防雾涂料及其制备方法与流程

1.本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种防雾涂料及其制备方法。


背景技术：

2.防雾涂料是一种附着在基材表面，阻止雾气产生的涂料。雾气产生的原因是热的空气碰到冷的物体并在其表面冷凝成小水珠，光照在这些小水珠表面产生漫反射，给人的感觉就是雾，所以，要防雾就要阻止小水珠的形成，防雾涂料由于其表面具备超亲水特性，增大了水的表面张力，水在其表面无法形成水珠，而是一层水膜，从而从根本上阻止了雾气的形成。
3.现有防雾涂料的透视效果以及力学性能不理想，防雾效能的时效性不够长，耐化学性能一般，抗冲击性能较差，因此在眼镜、医用护目镜以及汽车车窗等上难以长久使用，而且用户体验不佳。因此，现有技术有待改进。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种防雾涂料及其制备方法，旨在解决现有防雾涂料的透视效果以及力学性能的综合效果不理想问题。
5.为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
6.本发明一方面提供一种防雾涂料，包括如下重量份的组分：
[0007][0008][0009]
其中，所述改性石墨烯是用增强力学性能的表面处理剂处理的石墨烯。
[0010]
本发明提供的防雾涂料使一种透明光固化石墨烯防雾涂料，其利用亲水原理，让水滴变成水幕平摊，可以防止雾滴形成，而且不影响基材的透视性，使其保持良好的视物感觉。该防雾涂料在多元共聚的基础上引进改性石墨烯，该改性石墨烯是用增强力学性能的表面处理剂对石墨烯粒子表面进行特殊的包覆，这样制成的功能涂料，得到良好防雾自洁功能的同时，涂层的硬度和耐磨性也显著提高。
[0011]
本发明另一方面提供一种防雾涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0012]
提供本发明所述的防雾涂料的组分；
[0013]
将所述固化树脂、固化单体、改性石墨烯、光引发剂、流平剂和溶剂进行混合处理，
得到所述防雾涂料。
[0014]
本发明提供的防雾涂料的制备方法，不仅工艺简单成本低，而且制得的防雾涂料不影响基材的透视性，使其保持良好的视物感觉，同时涂层的硬度和耐磨性也显著提高。
附图说明
[0015]
图1为本发明实施例制备的防雾涂料的效果图。
具体实施方式
[0016]
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0017]
一方面，本发明实施例提供了一种防雾涂料，包括如下重量份的组分：
[0018][0019][0020]
其中，所述改性石墨烯是用增强力学性能的表面处理剂处理的石墨烯。
[0021]
本发明实施例提供的防雾涂料使一种透明光固化石墨烯防雾涂料，其利用亲水原理，让水滴变成水幕平摊，可以防止雾滴形成，而且不影响基材的透视性，使其保持良好的视物感觉。该防雾涂料在固化树脂的多元共聚的基础上引进改性石墨烯，该改性石墨烯是用增强力学性能的表面处理剂对石墨烯粒子表面进行特殊的包覆，这样可以增强涂料的力学性能，如增强柔韧性/耐冲击性，提升硬度，这样制成的功能涂料，得到良好防雾自洁功能的同时，涂层的硬度和耐磨性也显著提高。
[0022]
在一个实施例中，所述固化树脂为聚氨酯丙烯酸酯，优选广州三旺化工的sw-808uv光固化树脂；sw-808是一支多官能度防雾树脂、反应活性好、粘度低、防雾效果佳的聚氨酯丙烯酸酯，其可以通过如下方法制备：甲基-2,4-二异氰酸酯中含2个具有强反应性的-nco基团，与含羟基的长链二元醇发生反应生成聚氨酯，而2,4位的-nco在不同温度下具有不同反应活性，利用不同反应活性先制备-nco封端的聚氨酯预聚体，再加入含有双键的丙烯酸羟乙酯与剩余的-nco反应，制备得到可以光固化的聚氨酯丙烯酸酯。具体地，该固化树脂可以为60份、65份、70份、75份、80份。
[0023]
