新型玻璃防雾涂料的制备与性能

data-full-width-responsive="true"> 0 引言结雾是人们生活和工作中经常遇到的问题，其最简单、有效的解决方法是采用防雾涂料。防雾涂料应具有防雾、耐摩擦和耐水性能。防雾原理及方法有2种：(1)表面吸、亲水化；(2)表面疏水化。目前所采用的亲、吸水性防雾涂料既有小分子防雾剂，又有各种具有长效防雾效果的高分子涂料。小分子防雾剂时效短，很难长时间保持防雾效果。丙烯酸酯树脂防雾涂料是目前较为理想的有效减小玻璃材料与水接触角的长效高分子防雾涂料，具有广泛的应用前景 I。本试验采用丙烯酸树脂共聚物为亲、吸水主体，添加表面活性剂十二烷基苯磺酸钠以改善涂膜表面的湿润性，制得的涂膜具有优良的防雾性能和较好的机械性能。1 实验部分1．1 聚合物的合成将装有搅拌器、冷凝管的磨口四颈烧瓶置于水浴中，加入丁酮、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、十二烷基苯磺酸钠和部分引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)，在氮气的保护下，于65c条件下反应4．5 h，反应中加入剩余的引发剂，再加入N、N一亚甲基双丙烯酸铵反应2 h后停止反应，保温1 h即可。1．2 防雾膜的制备将反应所得粘稠液体均匀涂布在洁净的玻璃表面上，使其厚度均匀，中间不得有气泡，在通风处晾干，再移入120℃的烘箱中烘烤1 h，涂膜完全固化后取出，放在干燥的地方待用。1．3 性能测试对制得的样片进行防雾性、抗擦伤性以及透明性的测试。2 结果与讨论2．1 聚合单体的选择选用多种单体接枝共聚，主要是综合利用各自的特点，使制得的防雾涂料能满足各方面的要求。考虑到官能团单体带有一定的一CooH、一OH，能有效提高涂膜的吸、亲水性能、附着力和耐溶剂性。含有羟烷基的丙烯酸或甲基丙烯酸p一羟基酯合成的聚合物因含有亲水性羟基而亲水性更高，但这些单体通常难以获得，需要自制，不适于大规模生产及应用，同时市场价格很高。试验中选用通用的丙烯酸为吸水单体，也能达到同样的防雾效果。考虑到对树脂的玻璃化温度、抗张强度、柔韧性和附着力的影响，将软、硬单体匹配使用。丙烯酸丁酯为软单体，可以提高附着力和柔韧性；甲基丙烯酸甲酯为硬单体，可以提高涂膜的硬度、耐水性和拉伸强度。2．2 单体用量对树脂性能的影响2．2．1 丙烯酸用量的影响改变亲水官能单体丙烯酸的用量，其它配比不变，合成一系列丙烯酸树脂，观察功能单体含量对树脂防雾性、接触角和附着力的影响，结果如表1所示。注：丙烯酸用量为单体总量的质量分数从表1中可见，丙烯酸含量越高，固化成膜防雾性能越好，但附着力略有下降。因为随着丙烯酸的加入，强极性的羧基含量提高，可提高树脂的亲水性。所以从附着力和防雾性平衡的角度考虑，丙烯酸用量应以单体总量的20％左右为宜。2．2．2 软硬组分比例的影响改变软单体甲基丙烯酸甲酯和硬单体丙烯酸丁酯的配比，合成一组丙烯酸树脂。软硬单体配比与防雾膜性能的关系如表2所示。表2 软硬单体配比对防雾膜性能的影响从表2中可以看出，不同配比的树脂产物玻璃化温度差别较大，软硬组分比值越大，玻璃化温度越低；软硬组分比值越小，玻璃化温度越高。软硬单体配比为7：3时，树脂的玻璃化温度仅20(2左右，室温下易发粘，性能不好。软硬单体配比为4：6时，树脂玻璃化温度大于40C，硬度大，涂膜比较脆，附着力不好。软硬单体配比为6：4时，树脂玻璃化温度为35C左右，附着力也较好，硬度适中，故软硬单体配比以6：4为宜。2．3 引发剂的影响引发剂影响树脂的相对分子质量及转化率，最终影响到涂膜的性能。2．3．1 引发剂种类的影响常用的引发剂有过氧化物类和偶氮类。过氧化物不稳定，遇热、还原剂、强碱(或强酸)和金属杂质会加速分解，产生暴聚等现象。偶氮二异丁腈因分解时只形成一种自由基而无其它副作用，且比较稳定，引发剂采用偶氮二异丁腈为宜。2．3．2 引发剂用量的影响引发剂用量过少，树脂相对分子质量大，反应时间长，粘度大；引发剂用量过多，引发剂分解速度就太快，产生自由基聚合，导致聚合物相对分子质量降低或转化率不高，反应易暴聚，引发剂与转化率的关系见图1。要保持反应体系中有恒定的引发剂摩尔浓度，并且在加完单体后再补加1／4～1／6的引发剂。引发剂的用量一般选择单体总量的0．2％ ～4％ ，在该试验中采用分批量加入引发剂，可以得到较高的转化率，同时树脂具有适当的粘度和相对分子质量，能有效满足涂布工艺要求，同时又能达到较好的防雾效果。时间．图1 引发剂用量与转化率的关系