一种季铵盐聚合物、双交联耐磨透明防雾水性涂料及其涂层的制作方法

本发明涉及涂层材料，尤其涉及一种季铵盐聚合物、双交联耐磨透明防雾水性涂料及其涂层。

背景技术：

1、透明基材具有优异的光学性能，在日常生活中应用广泛。然而在实际使用过程中，由于环境改变带来的温差变化可能会使空气中的水汽在透明基材表面凝结，形成雾气。雾气的形成不仅会大大降低基材的透明性，给人们带来不便，还可能存在许多潜在的危险。因此防雾涂层的开发受到了研究人员的广泛关注。

2、目前市面上存在的防雾涂料大多含有挥发性有机化合物，不仅对环境造成污染，甚至还会危害人类健康，给人体带来严重危害。此外，多数的防雾涂层还存在耐磨性差的问题，这极大地制约了它的应用。因此，开发耐磨、环境友好的水性防雾涂料迫在眉睫。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种季铵盐聚合物、双交联耐磨透明防雾水性涂料及其涂层。本发明提供的季铵盐聚合物与氮丙啶交联剂及聚乙二醇二丙烯酸酯形成的水性涂料经紫外固化，可以得到具有持久防雾性能的透明耐磨涂层。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种季铵盐聚合物，由包括以下步骤的方法制备得到：

4、将甲基丙烯酸二甲氨乙酯、丙烯酸、引发剂和有机溶剂混合进行自由基聚合反应，得到初聚物；

5、将所述初聚物、1-溴庚烷和有机溶剂混合进行季铵化反应，得到所述季铵盐聚合物。

6、优选地，所述甲基丙烯酸二甲氨乙酯和丙烯酸的质量比为8:1～11:1。

7、优选地，所述自由基聚合反应的温度为75～85℃，时间为10～13h。

8、优选地，所述初聚物与1-溴庚烷的质量比为1:1.4～1:1.7。

9、优选地，所述季铵化反应的温度为75～85℃，时间为10～13h。

10、本发明提供了一种双交联耐磨透明防雾水性涂料，组分包括季铵化聚合物、水、三官能团氮丙啶交联剂、聚乙二醇二丙烯酸酯和光引发剂；所述季铵化聚合物为以上技术方案所述季铵盐聚合物。

11、优选地，所述光引发剂包括2-羟基-4’-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、2-羟基-2-甲基苯丙酮和二苯甲酮中的一种或多种。

12、优选地，所述三官能团氮丙啶交联剂的质量为季铵化聚合物质量的的15～22％，所述聚乙二醇二丙烯酸酯的质量为季铵盐聚合物质量的1.8～2.2％，所述光引发剂的质量为聚乙二醇二丙烯酸酯质量的8～12％；所述双交联耐磨透明防雾水性涂料的固含量为10～20wt％。

13、本发明提供了一种双交联耐磨透明防雾涂层，由以上技术方案所述双交联耐磨透明防雾水性涂料涂覆在基材表面，经紫外固化得到。

14、优选地，所述紫外固化的紫外功率为800～1000w，固化时间为20～40min。

15、本发明提供了一种季铵盐聚合物，由包括以下步骤的方法制备得到：将甲基丙烯酸二甲氨乙酯、丙烯酸、引发剂和有机溶剂混合进行自由基聚合反应，得到初聚物；将所述初聚物、1-溴庚烷和有机溶剂混合进行季铵化反应，得到所述季铵盐聚合物。本发明提供的季铵盐聚合物具有亲水作用，极易溶于水中，且将所述季铵盐聚合物用于亲水涂料的制备，形成的涂层因含有季铵盐，可以将在涂层表面凝结的水滴进行吸收，使其具有防雾效果，又因为其高交联结构，使得涂层比较稳定，能够维持较长时间的防雾效果，且耐磨性较好。