在一个实施例中，所述固化单体包括1，6-已二醇双丙烯酸酯(hdda)、二缩丙二醇双丙烯酸酯(dpgda)和三缩丙二醇双丙烯酸酯(tpgda)中的一种或多种。其中，优选dpgda，该dpgda兼具hdda的快速固化与tpgda的柔韧性，其固化速度比hdda还快，在很多场合可以代替hdda，同时dpgda具备低粘度，低挥发性，还有良好的稀释性，在光引发剂和紫外线照射
的条件下还能与主体树脂交联固化(低聚物断单个碳碳双键重连成高聚物)。具体地，该固化单体可以为10份、14份、16份、18份、20份。
[0024]
在一个实施例中，所述改性石墨烯包括石墨烯粒子和包覆在所述石墨烯粒子表面的包覆层，其中，所述包覆层由表面处理剂组成。石墨烯粒子可以是常州第六元素的石墨烯se1430。
[0025]
进一步地，所述石墨烯粒子与所述包覆层的质量比为100:10-15。所述包覆层的表面处理剂用量不足则会导致石墨烯改性不完全，不能很好的与主体树脂sw-808结合交联；而且用量过多则会造成不必要的损失和浪费。
[0026]
进一步地，所述表面处理剂包括第一处理剂和第二处理剂，所述第一处理剂由饱和脂肪酸皂化液和烷基酚聚氧乙烯醚硫酸钠组成，所述第二处理剂由氯化二硬脂酰乙基环氧丙铵和双酰胺型磺基甜菜碱酯组成。
[0027]
饱和脂肪酸皂化液可以是硬脂酸、月桂酸和棕榈酸的皂化液。具体制备方法包括：将饱和脂肪酸与氢氧化钠在温度为70-90℃下发生皂化反应得到皂化液，其中氢氧化钠的用量为饱和脂肪酸质量的20-30％。
[0028]
更进一步地，所述饱和脂肪酸皂化液和烷基酚聚氧乙烯醚硫酸钠的质量比为2-4:1；所述氯化二硬脂酰乙基环氧丙铵和双酰胺型磺基甜菜碱酯的质量比为1-2:1；所述第一处理剂和第二处理剂的质量比为1-2:1。(上述比例范围内的石墨烯的亲水改性，可很好的达到改性的效果又能很好的避免材料用量过量的浪费。
[0029]
具体地，该改性石墨烯的制备方法包括：
[0030]
t1：将石墨烯se1430加入乙二醇溶剂中，超声搅拌20-30min，得浓度为50mg/ml石墨烯悬浮液；(所述超声搅拌是在温度为50-70℃、转速为300-500r/min下超声搅拌)。
[0031]
t2：向石墨烯悬浮液加入第一表面处理剂，所述第一表面处理剂由饱和脂肪酸皂化液和烷基酚聚氧乙烯醚硫酸钠组成，所述第一表面处理剂用量为石墨烯的5-10％，超声搅拌40-60min，完成石墨烯的第一次表面改性(所述超声搅拌是在温度为50-70℃、转速为300-500r/min下超声搅拌)；
[0032]
t3：将步骤t2第一次改性得到的石墨烯抽滤，干燥，研磨，得石墨烯粉体；
[0033]
t4：将步骤t3得到的石墨烯粉体输送至高速混合机，控制物料温度为80℃，再加入氯化二硬脂酰乙基环氧丙铵与双酰胺型磺基甜菜碱酯组成的第二表面处理剂，其中混合表面处理剂的加入量为石墨烯重量5％，高速搅拌均匀，出料，100℃干燥，即得改性石墨烯(高速搅拌是在转速为500-1000r/min下搅拌10-30min)。
[0034]
改性处理后的石墨烯容易与主体树脂sw-808结合交联，漆膜整体表现柔韧性更佳，硬度更高。进一步地，改性石墨烯可以是0.01份、0.03份、0.05份；
[0035]
在一个实施例中，所述光引发剂为tpo光引发剂；光引发剂tpo是一种高效的自由基(1)型、在长波长范围内都有吸收的高效光引发剂。由于具有很宽的吸收范围，其有效吸收峰值为350～400nm，一直吸收致420nm左右，它的吸收峰较常规引发剂偏长，经光照后可生成苯甲酰和磷酰基两个自由基，都能引发聚合，因此光固化速度快。具体地，该光引发剂可以为0.5份、0.8份、1份、1.2份或1.5份。
[0036]
在一个实施例中，所述流平剂为byk-333流平剂。该流平剂主要成分为聚醚改性聚二甲基硅氧烷，能很好的增加漆膜表面的爽滑性和底材润湿性，另外还具备一定的防缩孔
性。流平剂可以为0.1份、0.2份或0.3份。
[0037]
总之，本发明实施例提供的防雾涂料，酸碱度为中性；(固含≥78％)。固化成膜后，可见光透过率≥95％，亲水角≤3
°
；硬度3-4h；耐盐雾≥960h；雾度＜0.1％；耐候性qub＞1000h；涂层适应温度-30至150℃；耐酸碱、耐水泡；涂层干膜厚度约3-8μm。
[0038]
在一个实施例中，所述溶剂为醇溶剂，包括：正丁醇3-8份，无水乙醇7-15份。
