[发明专利]一种防雾抑菌涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种防雾抑菌涂层的制备方法，包括以下制备步骤：(1)准备透明基材并对该透明基材的表面进行预处理；(2)在透明基材的表面涂覆聚合前驱溶液；(3)对涂覆了聚合了前驱溶液的透明基材进行固化；(4)对固化后的透明基材进行干燥。本发明提供一种防雾抑菌涂层的制备方法，能够制备稳定的涂层，在制备过程中不涉及剧毒的化学试剂或者重金属离子，更加安全无害且成本可控，符合绿色化学的概念，进而该涂层还具备良好的透光性、防雾性、抗霜性以及非释放型杀菌性。

技术领域

本发明属于表面涂覆改性材料技术领域，具体是指一种防雾抑菌涂层的制备方法。

背景技术

透明光学材料，大致可以定义为通过传输光以观看图形的产品，其主要分为两类，一类是透明无机材料，另一类是透明聚合物材料。透明无机材料主要为硅酸盐玻璃、石英玻璃，而透明聚合物材料则比较广泛，包括双酚A聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)以及聚乙烯(PE)等。透明聚合物材料相比较于传统的无机材料，具有质量更轻、抗碎性能更好的特性，并能提供更加优异的透明度。然而，两种材料在湿度较大环境下均易起雾，起雾过程如下：当透明基材表面温度低于周围水蒸气的露点时，饱和的水蒸汽会骤冷并在基材表面凝结成微米级水滴。在透明基材表面起雾时，入射到基材表面的光线经过水珠的折射和反射，将会导致透明基材的透光率降低。综上所述，透明基材表面起雾有两个先决条件：

(1)外部环境与基材必须存在温差；当外部环境存在一定量的水蒸气且基材表面的温度低于周围水蒸气的露点时，饱和水蒸汽才会骤冷凝结成水珠；

(2)与基材表面的湿润性质有关：液-固-气三相之间的表面张力平衡关系决定基材表面是否结雾。

排除难以控制的温度因素，透明基材通常在两种情况下不结雾：

(1)表面张力足够大，大到水珠能够铺展，即超亲水表面；

(2)另一中是表面张力足够小，小到水珠能够滚落，即超疏水表面。

超疏水的制作工艺复杂，需要对透明材料表面进行特殊的处理，加工成膜困难，生产工艺要求高。另一方面，由于超疏水表面对粗糙度有明确要求，粗糙度的增加严重限制了基材的透光性，因此不适用于透明基体材料。此外，超疏水表面一直存在结构稳定性问题，这也限制了其广泛应用性。

相比而言，亲水性防雾方法是通过提高基体表面润湿性，当雾滴与其接触后，迅速铺展成均匀水化层(接触角趋于0°)，完全消除了光线的漫反射，从而达到防雾效果。亲水性防雾策略主要包括涂覆表面活性剂、无机溶胶涂料、有机亲水性防雾涂料、有机-无机杂化亲水性防雾涂料、光催化超亲水表面以及构筑粗糙结构或多孔结构的超亲水防雾表面等。

当前，绝大多数与防雾有关的研究围绕超亲水性表面开展。但是在一定的寒冷环境下，尽管超亲水性表面可以是雾气转化为均匀水化层，由于较低温度影响，水化层可继续转化为结霜，所以，超亲水防雾表面无法达到有效抗霜的效果。

针对以上问题，利用亲水基团与疏水基团，在交联剂的作用下，调节亲水-疏水组分间平衡，获得防雾抗霜表面。雾气在表面不是形成冷凝水滴，而是将水汽迅速扩散到亲水的储层中，避免微尺度的水滴引起的光散射，并保持涂层的完整性和力学性能。然而该方法具有一定的局限性：前期需制备具有亲-疏水平衡的高分子共聚物，多步反应，制备过程复杂，耗时久。

此外，针对医用环境相关防雾应用，如内科手术内窥镜、医用检测设备以及与人类健康息息相关的应用领域，不仅需要有效的防雾性能，还要具有良好的抗菌性方可保持设备正常使用。当前，相关研究人员已经探索了很多用于抗菌涂层的方法，一个常见的方法是利用抗菌物质，如重金属离子、抗生素等杀菌材料涂覆镜头，达到杀菌效果。然而，由于绝大多数通过物理涂覆方式，杀菌剂在手术过程中会不断释放，容易引发细菌耐药性，并对人体其他机能造成不良影响。