16、本发明提供了一种双交联耐磨透明防雾水性涂料，组分包括季铵化聚合物、水、三官能团氮丙啶交联剂、聚乙二醇二丙烯酸酯和光引发剂；所述季铵化聚合物为以上技术方案所述季铵盐聚合物。本发明提供的水性涂料经紫外固化，氮丙啶交联剂与所述季铵化聚合物中含有的羧基基团反应形成交联网络结构，聚乙二醇二丙烯酸酯自身通过紫外固化形成网络结构，与季铵化聚合物的网络结构缠绕在一起，从而形成双交联结构。在本发明中，所述双交联结构能够提高涂层的稳定性与强度，使涂层具有防雾持久性及耐磨性；并且形成的是一层微细的纳米结构的涂层，这种纳米结构可以改变光线的传播路径，减少光线在涂层表面的反射和散射，从而提高透过率。因此，本发明提供的水性涂料经紫外固化形成的涂层具有防雾效果持久(可以实现超过20天的持久防雾)、耐磨性好、透光性高的优点，是一种双交联耐磨透明防雾涂层。

技术特征：

1.一种季铵盐聚合物，其特征在于，由包括以下步骤的方法制备得到：

2.根据权利要求1所述的季铵盐聚合物，其特征在于，所述甲基丙烯酸二甲氨乙酯和丙烯酸的质量比为8:1～11:1。

3.根据权利要求1或2所述的季铵盐聚合物，其特征在于，所述自由基聚合反应的温度为75～85℃，时间为10～13h。

4.根据权利要求1所述的季铵盐聚合物，其特征在于，所述初聚物与1-溴庚烷的质量比为1:1.4～1:1.7。

5.根据权利要求1或4所述的季铵盐聚合物，其特征在于，所述季铵化反应的温度为75～85℃，时间为10～13h。

6.一种双交联耐磨透明防雾水性涂料，其特征在于，组分包括季铵化聚合物、水、三官能团氮丙啶交联剂、聚乙二醇二丙烯酸酯和光引发剂；所述季铵化聚合物为权利要求1～5任意一项所述季铵盐聚合物。

7.根据权利要求6所述的双交联耐磨透明防雾水性涂料，其特征在于，所述光引发剂包括2-羟基-4’-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、2-羟基-2-甲基苯丙酮和二苯甲酮中的一种或多种。

8.根据权利要求6或7所述的双交联耐磨透明防雾水性涂料，其特征在于，所述三官能团氮丙啶交联剂的质量为季铵化聚合物质量的15～22％，所述聚乙二醇二丙烯酸酯的质量为季铵盐聚合物质量的1.8～2.2％，所述光引发剂的质量为聚乙二醇二丙烯酸酯质量的8～12％；所述双交联耐磨透明防雾水性涂料的固含量为10～20wt％。

9.一种双交联耐磨透明防雾涂层，其特征在于，由权利要求6～8任意一项所述双交联耐磨透明防雾水性涂料涂覆在基材表面，经紫外固化得到。

10.根据权利要求9所述的双交联耐磨透明防雾涂层，其特征在于，所述紫外固化的紫外功率为800～1000w，固化时间为20～40min。

技术总结
本发明提供了一种季铵盐聚合物、双交联耐磨透明防雾水性涂料及其涂层，涉及涂层材料技术领域。本发明提供了一种季铵盐聚合物，由包括以下步骤的方法制备得到：将甲基丙烯酸二甲氨乙酯、丙烯酸、引发剂和有机溶剂混合进行自由基聚合反应，得到初聚物；将所述初聚物、1‑溴庚烷和有机溶剂混合进行季铵化反应，得到所述季铵盐聚合物。本发明提供了一种双交联耐磨透明防雾水性涂料，组分包括所述季铵化聚合物、水、三官能团氮丙啶交联剂、聚乙二醇二丙烯酸酯和光引发剂。本发明提供的水性涂料经紫外固化能够形成双交联结构，具有防雾效果持久(可实现超过20天的持久防雾)、耐磨性好、透光性高的优点。

技术研发人员：吴杨,张丽娜,冯凯,裴小维,周峰
受保护的技术使用者：烟台先进材料与绿色制造山东省实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15