[发明专利]一种改性γ-聚谷氨酸抗雾涂层材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种改性γ‑聚谷氨酸抗雾涂层及其制备方法和应用，制备方法包括：向γ‑聚谷氨酸水溶液中加入等摩尔的EDC和NHS，并调节溶液的pH值为4.0~6.0，搅拌0.5~2h；加入盐酸多巴胺，盐酸多巴胺与谷氨酸单体的摩尔比为0.1~1:1，惰性气体保护条件下暗反应8~24小时；透析除去小分子物质，即得。本发明制得的产品，在材料表面，原位聚合可以得到与基底材料结合牢固的抗雾薄膜，有效改善了以往抗雾涂层结合力差，抗雾性能快速衰减的缺陷，而且不影响原有材料的透光性能，在树脂镜片、食品包装材料、农膜地膜等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于涂层新材料领域，具体涉及一种改性γ-聚谷氨酸抗雾涂层材料及其制备方法，及其在树脂光学镜片、光学塑料材料、食品包装材料、农膜地膜材料表面镀膜提高材料抗雾性能的应用。

技术背景

透明光学材料在工农业生产和日常生活领域都有着广泛的用途。例如护目镜、激光防护镜、望远镜及各种摄像设备的镜头、机械观察窗、运动潜水镜、浴室玻璃及镜子、车辆挡风玻璃及后视镜、头盔、太阳能电池板、测量仪器的观察窗等。在寒冷的冬天，由于温度或湿度的变化，这些光学材料表面会结雾从而影响能见度。例如汽车挡风玻璃起雾影响驾驶员视线容易发生交通事故，冬天进入室内眼镜镜片起雾造成不便，农业大棚由于内部湿度大，而在农膜表面形成雾滴，一方面影响农膜的透光率，另一方面由于雾滴的聚光效应，容易烧伤农作物。因此，光学材料表面结雾问题给人民生产生活带来诸多不便，材料的防雾技术和涂层新材料研究备受关注。

从原理上来说，一旦材料表面的温度达到周围水蒸气的露点时，饱和水蒸气会迅速冷凝形成小水珠，每个小水珠都会使入射光发生反射和折射，从而大幅度降低透明光学材料的透光率，影响观察，就是日常生活中碰到的结雾现象。通过改变材料表面润湿性，要么使材料表面改性获得超疏水的表面性质，要么通过材料表面涂层处理获得超亲水的表面性质，这两种途径已经得到了广泛研究。

相比于将含氟、含硅的表面改性剂固定在基材表面的超疏水改性，超亲水改性由于可以使用表面活性剂、无机纳米颗粒、水溶性高分子、有机/无机杂化材料、光催化剂等廉价的原料进行改性，因此更受到产业界的欢迎。在光学材料表面改性提高材料防雾性能方面，一般物理吸附的涂层容易在清洗、摩擦以及使用过程中流失，因此防雾性能很快衰减，需要频繁涂覆。而化学键合的涂层一般都需要对基材进行物理或化学活化，而这一活化过程操作繁琐而且成本较高。因此，迫切需要开发一种基材不需要预处理活化的牢固涂层材料及涂覆方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种改性γ-聚谷氨酸抗雾涂层材料及其制备方法和应用，可以满足不同的光学材料表面防雾需求，同时可以赋予光学材料表面防雾性能的持久性以及显著的防雾性能，以解决现有技术中防雾性能弱或防雾有效时间短等技术缺陷。

为了达到本发明的技术目的，本发明的技术方案如下：

一种改性γ-聚谷氨酸抗雾涂层材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)向0.1～2％wt的γ-聚谷氨酸水溶液中加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)，EDC和NHS的摩尔比为1:1，之后调节溶液的pH值为4.0～6.0，搅拌0.5～2h；

(2)向步骤(1)得到的溶液中加入盐酸多巴胺，使得盐酸多巴胺与γ-聚谷氨酸中谷氨酸单体的摩尔比为0.1～1:1，惰性气体保护条件下暗反应8～24小时；

(3)透析处理步骤(2)得到的溶液，以截止分子量3000Da除去小分子物质，即得改性γ-聚谷氨酸抗雾涂层材料。

优选的，所述的γ-聚谷氨酸是由枯草芽孢杆菌发酵产生的生物基聚氨基酸。

优选的，所述的γ-聚谷氨酸分子量范围在600,000-2,000,000Da之间。

优选的，所述惰性气体为氮气。