一种水性环保耐磨型有机无机杂化防雾涂料及其制备制造技术

本发明专利技术涉及防雾涂料领域，具体涉及一种水性环保耐磨型有机无机杂化防雾涂料。本发明专利技术以水性聚氨酯

【技术实现步骤摘要】
一种水性环保耐磨型有机无机杂化防雾涂料及其制备


[0001]本专利技术涉及防雾涂料领域，具体涉及一种水性环保耐磨型有机无机杂化防雾涂料。

技术介绍

[0002]结雾是日常生活中常见的一种自然现象，原因是当温度达到或接近露点温度时，空气中的水蒸气便会凝结成微小的露珠形成雾层。透明材料表面的雾化现象，不仅可以导致透光率严重下降，有时候甚至还存在重大安全隐患，比如在农业塑料大棚或者太阳能电池板上结露时，严重影响光的透过率，从而影响到太阳能的吸收率，导致农作物减产或者太阳能电池板的发电率降低；当结雾发生在医用护目镜或者摩托车头盔上时会严重影响视野，存在重大的安全隐患。为了防止上述结雾现象的发生，人们采取了多种防雾措施，常见的有(1)加热法，通过加热来保持透明材料表面的温度高于露点，从而防止结雾，但该方法成本高，局限性强，不适合大范围内推广使用。(2)对材料表面进行亲水或疏水处理，疏水处理一般采用含硅、氟的高分子树脂，存在成膜困难，工艺复杂，成本昂贵，且在有大量水汽迅速冷凝在材料表面时仍会出现雾化现象，因此在生活中应用少；亲水处理能够提升整个材料表面的浸润性能，有利于小水珠在其表面的铺展，因此具有良好的防雾性能，但传统的亲水防雾涂层存在以下问题：a、一般采用酯类，醚类等挥发性溶剂，在成膜过程中一方面会产生较大的环境污染，另一方面会提高涂料的生产成本和涂膜的制备工艺成本；b、防雾层存在耐磨性能差，硬度低，耐浸泡性能差等问题。
[0003]例如，中国专利CN105315735公开了一种光热双重固化的亲水防雾涂料。该涂料先经过热固化，再经过光固化，得到的防雾层具有良好的防雾持久性和耐磨性能，但其固化工艺复杂，同时该涂料的溶剂采用丙二醇丁醚，乙二醇丁醚，丙二醇甲醚醋酸酯，醇酯
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12，丙二醇苯醚，苯甲醇等，在制膜过程中造成环境的污染，资源的浪费；中国专利CN103980455A公开了一种以聚氨酯丙烯酸树脂为基体树脂的光固化防雾涂料，该涂料制得的防雾膜虽然具有良好的初始防雾效果和持久的防雾性能，但由于其是纯的高分子防雾膜，因此该防雾膜的硬度较低，耐磨性能较差；专利CN1321164C公开的亲水性高分子防雾涂料，其溶剂使用的是乙二醇单甲醚或者乙二醇单乙醚，该类溶剂不仅成本高，而且在使用过程中会造成空气的污染,其防雾膜表面的耐磨性能差，硬度低，限制了其使用范围。专利CN111607320A提供了一种水性聚氨酯
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硅溶胶复合防雾剂，其中的水性聚氨酯的主体链段为PEG，在实际成膜过程中在不同的基材上存在结合力弱以及光滑度不够的问题，亲水二氧化硅微球在使用过程中容易发生微孔堵塞和表面的双键没有调节导致交联度过高亲水性能下降等问题；专利CN201210419958.5以纳米SiO2为芯材，TiO2为壳材，在实际制备过程中工艺较为复杂，且SiO2被包覆之后实际的亲水效果将会极大下降。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种水性环保耐磨性型有机无机杂
化防雾涂料，该涂料在制备过程中直接以水和醇作为复合溶剂，能够有效降低溶剂挥发对环境造成的污染，降低涂料的生产成本。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0006]本专利技术提供了一种水性环保耐磨性有机无机杂化防雾涂料，其包含重量份数计的如下组分：
[0007][0008]本专利技术还提供一种水性环保耐磨型有机无机杂化防雾涂料的制备方法，包括以下步骤：将水性聚氨酯丙烯酸树脂、TiO2/SiO2杂化微球、活性稀释剂、聚丙烯酰胺、光引发剂、流平剂、助剂、去离子水、乙醇或异丙醇依次加入到容器中进行混合，水浴超声分散，待溶液澄清后再二次分散。
[0009]具体的，所述的水性聚氨酯
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丙烯酸树脂的水性聚氨酯丙烯酸树脂由三步反应制备得到：
[0010]第一步，聚丙烯酸酯(PAA)的制备，采用不同比例的单体(MMA，AA，St，HEA)以及引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)，在60～80℃条件下反应8～10小时制得，其中AIBN的用量为单体总质量的0.5％～1.5％；
[0011]第二步，聚氨酯树脂预聚体(PUA)的制备，采用聚醚多元醇和异佛尔酮二异氰酸酯制得，其中二者官能团摩尔比为(
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NCO：
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OH为2：1)，聚多元醚的分子量为800～2000；
[0012]第三步水性聚氨酯丙烯酸树脂，将一定量的PAA加入到PUA中，在60～80℃条件下继续反应5～6h制得。
