CN112391112A - 防雾涂料、防雾膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防雾涂料、防雾膜及其制备方法,所述防雾涂料包括以下重量份的组分:水性紫外光固化树脂20‑80份,水性热固化树脂10‑40份,超亲水纳米二氧化硅水分散液10‑30份,超亲水纳米二氧化钛水分散液20‑60份,水性助剂20‑60份,水性流平剂0.1‑1份,交联剂1‑4份,光引发剂3‑8份。所述防雾膜包括透明基材层和附着在所述透明基材层表面的防雾涂层;所述防雾涂层由所述防雾涂料涂布,并经过热固化、紫外光固化双重固化制得。本发明所制备得到的防雾膜具有非常优异的硬度、耐磨性能和防雾性能,而且还具有抗菌性能,应用前景十分广泛。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域,尤其涉及一种防雾涂料、防雾膜及其制备方法。
背景技术
在雨天或者天气寒冷时,汽车后视镜和非机动车驾驶者佩戴的头盔等表面会被淋湿或起雾而形成水珠,对驾驶者造成视线阻碍,严重影响驾驶者对道路行驶情况的判断,容易导致交通安全事故的发生。因此,需要在这些易被淋湿或者起雾的材料表面添加一层防雾膜以避免水珠的形成。目前,市场上的防雾膜大多都无法同时具备良好的耐磨性能和持续防雾性能。CN105315735A中公开了一种光热双重固化的亲水防雾涂料组合物,通过先进行热固化、后进行光固化的双重固化方式,在一定程度上提高了产品的硬度、耐磨性能和持续防雾性能。上述文件中公开的涂料对产品性能的提高十分有限,因此,亟需寻找到一种可以同时具有非常优异的硬度、耐磨性能和防雾性能的防雾膜。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种防雾涂料、防雾膜及其制备方法,所制备得到的防雾膜具有非常优异的硬度、耐磨性能和防雾性能,而且还具有抗菌性能,应用前景十分广泛。
为了解决上述技术问题,一方面,本发明提供了一种防雾涂料,所述防雾涂料包括以下重量份的组分:水性紫外光固化树脂20-80份,水性热固化树脂10-40份,超亲水纳米二氧化硅水分散液10-30份,超亲水纳米二氧化钛水分散液20-60份,水性助剂20-60份,水性流平剂0.1-1份,交联剂1-4份,光引发剂3-8份。
优选地,所述超亲水纳米二氧化硅水分散液为羟基改性纳米二氧化硅分散于水中形成的水分散液。
优选地,所述超亲水纳米二氧化钛水分散液为氨基改性纳米二氧化钛分散于水中形成的水分散液。
优选地,所述水性紫外光固化树脂为水性聚氨酯丙烯酸树脂。
优选地,所述水性热固化树脂为水性氨基改性丙烯酸树脂。
优选地,所述水性助剂选自水、乙醇、异丙醇和正丁醇中的一种或多种。
优选地,所述水性流平剂选自TEGOWet270、TEGOWet280、BYK-307和BYK-UV3530中的一种或多种。
优选地,所述交联剂选自过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯和过氧化甲乙酮中的一种或多种。
优选地,所述光引发剂选自Irgacure184、Darocur1173、Doublecure575中的一种或多种。
又一方面,本发明还提供一种防雾膜,包括透明基材层和附着在所述透明基材层表面的防雾涂层;所述防雾涂层由所述防雾涂料涂布、固化制得。
再一方面,本发明还提供一种防雾膜的制备方法,包括以下步骤:
(1)按重量份称取所述水性紫外光固化树脂、水性热固化树脂、超亲水纳米二氧化硅水分散液、超亲水纳米二氧化钛水分散液、水性助剂、水性流平剂、交联剂和光引发剂,加入搅拌器中搅拌,过滤,得到所述防雾涂料;
(2)将所述防雾涂料涂布在所述透明基材层表面,先进行热固化,再进行紫外光固化,最终获得防雾膜。
优选地,步骤(1)中,搅拌时间为30-50min。以保障所述防雾涂料中各组分分散均匀。
优选地,步骤(1)中,所述过滤步骤使用的滤芯孔径小于等于10μm。
优选地,步骤(2)中,所述热固化的温度为110-150℃。
