺盐离子液体含有大量亲水基团，可吸收涂层表面水分子并均匀分散在涂层中，能够有效防止水滴凝结成雾滴。同时，涂层中的超分子键赋予涂层自修复能力。本发明的涂层在极端的结雾条件下，仍能防止雾滴形成，在护目镜、挡风玻璃和医疗/分析仪器等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于防雾涂料技术领域，涉及一种自修复防雾涂层及其制备方法。

背景技术

当环境温度和湿度发生变化时，空气中的水分子会在材料表面凝结而形成雾滴。雾滴的形成与存在严重阻碍光线透过，不仅会给人类生活生产带来诸多不便，在一些特定领域诸如医疗设备中，普遍存在的镜头雾化现象可造成镜像模糊，进而干扰正常手术处理，严重者则导致医疗事故。近年来，防雾涂层在各种实际应用中越来越受到人们的重视，包括护目镜、挡风玻璃、太阳能电池、医疗/分析仪器和其他工业设备。现有的制备防雾涂层的方法中，一种有效的策略是在透明基材的表面上构建薄的亲水性聚合物涂层，例如聚乙二醇(PEG)、丙烯酸聚合物和聚合物季铵盐等，它们可以有效地通过将冷凝的水滴散布成连续的薄水膜而不是形成许多小液滴，从而减少可见光散射来防止材料表面形成雾滴。但是，这些亲水性聚合物基防雾涂层十分柔软，在材料使用过程中容易受到刮擦和磨损等机械损伤，从而导致其透明度和防雾性能的下降，因此如何制备长期有效的柔性防雾涂层是一个挑战。

受生物体自修复功能的启发，研究人员制备出自修复材料。当材料受到损伤时，具有自修复功能的材料可以恢复其结构完整性和原始功能。将自修复功能引入防雾涂层中有望制备出长期有效的防雾涂层。根据是否需要外部修复剂可将自修复材料分为外源型自修复材料和本征型自修复材料。基于微囊型的外源型自修复材料由于透明胶囊会强烈散射可见光，因此在技术上很难制造出透明的自修复涂层。本征型自修复材料利用非共价键或共价键的动态可逆性来修复损伤，因此非常适合制备自修复防雾涂层。Sun等使用聚亚乙基亚胺(PEI)和透明质酸与聚丙烯酸(HA-PAA)的混合物通过层层组装方法制备了可以修复透明性和膜结构的高效防雾聚合物涂层。当该聚合物涂层表面受到刮擦或割伤时，它在暴露于水后可修复这些损伤且修复过程可以在同一位置多次重复(Wang Y,Li T,Li S,etal.Antifogging and frost-resisting polyelectrolyte coatings capable ofhealing scratches and restoring transparency.Chem.Mater,2015,27(23):8058-8065)。然而，该防雾涂层仅能够在暴露于水之后进行自修复。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自修复防雾涂层及其制备方法。该涂层对温度和湿度变化具有优异的防雾效果，同时具有的自修复性能能够有效延长涂层的使用寿命。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

自修复防雾涂层的制备方法，以甲基丙烯酸六氟丁酯(HFBM)和甲基丙烯酸磺酸甜菜碱(SBMA)为单体，偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂，通过原子转移自由基共聚反应(ATRP)合成共聚产物，然后掺杂1-乙基-3-甲基咪唑二(三氟甲基磺酰)亚胺盐离子液体，最终制得自修复防雾涂层，具体步骤如下：

步骤1，制备两性离子SBMA：将甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和1,3-丙磺酸内酯溶于丙酮中，在氮气气氛中于室温下避光反应，反应结束后，在无水乙醚中析出，28～30℃真空干燥得到两性离子SBMA；