[0039]
本发明实施例提供的防雾涂料固化方式为：紫外光固化，光激能量在300-400mj情况下，照射15秒表干，照射后自然环境放置3天漆膜性能可达最佳。可以用于玻璃表面：如护目镜，浴室镜、淋浴房、泳镜、冬季运动员护眼罩、潜水视窗、仪器仪表、汽车建筑视窗玻璃等。也可以用于塑料膜或板材：如pet、pc、亚克力等塑料表面，可涂布生产防雾膜卷材，日用/医用护目镜等。
[0040]
本发明实施例提供的防雾涂料的使用方法包括：根据基材的形状、大小、表面状态等不同情况，选择淋涂、浸涂、刮涂、滚涂等合适的工艺进行施工涂装。具体地，1、涂布后进入烘箱，130℃加热2～3分钟，使溶剂充分挥发；2、紫光光照固化，3000w紫外灯(相距10～20cm，波长365nm)，照射15秒钟，涂层固化。
[0041]
另一方面，本发明实施例还提供了一种防雾涂料的制备方法，包括如下步骤：
[0042]
s01：提供本发明所述的防雾涂料的组分；
[0043]
s02：将所述固化树脂、固化单体、改性石墨烯、光引发剂、流平剂和溶剂进行混合处理，得到所述防雾涂料。
[0044]
本发明实施例提供的防雾涂料的制备方法，不仅工艺简单成本低，而且制得的防雾涂料不影响基材的透视性，使其保持良好的视物感觉，同时涂层的硬度和耐磨性也显著提高。
[0045]
在一个实施例中，将所述固化树脂、固化单体、改性石墨烯、光引发剂、流平剂和溶剂进行混合处理的步骤包括：将所述固化树脂和所述改性石墨烯进行第一分散处理，然后加入所述流平剂进行第二分散处理，然后加入所述固化单体和所述溶剂进行第三分散处理，最后加入所述光引发剂进行第四分散处理。
[0046]
进一步地，所述第四分散处理之后，还包括用300目过滤网过滤。
[0047]
本发明实施例提供的防雾涂料防雾性能优异，接触湿热气体表面难以形成雾滴；而且具有亲水自清洁功能，表面污垢、灰尘浮起；附着力优异，耐水泡、耐水煮，涂层不脱落、不起泡；耐候性强，防雾性能持久有效，寿命可达3～5年。
[0048]
本发明先后进行过多次试验，现举一部分试验结果作为参考对发明进行进一步详细描述，下面结合具体实施例进行详细说明。
[0049]
实施例1
[0050]
一种透明光固化石墨烯防雾涂料，其原料如表1所示。
[0051]
表1
[0052]
原材料名字用量(％)sw-808树脂69改性的石墨烯se14300.01byk-333流平剂0.2tpo光引发剂1
dpgda15正丁醇4.79无水乙醇10
[0053]
该透明光固化石墨烯防雾涂料的制备方法包括如下步骤：
[0054]
s1、称取sw-808树脂投入反应釜，打开反应釜中的搅拌器进行搅拌；
[0055]
s2、往反应釜里添加改性的石墨烯se1430(改性步骤包括：将石墨烯加入乙醇中，在温度为60℃、转速为300r/min下超声搅拌30min，得浓度为50mg/ml的石墨烯悬浮液；向石墨烯悬浮液加入为石墨烯重量为5％的第一表面处理剂，所述第一表面处理剂由质量比为3:1的硬脂酸钠和烷基酚聚氧乙烯醚硫酸钠组成，在温度为70℃、转速为400r/min下超声搅拌45min，完成石墨烯的第一次表面改性；将第一次改性得到的石墨烯抽滤，在链带干燥机80℃下干燥，研磨，得石墨烯粉体；然后输送至高速混合机，控制物料温度为70℃，再加入质量比1:1的氯化二硬脂酰乙基环氧丙铵与双酰胺型磺基甜菜碱酯组成的第二表面处理剂，其中混合表面处理剂的加入量为石墨烯重量的5％，在转速为800r/min下搅拌30min，出料，干燥，即得改性的石墨烯)，高速搅拌分散20min后再超声处理，将改性的石墨烯se1430充分与sw-808混合；
[0056]
s3、往反应釜里添加流平剂byk-333，高速分散10min；
[0057]
s4、分别往反应釜里添加dpgda，正丁醇，无水乙醇，中速分散10min；
[0058]
s5、往反应釜里添加tpo光引发剂，高速分散15min；
[0059]
s6、用300目过滤网将步骤s5分散好的成品过滤并用塑料桶密封包装。
[0060]
实施例2
[0061]
一种透明光固化石墨烯防雾涂料，其原料如表2所示。
[0062]
表2
[0063]
