[发明专利]有机硅改性丙烯酸树脂超亲水防雾涂料及其制作方法

说明书

本发明涉及涂料制造领域，本发明公开了一种含有磺酸季铵盐的有机硅改性丙烯酸树脂超亲水低温防雾涂料的组成及制备方法。其主要的反应原料重量分数组成为：甲基丙烯酸甲脂6.3～10.7%，丙烯酸丁酯4.5～7.9%，γ‑甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷8.8～15.3%,官能单体甲基丙烯酸羟乙酯8.1～13.9%，二乙醇胺和甲基丙烯酸缩水甘油酯的反应产物3‑（双（2‑羟乙基）氨基）‑2‑羟丙基甲基丙烯酸酯16.0～27.0%，2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸7.4～12.8%，偶氮二异丁腈用量为0.2%～0.4%；反应溶剂为N，N‑二甲基甲酰胺占总量的25.3%～45.6%。该涂料制备温度较低，稳定性好，生产工艺简单，达到了节约能源，投入设备少，涂料透明、流平、附着力强，可实现在‑40℃低温防雾和80℃高温防雾，不起皮，没有裂纹，可以反复使用100次以上。

技术领域

本发明涉及用于透明光学聚碳酸酯等材料表面的防雾涂料，具体为一种有机硅改性丙烯酸树脂防雾涂料及其制备方法。

背景技术

聚碳酸酯材料（PC）是一种应用广泛的、环保的高透明的无色或微黄色工程塑料；在低温条件下，PC板表面易达到水汽的露点温度，PC板表面会形成一层水雾，严重阻碍视线，影响使用。

针对聚碳酸酯（PC）起雾问题，文献报道了大量亲水性的防雾涂料。赵海平等（涂料工业，2017，47（1）：34～40）以甲基丙烯酸甲酯（MMA）、甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）、异氟尔酮二异氰酸酯（IPDI）、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）、甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）、聚乙二醇（PEG-400）、3-（三甲氧基甲硅烷基）丙基-2-甲基-2丙烯酸酯（MPS）为主要原料，采用自由基聚合合成一种可热固化聚丙烯酸酯树脂，并以三乙烯四胺（TETA）和正硅酸乙酯（TEOS）的混合物为固化剂，制备了机械性能优、耐水性佳的亲水防雾涂层。李永月等（功能高分子学报，2016，29（2）:227-232）人采用自由基溶液聚合法合成了甲基丙烯酸（MAA）-甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）-烯丙基聚氧乙烯醚（APEG）无规共聚物，以KH560为交联剂，并在60℃温水的表面皿上进行了防雾测试，3min后观察玻璃片未起雾，制备出了防雾性能良好，透过率达95%的防雾涂层。这些防雾涂料用于高温防雾。

此外，聚碳酸酯（PC）的低温防雾涂料也有所报道。Yuan等（Progress in Organic Coatings 2014，77（4）:785-789）以2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸（AMPS）为亲水性单体，并以其他丙烯酸类单体为共聚单体，通过自由基共聚反应制备得到一种亲水性聚合物，该聚合物与异氰酸酯共聚物在UV固化下的制备得到的涂层材料具有很好的防雾性能和机械性能，其中IU-PHEMA预聚物中AMPS量及U-PHEMA的组成是影响涂层防雾性能的主要因素。该涂层固化后在-15℃下仍然有防雾效果。H.K.Kim等（Progress in Organic Coatings 2017，110:122-127）采用乙醇胺与缩水甘油烷基醚反应，然后用硫酸二甲酯使其成季铵盐，再与异佛尔酮二异氰酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯反应，制得防雾涂料。该涂料中有季铵盐作为亲水防雾的功能基团，-20℃下有防雾效果。

尽管如此，防雾涂料的制备还存在以下三种问题：（1）制备工艺较复杂，涉及到很多的合成步骤和严格的条件控制；（2）还不能实现超低温防雾，一般防雾温度仅低至-20℃；低于-40℃以下的效果比较差；（3）涂料的稳定性及重复使用次数有限，可能会变黄或失效。防雾涂料的分子稳定性、低温环境的防雾效果、涂层重复次数等方面，不能满足实际的需求。

发明内容