[发明专利]一种长效耐磨防雾涂层料液及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及高分子材料技术领域，公开一种长效耐磨防雾涂层料液，由按质量分数计的以下成分组成：30～50％纳米氧化硅改性聚乙烯醇缩醛树脂；20～45％乙二醇单丁醚；5～15％氨基树脂固化剂；0.5～1.5％封闭型催化剂；2～10％聚氧乙烯基硅氧烷；2～10％C₁‑C₃醇；2～10％水。本发明还公开上述涂层料液的制备方法和应用。本发明采用纳米氧化硅改性聚乙烯醇缩醛树脂，是键合有纳米氧化硅的聚乙烯醇复合树脂，控制键合量和树脂结构，保证涂层制造过程复合树脂在基材表面形成有序排列的透明涂层，从而使涂层同时具有优异的透光率、基材附着力、耐磨性和高效持久的防雾性能。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说是一种长效耐磨防雾涂层料液及其制备方法与应用。

背景技术

光学镜片在生活、生产、科研及军事等领域均有着广泛用途，例如近远视镜、车辆观察镜、运动潜水镜、医用护目镜、医用内窥镜、工业防护镜、摄像设备镜头、生物防护面具以及各种机械窗、测量仪器观察窗等。当镜片所处环境含有水蒸气浓度较高，且水蒸气温度高于镜片表面温度，则会在镜片表面凝结产生雾化现象，导致视线严重受阻。因此，针对光学镜片进行表面防雾改性十分重要。

基材表面防雾改性的方法主要包括对基材表面进行亲水和疏水改性处理。由于超疏水材料加工技术和生产工艺难度大、成本高，且时效性差，目前采用疏水方法提高材料表面防雾性能效果不够理想，近年来改善防雾性能的技术更多地聚焦在亲水方面。常见的亲水防雾防雾方法有：(1)喷涂表面活性剂，如烷基苯磺酸、脂肪酸甘油酯等；(2)喷涂高分子亲水性防雾涂料，如氨基树脂、不饱和聚酯等。喷涂高分子涂层的方式虽然成本低，操作简单，但防雾时间短，时常会出现涂层均匀性、耐磨性、耐蚀性和透光率较差；(3)光催化防雾，即在基材表面制备光催化涂层，通过光照生成超亲水的自由基或氧空位，使玻璃表面附着的水滴迅速扩散成均匀的水膜，表面不会生成能够发生光散射的雾，维持高度的透明性，但TiO₂等光催化剂作用需要良好光照条件，应用中对基材表面的清洁度要求也较高，使光催化防雾通常稳定性较差；(4)等离子体表面处理，即采用高功率脉冲复合射频磁控溅射系统等离子技术，在基材表面沉积/蚀刻形成具有一定粗糙度的纳米织构表面，具有耐磨性和防雾效果，由于加工过程需要特殊设备，限制了其大规模应用。

为了改善玻璃、PET、PC等基材在透光率、防雾效果、耐磨性、耐久性方面的性能，国内外进行了大量研究改进。例如，专利CN 106978067 A公开了一种防雾涂液、防雾玻璃窗及其制造方法，采用水解性硅氧烷作为连接层、脂肪族环氧树脂作为表面亲水层，以提高涂层与基材附着力、延长试用寿命，但是由于硅氧烷化合物与脂肪族环氧树脂相容性较差，导致连接层与亲水层结合效果不理想，从而影响亲水层耐久性和防雾性能；专利US 2013302599A1、US 2018273791 A1、CN 1117328920 A、CN 112226136 A、CN 111978804 A等均公开了一种亲水耐磨防雾涂料，多采用二氧化硅、二氧化钛、氧化铝等无机纳米颗粒与聚乙烯醇/缩醛、丙烯酸等有机亲水型树脂物理混合制成涂料，通过涂层表面附着的无机纳米粒子，以提高涂层的亲水防雾性和耐磨性，但是由于无机纳米粒子与有机树脂相容性较差，且制造过程由于溶剂挥发易造成团聚，使涂层均匀性变差，从而导致基材透光率降低。

因此，亟需开发一种长效耐磨防雾涂层料液，该涂层料液应用于光学基材表面形成的防雾涂层可以兼具高效持久防雾、高耐磨及高透光率等。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种长效耐磨防雾涂层料液及其制备方法与应用。本发明的涂层料液应用于光学基材表面形成的防雾涂层可以兼具高效持久防雾、高耐磨及高透光率等。

本发明为实现上述目的，采取以下技术方案予以实现：

一种长效耐磨防雾涂层料液，由按质量分数计的以下成分组成：