本发明采用热固化、紫外光固化的双重固化方式,设计两个固化体系,利用水性热固化树脂和交联剂形成水性热固化体系,利用水性紫外光固化树脂和光引发剂形成水性紫外光固化体系,可以克服单一固化体系存在的缺点。采用光固化可以避免高温熟化的固化步骤,其固化速度快、生产效率高,最终形成的功能膜表面硬度高;通过热固化进行辅助以提高表面固化效果,进一步提高功能膜的耐磨性能。在光固化前先进行热固化还可以有效避免光固化过程受到氧阻聚的影响,进一步提高功能膜的硬度和耐磨性能,且能够保持良好的防雾性能。
本发明使用的热固化体系和紫外光固化体系均为水性体系,再加上水性助剂和水性流平剂的使用,使得本发明的防雾涂料、防雾膜及其制备方法均对环境友好,符合环保理念。
本发明通过添加超亲水纳米二氧化硅水分散液和超亲水纳米二氧化钛水分散液,极大地提高了防雾膜的各项性能。首先,二氧化硅和二氧化钛具有优异的硬度,能够进一步提高功能膜的硬度和耐磨性能。其次,超亲水纳米二氧化硅和超亲水纳米二氧化钛均与水存在很好的亲润性,水滴落到功能膜上会直接在膜表面铺开,不会形成细小水滴,具有非常显著的防雾效果;且超亲水纳米二氧化钛在阳光和氧气条件下,可持续产生羟基,即便水量很大也可有效防止凝水。再次,二氧化硅和二氧化钛具有较高的折射率,超亲水纳米二氧化钛和超亲水纳米二氧化硅折射率都大于1.6,因此在材料中形成内部光折射,能够提高功能膜的透光率。末次,二氧化钛具有防霉、抗菌作用,添加二氧化钛后的功能膜具有良好的防霉抗菌性能。本发明所制备的防雾膜的各项性能十分优异,具有非常好的应用前景,目前尚无可以替代本发明防雾膜的产品。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明,以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施,但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1-4
表1实施例1-4的组分及其重量份数
实施例1-4中所使用的ZXL-CFW(商品代号)为羟基改性纳米二氧化硅分散于水中形成的水分散液。实施例1-4中所使用的ZXL-CQS(商品代号)为氨基改性纳米二氧化钛分散于水中形成的水分散液。超亲水纳米二氧化硅水分散液和超亲水纳米二氧化钛水分散液的固含量均为10%-12%。
防雾膜的制备过程:按表1中的组分及其重量份数称取水性紫外光固化树脂、水性热固化树脂、超亲水纳米二氧化硅水分散液、超亲水纳米二氧化钛水分散液、水性助剂、水性流平剂、交联剂和光引发剂,加入搅拌器中高速搅拌30-50min,经孔径1μm的滤芯过滤,得到防雾涂料。将防雾涂料涂布在PET基材层表面,先进行热固化,再进行紫外光固化,最终获得防雾膜。热固化的温度为120℃,热固化时间为3min。紫外光固化的能量为600mj/cm2。
对比例1-5
表2对比例1-5的组分及其重量份数
防雾膜的制备过程:按表2中的组分及其重量份数称取亲水热固化树脂、水性固化剂、含羟基的丙烯酸酯单体、可聚合表面活性剂、光引发剂、助溶剂和去离子水,制备得到防雾涂料。将防雾涂料涂布在PET基材层表面,先进行热固化,再进行紫外光固化,最终获得防雾膜。热固化的温度为130℃,热固化时间为2min。紫外光固化的能量为500mj/cm2。
分别对上述实施例1-4和对比例1-5制备得到的防雾膜进行测试,测试项目包括硬度、耐磨性能、防雾性能(包括测试初始水接触角和持续水接触角)、防雨水性能、抗菌性能和透光率。具体测试项目及其标准如下:
(1)铅笔硬度:参照国家标准GB/T6739<漆膜铅笔硬度测定法>。
(2)耐磨性能:使用0000#钢丝绒,300g力,一个来回记一次,记录防雾膜表面开始出现刮花时的次数。
(3)防雾性能:1、初始水接触角:在防雾膜表面滴2μL去离子水,用接触角测试仪测定。2、持续水接触角:将防雾膜在温度60℃、湿度90%环境中放置72h后,在表面滴2μL去离子水,用接触角测试仪测定。
(4)防雨水性能:将防雾膜贴附在镜面玻璃上面,用喷水壶模拟雨水喷洒在防雾膜表面,观察其表面是否凝水。评估方法:观察喷洒水多长时间防雾膜表面会出现雾面凝水,记录时间,时间越长,说明其防雨水性能越好。
