專利名稱：一種親水性玻璃防霧涂層材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種新型親水性玻璃防霧涂層材料及其制備方法。
背景技術：
玻璃在工業生產和日常生活中有著廣泛的用途，當其相互隔開的兩側出現一定的表面溫差，溫度較低表面水分的飽和蒸汽壓低于周圍環境的蒸汽壓時，水汽就向物體表面聚集，并以微小的水珠形式析出形成霧，使光線經過時發生漫射，從而明顯降低了玻璃的透光率，出現起霧現象，使玻璃變得不透明，影響視覺效果。玻璃表面的起霧現象會給日常生產和生活帶來諸多不便，如建筑物的玻璃窗、浴室鏡子、眼鏡片、儀器的試驗鏡片等，尤其是當寒冷環境下車輛擋風玻璃起霧，會給行車安全、人身安全帶來嚴重的危害。 對此現象，市面上較常用的方法為(I)噴涂表面活性劑法，使玻璃表面親水；(2)覆高分子膜法，使玻璃表面疏水；(3)安裝加熱裝置，是玻璃表面溫度高于露點，這些方法都有各自的局限性(I)表面活性劑穩定性較差，需要定期反復噴涂，次數、頻率較高不便于使用；(2)覆高分子膜致使玻璃制品表面的耐磨及耐熱性能不好，且產品需在出廠前覆膜，之前未覆膜產品不易實施；(3)加熱蒸發水滴的時間較長，該方法耗資大、易損壞，不太實用。因此研究開發便利的、耐磨性和穩定性好的，且成本低廉的新型玻璃防霧方法是十分必要的。本發明的目的是提供一種簡單方便的在玻璃表面構筑親水性防霧涂層的方法。通過噴涂、旋涂或者浸入涂覆的方法在玻璃表面形成親水性涂層。親水性涂層可以大大降低水在其表面的接觸角，從而使凝聚在表面上的小水滴不形成微小的水珠而是在表面鋪展開而薄膜化，減少了光線的漫射，從而保證了玻璃的透明度，有效防止霧化現象。這種方法適合于各種玻璃表面的防霧涂層的制備。本發明所采用的親水性薄膜的制備方法包括噴涂、旋涂或者浸入涂覆的方法。針對不同的應用，采取相應的施工方法可以大大拓展應用的范圍，可以有效減低生產成本。本發明所制備的親水性薄膜是通過化學鍵的形式固定在玻璃表面，這樣可以有效地防止薄膜的脫落，納米顆粒的引入可以進一步增加其力學強度，因此親水性薄膜除了具有防霧的效果，同時還具有耐擦拭以及耐溶劑等特點。
發明內容
本發明的目的在于提供一種親水性玻璃防霧涂層材料及其制備方法。制得的親水性玻璃防霧涂層材料防霧效果好，是一種無毒環保的材料，并且制備方法簡單。為了達到上述優異性能，本發明采取下列的技術解決方案選用端基或側基改性引入活性基團如硅氧基團，環氧基團或氨基等的親水性高分子如聚乙烯醇，聚丙烯酸，聚丙烯酸鹽，聚丙烯酰胺，聚乙二醇等配置成溶液一。同時將玻璃表面清洗，通過硅氧偶聯劑引入氨基或環氧基團等。將上述溶液一涂覆在相應表面改性的玻璃上，同時加入適量四氯化硅、或硅氧烷，在空氣中干燥，即可形成親水性表面涂層。上述的玻璃防霧涂層材料的制備方法，包括下列步驟(I)將端基或側基改性的聚乙烯醇，聚丙烯酸，聚丙烯酸鹽，聚丙烯酰胺，聚乙二醇等配成溶液；(2)將玻璃表面清洗后，然后通過硅氧偶聯劑引入相應的環氧或氨基等基團；(3)將步(I)中的溶液涂覆于玻璃表面，加入適量硅溶膠凝膠前驅體以生成納米二氧化硅顆粒，或直接加入納米二氧化硅或氧化鋅顆粒，用量按納米顆粒占高分子重量的O 40%算，高分子和玻璃表面通過硅氧烷縮合或環氧與氨基的反應化學連接，待溶劑揮發后，即可得到親水性玻璃防霧涂層。本發明制備的玻璃防霧涂層材料具有以下優點 1.該玻璃防霧涂層材料原料簡單，制備方法簡單，可大規模生產。2.該玻璃防霧涂層材料防霧效果持久、簡單易操作。3.該玻璃防霧涂層材料對環境友好、無毒、對人體無危害。
