亲水性高分子防雾涂料的制备及其性能研究

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1、吉林大学硕士学位论文亲水性高分子防雾涂料的制备及其性能研究姓名：庞原鹏申请学位级别：硕士专业：高分子化学与物理指导教师：崔占臣20040501提要Y96610{近年来，随着光学工业和塑料工业的发展，国内外光学材料的研究不断取得新进展，其应用也为人们所瞩目，光学塑料已经在许多场合取代了光学玻璃，用于制作各种光学仪器，对于日常gi活、运输、国防等领域具有特别的吸引力。但是，这些塑料材料具有一个严重的缺点，即在清洗和大气的侵蚀下，特别容易刮坏，且表面不具有防雾功能，这样会使透明性降低并影响外表美观。为此，人们进行了大量的尝试，试图

2、在防止这止匕透明塑料表面结雾的同时义赋予其I时磨损性能。本文利用亲水性防雾原理，合成了甲基丙烯酸环氧丙酯／甲基丙烯酸羟乙酯／乙烯摹吡咯烷酮和甲基丙烯酸环氧丙酯／甲基丙烯酸羟乙醮／丙烯酰胺两种三元共聚物，并将其涂覆存透明材料聚碳酸酯片上升温固化后，测试其防雾性能。为提高涂片的表面性能，向共聚物中引入了一些交联剂来改变涂层的表面状况，并测试了涂层的透明性能，防雾性能，接触角和表面硬度，取得了一定的研究进展。2004阜6月第一章前言1、防雾防霜耐磨涂料的应用背景及意义现实生活中我们可以看到许多上雾甚至结霜现象，例如冬天窗户玻璃上、

3、汽车风档玻璃、浴室玻璃、塑料大棚等，其相互隔开的两侧常出现一定的温差，温度低的表面水分的饱和蒸汽压低于周围环境的蒸汽压，从而引起水汽向物体表面聚集，并以微小的水珠形式析出形成雾，而每个小水珠都会使光线发生折射和反射，显著降低透明材料的透光率，影响视线。如一侧温度过低甚至还会结霜，这就给生产和生活带来诸多不便，甚至引起重大的损失。近年来，随着光学工业和塑料工业的发展，国内外光学材料的研究不断取得新进展，其应用也为人们所瞩目。光学塑料和光学玻璃相比，具有耐冲击，比重轻，价格低廉，易于加工成型等特点，光学塑料已经在许多场合取代了光

4、学玻璃，用于制作各种光学仪器。在这些透明塑料中，聚碳酸酯是最常用的，除了制各容易外还有较高的抗冲击强度，较商的热变温度，优异的尺寸稳定性以及自我区别性(self-distinguish)。但是，这些塑料材料具有一个严重的缺点，即在清洗和大气的侵蚀下，特别容易刮坏，且表面不具有防雾功能，这样会使透明性降低并影响外表美观。为此，人们进行了大量的尝试，试图防止透明塑料表面结雾，并具有耐磨性。2、防雾防霜涂料的应用原理为了防止在玻璃或透明塑料表面附着小水滴，需要改变材料的表面性能，按其原理一般分成两类方法：吉林犬掌司E士掌位论文20

5、04年6月堑当／‘(I)(n)‘＼』垒．(Ⅲ)Fig．Schematicdrawingdemonstratingthewaterdropletonsubstratesurface(I)：Beforemodification，substratesurfacecontactangle80。～1004forwater(Ⅱ)：Afterhydrophilicmodification，surfacecontactangle<80。forwater(III)：Afterhydrophobicmodification，surfacecon

6、tactangle>100。forwater(1)亲水防雾使透明材料的表面亲水。2解低基材表面对水的接触角，使水滴薄膜化，(如II所示)。亲水性分子中含有高表面能的强亲水极性基团：能形成氢键的基团或离子基团。能形成氢键的基团指含有至少一个直接键合到一个杂原子上的氢原子，这种基团如：羟基、氨基、毓基、羧基、砜基、磷酸等。离子型基团指具有至少一个正或负电荷的基团，它可以以水合分子形式存在，如：羧酸根基团、磺酸根基团、磷酸根基团、铵基等等。它们都能使材料的表面能增高，使其对水的接触角变小(达20。～30。左右)，使凝聚到表面上的小

7、水滴不形成微小的水珠而是在表面铺展开薄膜化，减少了光线的折射和反射，从而避免了材料透光率的降低，保证了材料的透明性。(2)疏水防雾使透明材料的表面疏水2””，提高基材表面对水的接触角，使水滴滑落(如2吉林大掣H曩士掌位论文2004年6月ⅡI所示)。疏水性分子中除了碳外含有大量低表面能的硅、氟等原子基团，它能极大地降低材料的表面能，使其对水的接触角达NlOO。～120。，使水滴更易滑落，以达到防雾效果。也有为考虑其它性质亲疏相结合”19的，但它们是按亲水机理防雾的，所以应把它们归为亲水表面。上述两种方法都有一定的防雾效果，但每

8、一种方法都具有各自的不足。例如前一种情况，如果单纯是极性、亲水性强的表面，附着的水滴容易使表面膨润、表面硬度下降，产生龟裂，在涂覆防雾性能的薄膜涂层情况下容易产生剥离现象。而后一种情况，则使基材表面对水的接触角变大，具有疏水性的薄膜与基材本体的粘附性通常较差，基本不能维持长时间的防雾效果。