(5)抗菌性能:参照国家标准GZF20-016069.001(JIS Z 2801:2010抗菌加工制品-抗菌性试验方法和抗菌效果的测定)。
(6)透光率:将防雾膜裁切成5cm*5cm的大小,用透过率测试仪测试其透光率。
表3实施例1-4和对比例1-5的测试结果
根据表3的测试结果可知:
实施例1-4的硬度高于对比例1-5。原因包括但不限于:本发明实施例1-4中使用了具有高硬度的超亲水纳米二氧化硅和超亲水纳米二氧化钛,固化后所得防雾涂层的硬度要高于纯粹的树脂交联固化后防雾涂层的硬度。
实施例1-4的耐磨性能明显高于对比例1-5。原因包括但不限于:本发明实施例1-4中使用了具有高硬度的超亲水纳米二氧化硅和超亲水纳米二氧化钛,固化后所得防雾涂层的耐磨性能要高于纯粹的树脂交联固化后防雾涂层的耐磨性能。
实施例1-4的初始水接触角和持续水接触角均小于对比例1-5,特别是实施例1-4的持续水接触角显著小于对比例1-5。原因在于:超亲水纳米二氧化硅和超亲水纳米二氧化钛作为亲水物质,具有亲水基团密度高的特点;同时超亲水纳米二氧化钛本身具有从水中分解出亲水基团的作用,因此,制备而成的防雾膜的初始水接触角和持续水接触角都非常小,防雾性能优异。
实施例1-4的防雾膜具有优异的防雨水性能,可以有效避免防雾膜表面在短时间内出现雾面凝水。
实施例1-4的防雾膜还具有非常突出的抗菌性能和透光率。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例,本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换,均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种防雾涂料,其特征在于,所述防雾涂料包括以下重量份的组分:水性紫外光固化树脂20-80份,水性热固化树脂10-40份,超亲水纳米二氧化硅水分散液10-30份,超亲水纳米二氧化钛水分散液20-60份,水性助剂20-60份,水性流平剂0.1-1份,交联剂1-4份,光引发剂3-8份。
2.根据权利要求1所述的防雾涂料,其特征在于,所述超亲水纳米二氧化硅水分散液为羟基改性纳米二氧化硅分散于水中形成的水分散液。
3.根据权利要求1所述的防雾涂料,其特征在于,所述超亲水纳米二氧化钛水分散液为氨基改性纳米二氧化钛分散于水中形成的水分散液。
4.根据权利要求1所述的防雾涂料,其特征在于,所述水性紫外光固化树脂为水性聚氨酯丙烯酸树脂。
5.根据权利要求1所述的防雾涂料,其特征在于,所述水性热固化树脂为水性氨基改性丙烯酸树脂。
6.根据权利要求1所述的防雾涂料,其特征在于,所述水性助剂选自水、乙醇、异丙醇和正丁醇中的一种或多种;所述水性流平剂选自TEGOWet270、TEGOWet280、BYK-307和BYK-UV3530中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的防雾涂料,其特征在于,所述交联剂选自过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯和过氧化甲乙酮中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的防雾涂料,其特征在于,所述光引发剂选自Irgacure184、Darocur1173和Doublecure575中的一种或多种。
9.一种防雾膜,包括透明基材层和附着在所述透明基材层表面的防雾涂层;所述防雾涂层由权利要求1-8中任一项所述的防雾涂料涂布、固化制得。
10.根据权利要求9所述的防雾膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)按重量份称取所述水性紫外光固化树脂、水性热固化树脂、超亲水纳米二氧化硅水分散液、超亲水纳米二氧化钛水分散液、水性助剂、水性流平剂、交联剂和光引发剂,加入搅拌器中搅拌,过滤,得到所述防雾涂料;
(2)将所述防雾涂料涂布在所述透明基材层表面,先进行热固化,再进行紫外光固化,最终获得防雾膜。
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