[0013]具体的，TiO2/SiO2杂化微球的制备步骤如下：(1)TBT/TEOS：H2O：Et
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OH(无水乙醇)的质量比为1～2：3～8：3～8，其中TBT/TEOS摩尔比为0.98～0.8，pH值为2～3.5，搅拌速率为500～1000rpm，反应温度为50～80℃，反应时间为3～5h；(2)随后加入KH
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570、KH
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560、HEA或者MTMS中的一种或者几种，继续进行搅拌，3～5h后结束反应，调节pH值于6.8～7.2之间进行常温保存。
[0014]优选地，上述pH值是通过加入醋酸，柠檬酸，丙烯酸，氢氧化钠或者氢氧化钾等进行调节。
[0015]优选地，TiO2/SiO2杂化微球的粒径是小于800nm，修饰TiO2/SiO2杂化微球的目的是为了将其稳定的固定在防雾膜当中，引入TiO2/SiO2杂化微球的目的是为了增加光固化防
雾膜的硬度以及耐磨性能，同时可以增加防雾膜在玻璃表面的附着力。
[0016]优选地，活性稀释剂包括丙烯酸，甲基丙烯酸，甲基丙烯酸羟乙酯，羟乙基丙烯酰胺，甲基丙烯酸缩水甘油酯，季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或者几种，其中引入高官活性稀释剂有利于提升固化膜的交联密度，可以进一步提升防雾膜的硬度、耐磨性能和耐浸泡性能。
[0017]优选地，聚丙烯酰胺的分子量为200～800万，引入丙烯酰胺的目的是为了提升防雾膜的防雾性能，通过调节涂料的粘度来提升涂料的成膜性能。
[0018]优选地，光引发剂为184D，MBF，TPO，1173D中的至少一种，采用不同波段的光引发剂进行复合的目的是为了进一步提升防雾涂料的固化效率，减少固化时间，提升固化膜的交联密度。
[0019]优选地，流平剂为BYK
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333，BYK
‑
306，BYK
‑
3700，BYK
‑
358N，BYK
‑
3720中的至少一种。
[0020]优选地，助剂为阻聚剂和抗氧剂，加入助剂有利于提升防雾涂料的储存稳定性。
[0021]优选地，水性环保耐磨型有机无机杂化防雾涂料的溶剂为水和乙醇或者异丙醇的复配溶剂，其中乙醇或者异丙醇的加入，有利于预烘过程中水的挥发。
[0022]本专利技术还提供上述水性环保耐磨型有机无机杂化防雾涂料的在防雾种的应用，将所述水性环保耐磨型有机无机杂化防雾涂料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性环保耐磨型有机无机杂化防雾涂料，其特征在于，包括如下成分：2.一种水性环保耐磨型有机无机杂化防雾涂料的制备方法，包括以下步骤：将水性聚氨酯丙烯酸树脂、TiO2/SiO2杂化微球、活性稀释剂、聚丙烯酰胺、光引发剂、流平剂、助剂、去离子水、乙醇或异丙醇依次加入到容器中进行混合，水浴超声分散，待溶液澄清后用机械搅拌进行二次分散。3.根据权利要求2所述水性环保耐磨型有机无机杂化防雾涂料的制备方法，其特征在于，所述水性聚氨酯丙烯酸树脂由三步反应制备得到：第一步，聚丙烯酸酯(PAA)的制备：采用不同比例的甲基丙烯酸甲酯(MMA)，丙烯酸(AA)，苯乙烯(St)，丙烯酸羟乙酯(HEA)作为单体，以及偶氮二异丁腈(AIBN)作为引发剂，在60～80℃条件下反应8～10小时制得，其中偶氮二异丁腈(AIBN)的用量为单体总质量的0.5％～1.5％；第二步，聚氨酯树脂预聚体(PUA)的制备：采用聚醚多元醇和异佛尔酮二异氰酸酯制得，其中二者官能团摩尔比为
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NCO：
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OH为2：1，聚醚多元醇的分子量为800～2000；第三步，水性聚氨酯丙烯酸树脂的制备：将一定量的聚丙烯酸酯(PAA)加入到聚氨酯树脂预聚体(PUA)中，在60～80℃条件下继续反应5～6h制得。4.根据权利要求2所述水性环保耐磨型有机无机杂化防雾涂料的制备方法，其特征在于，所述TiO2/SiO2杂化微球其制备步骤如下：(1)TiO2/SiO2杂化微球的制备：钛酸四丁酯(TBT)/正硅酸四乙酯(TEOS)：H2O：无水乙醇(Et
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OH)的质量比为1～2：3～8：3～8，其中TBT/TEOS摩尔比为0.98～0.8，pH值为2～3.5，搅拌速率为500～...

【专利技术属性】
技术研发人员：康翼鸿，喻学锋，李金堆，边式，杨新耕，吴列，程文杰，
申请(专利权)人：武汉中科先进技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：