具體實施例方式實施例1.本實施例采用的原料為四氯化硅、硅氧烷端基改性的聚乙二醇及丙酮。其中，先將四氯化硅及硅氧烷端基烷改性的聚乙二醇用丙酮稀釋至IOvol %，形成無色透明溶液。玻璃放入所配置的溶液中蘸取I次，待溶劑揮發后，放入60°C烘箱lh，取出。所得玻璃在60°C水浴鍋蒸汽作用下透明不起霧，而對照組起霧不透明。實施例2:本實施例采用的原料為四氯化硅、硅氧烷端基烷改性的聚乙二醇及四氫呋喃。其中，先將四氯化硅及硅氧烷端基烷改性的聚乙二醇用丙酮稀釋至10VOl%，再向體系中加入正硅酸乙酯，其含量為按所得二氧化硅為聚乙二醇重量40%計，形成無色透明溶液。玻璃放入所配置的溶液中蘸取I次，待溶劑揮發后，放入60°C烘箱lh，取出。所得玻璃在60°C水浴鍋蒸汽作用下透明不起霧，而對照組起霧不透明。實施例3 本實施例采用的原料為正硅酸四乙酯、氨基端基烷改性的聚乙二醇及四氫呋喃。先將氨基端基改性聚乙二醇用四氫呋喃稀釋至IOvol %，再加入正硅酸四乙酯，用量為按所得二氧化硅為聚乙二醇重量5%計，形成無色透明溶液。玻璃表面清洗后用帶環氧基的硅氧偶聯劑處理10分鐘，取出晾干，放入所配置的溶液中蘸取I次，待溶劑揮發后，放入水浴蒸汽中熏10分鐘，再于60°C烘箱lh，取出。所得玻璃在60°C水浴鍋蒸汽作用下透明不起霧，而對照組起霧不透明。實施例4 本實施例采用的原料為一種環氧端基改性的聚乙二醇，四氫呋喃及20納米的二氧化硅顆粒。其中，先將環氧端基改性的聚乙二醇用四氫呋喃稀釋至IOvol %，加入20納米的二氧化硅顆粒，用量為聚乙二醇重量的10%，形成無色透明溶液。玻璃表面清洗后用帶氨基的硅氧偶聯劑處理10分鐘，取出晾干，放入所配置的溶液中蘸取I次，待溶劑揮發后，放入60°C烘箱lh，取出。所得玻璃在60°C水浴鍋蒸汽作用下透明不起霧，而對照組起霧不透明。實施例5 本實施例采用的原料為一種硅氧烷端基改性的聚乙二醇，四氫呋喃及20納米的二氧化硅顆粒。其中，先將硅氧烷端基改性的聚乙二醇用四氫呋喃稀釋至10vol%，加入50納米的二氧化硅顆粒，用量為聚乙二醇的10wt%，形成無色透明溶液。玻璃放入所配置的溶液中蘸取I次，待溶劑揮發后，放入60°C烘箱lh，取出。所得玻璃在60°C水浴鍋蒸汽作用下透明不起霧，而對照組起霧不透明。實施例6 本實施例采用的原料為四氯化硅、一種硅氧 烷側基改性的聚乙烯醇及丙酮。其中，先將四氯化硅及硅氧烷側基的改性聚乙烯醇用丙酮稀釋至IOvol %，形成分散液。玻璃放入所配置的分散液中蘸取I次，待溶劑揮發后，放入60°C烘箱lh，取出。所得玻璃在60°C水浴鍋蒸汽作用下透明不起霧，而對照組起霧不透明。實施例7:本實施例采用的原料為一種硅氧烷側基改性的聚丙烯酸鹽及四氫呋喃。其中，先將硅氧烷側基改性的聚丙烯酸鹽用四氫呋喃稀釋至IOvol %，形成分散液。