原材料名字用量(％)sw-808树脂69改性的石墨烯se14300.02byk-333流平剂0.2tpo光引发剂1dpgda15正丁醇4.78无水乙醇10
[0064]
该透明光固化石墨烯防雾涂料的制备方法与实施例1相同。
[0065]
实施例3
[0066]
一种透明光固化石墨烯防雾涂料，其原料如表3所示。
[0067]
表3
[0068]
原材料名字用量(％)sw-808树脂69改性的石墨烯se14300.03byk-333流平剂0.2tpo光引发剂1
dpgda15正丁醇4.77无水乙醇10
[0069]
该透明光固化石墨烯防雾涂料的制备方法与实施例1相同。
[0070]
实施例4
[0071]
一种透明光固化石墨烯防雾涂料，其原料如表4所示。
[0072]
表4
[0073]
原材料名字用量(％)sw-808树脂69改性的石墨烯se14300.04byk-333流平剂0.2tpo光引发剂1dpgda15正丁醇4.76无水乙醇10
[0074]
该透明光固化石墨烯防雾涂料的制备方法与实施例1相同。
[0075]
实施例5
[0076]
一种透明光固化石墨烯防雾涂料，其原料如表5所示。
[0077]
表5
[0078]
原材料名字用量(％)sw-808树脂69改性的石墨烯se14300.05byk-333流平剂0.2tpo光引发剂1dpgda15正丁醇4.75无水乙醇10
[0079]
该透明光固化石墨烯防雾涂料的制备方法与实施例1相同。
[0080]
对比例
[0081]
一种防雾涂料，其原料如表6所示。
[0082]
表6
[0083]
原材料名字用量(％)sw-808树脂69改性的石墨烯se14300byk-333流平剂0.2tpo光引发剂1dpgda15正丁醇4.8
无水乙醇10
[0084]
该防雾涂料的制备方法除了不加改性的石墨烯se1430，其他与实施例1相同。
[0085]
性能测试
[0086]
(1)耐冲击性
[0087]
将上述实施例和对比例干燥固化成膜后，按照gb1732-93测试漆膜的耐冲击性，测试结果如下表7所示。
[0088]
表7
[0089]
试验对象正冲漆膜状态反冲漆膜状态对比例明显爆漆明显爆漆实施例1轻微爆漆明显爆漆实施例2不爆漆轻微爆漆实施例3不爆漆不爆漆实施例4不爆漆不爆漆实施例5不爆漆不爆漆
[0090]
试验结果表明，当石墨烯添加量添加至0.03％时，漆膜具备较好的耐冲击性能。
[0091]
(2)产品性能亮点测试：
[0092]
将对比例以及实施例1-5的透明光固化石墨烯防雾涂料涂布固化成膜后，进行如下测试：
[0093]
2.1抗酒精性：
[0094]
对于实施例1-5：取酒精于棉布擦拭200次无漆膜破损，防雾效果无丢失。喷洒酒精润湿润漆膜后用纸巾擦拭50次后防雾效果无丢失，浸泡75％医用酒精3h后用纸巾擦拭干净测试防雾效果无丢失。(测试标准：无大量水珠聚集分散不开现象，水雾1至2秒内迅速扩散至消失)
[0095]
2.2抗84消毒：
[0096]
对于实施例1-5：各种浓度的消毒液(有效的氯浓度为分别为3％,4％，5％，6％，7％，8％的94消毒液。)的擦拭及浸泡后，纸巾擦拭防雾效果无丢失。
[0097]
2.3抗沸水性：
[0098]
对于实施例1-5：100℃水煮60分钟后百格测试无脱落，5b标准。取出后防雾测试无丢失，(测试标准：吹气不起雾)。
[0099]
2.4抗冷水性：
[0100]
对于实施例1-5：25℃室温下浸泡72小时，取出后防雾测试ok，(ok标准，吹气不起雾)。
[0101]
对于对比例，其抗酒精性，抗84消毒液，抗沸/冷水性与实施例接近；但对比例的耐冲击性较差，硬度稍微偏软。
[0102]
(3)应用场景测试
[0103]
将实施例1-5的透明光固化石墨烯防雾涂料用于医用护目镜，能够长久(2年)有效防止镜面起雾，大大减少医生工作时由于呼吸导致镜面起雾进而引起视觉模糊的影响。将其用于日常眼镜镜片，能有效减免冬天/吃饭时蒸汽雾化眼镜。将其用于汽车车窗的防雾处理，能有效避免由于车内外温度差异较大引起的雾影。
[0104]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。