玻璃放入所配置的分散液中蘸取I次，待溶劑揮發后，放入60°C烘箱lh，取出。所得玻璃在60°C水浴鍋蒸汽作用下透明不起霧，而對照組起霧不透明。實施例8 本實施例采用的原料為一種硅氧烷端基改性的聚丙烯酰胺及四氫呋喃。其中，先將硅氧烷端基改性的聚丙烯酰胺鹽用四氫呋喃稀釋至IOvol %，形成分散液。玻璃放入所配置的分散液中蘸取I次，待溶劑揮發后，放入60°C烘箱lh，取出。所得玻璃在60°C水浴鍋蒸汽作用下透明不起霧，而對照組起霧不透明。實施例9 本實施例采用的原料為四氯化硅、一種氨基烷側基改性的聚乙烯醇及四氫呋喃。其中，先將四氯化硅及氨基側基改性的聚乙烯醇用四氫呋喃稀釋至IOvol %，形成分散液。玻璃表面清洗后用帶環氧基的硅氧偶聯劑處理10分鐘，取出晾干，放入所配置的分散液中蘸取I次，待溶劑揮發后，放入60°C烘箱lh，取出。所得玻璃在60°C水浴鍋蒸汽作用下透明不起霧，而對照組起霧不透明。本發明的保護范圍不僅限于以上實施例。根據本發明公開的內容，本領域技術人員將認識到在不脫離本發明技術方案所給出的技術特征和范圍的情況下，對以上所述實施例做出許多變化和修改都屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種親水性玻璃防霧涂層材料，其特征在于該材料主要為一種親水性的高分子和納米顆粒的混和物。
2.權利要求1中的親水性高分子為聚乙二醇，乙烯醇，聚丙烯酸，聚丙烯酸鹽，聚丙烯酰胺等，其端基或側基含有硅氧烷，環氧或氨基等能與玻璃表面相應基團發生化學反應的基團。
3.權利要求1中的納米顆粒為氧化鋅或二氧化硅。
4.權利要求1中的材料中的納米顆粒的重量比為O 40%，顆粒直徑為50納米以下，親水高分子的重均分子量在300 20000之間，優選600 8000，更優選1000 2000。
5.權利要求1中的涂層材料其特征在于親水性高分子是通過化學鍵與玻璃表面連接的，納米顆粒可以通過化學鍵，也可以通過物理吸附與玻璃表面連接。
6.一種制備權利要求1中所述的親水性玻璃防霧涂層的制備方法，其特征在于防霧涂層物質先配置成溶液，通過采用噴涂、旋涂或者浸入涂覆的方法即可在玻璃表面形成涂層，其涂層厚度可以通過溶液濃度及涂覆液體積來控制。
全文摘要
本發明公開了一種親水性玻璃防霧涂層材料及其制備方法。該涂層材料的組分為端基或側基改性的親水性高分子如聚乙二醇，聚乙烯醇，聚丙烯酸，聚丙烯酸鹽，聚丙烯酰胺和納米顆粒如二氧化硅或氧化鋅納米顆粒。該材料的制備方法為通過化學鍵將親水性的高分子如聚乙二醇，聚乙烯醇，聚丙烯酸，聚丙烯酸鹽，聚丙烯酰胺等鏈段接枝在玻璃表面，再通過原位生成或外加的方法向高分子層中引入納米二氧化硅或氧化鋅顆粒，干燥后即得到防霧涂層改性的玻璃。本發明的防霧涂層材料防霧性能好，使用壽命長，不影響玻璃透光率，所用材料無毒無污染，并且制備方法簡單。
文檔編號C09D129/04GK103013311SQ201210553079
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月19日 優先權日2012年12月19日
發明者王媛 申請人:王育述