聚丙烯酸类防雾涂料的研制
热固型聚丙烯酸酯亲水防雾涂层的制备研究
热固型聚丙烯酸酯亲水防雾涂层的制备研究赵海平;郑春森;姚伯龙;刘云;王利魁;李洪萍【摘要】以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、异佛尔酮二异氰酸酯(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了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.采用FT-IR、NMR、TGA、光学接触角仪、AFM、SEM等对不同AMPS和TEOS含量的涂层的结构和性能进行了表征.结果表明:TEOS形成的微球是影响涂层透明性的主要原因;微相分离明显可赋予涂层优良的机械性能和耐水性.AMPS用量增大,涂膜亲水性增加,耐水性变差;增加TEOS的量可提升涂膜的硬度、附着力、耐冲击性和热稳定性,但透明性下降.综合考虑,AMPS添加量为8％、TEOS量为6％时性能最佳.【期刊名称】《涂料工业》【年(卷),期】2017(047)001【总页数】8页(P34-40,48)【关键词】正硅酸乙酯;防雾;热固化;涂层【作者】赵海平;郑春森;姚伯龙;刘云;王利魁;李洪萍【作者单位】江南大学化学与材料工程学院,食品胶体与生物技术教育部重点实验室,江苏无锡214122;江南大学化学与材料工程学院,食品胶体与生物技术教育部重点实验室,江苏无锡214122;江南大学化学与材料工程学院,食品胶体与生物技术教育部重点实验室,江苏无锡214122;江南大学化学与材料工程学院,食品胶体与生物技术教育部重点实验室,江苏无锡214122;江南大学化学与材料工程学院,食品胶体与生物技术教育部重点实验室,江苏无锡214122;江南大学化学与材料工程学院,食品胶体与生物技术教育部重点实验室,江苏无锡214122【正文语种】中文【中图分类】TQ637.2高透明材料是人们日常生活生产中不可缺少的材料(如玻璃、有机玻璃等)，但其在使用过程中易出现结雾现象，造成材料表面的透光率降低，影响视线，给生活带来了诸多不便，甚至造成严重危害[1-3]。
聚丙烯酸酯透明防雾涂料的研制
表 ９ ｐ－值 对 树 脂 稳 定 性 的 影 响 Ｉ Ｉ
制 备 稳 定 的水 溶 性 脲 醛 树 脂 ， 化 是 赋 予 树 脂 水 醚 溶 性 的一 个 基 本 方 法 。 由于 液 体 甲醛 中 含 大 量 的水 ， 醚 化 不 能 赋 予 充 分 的水 溶 性 ， 子 化 是 提 高 树 脂 水溶 离
维普资讯
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试验研究 ・
在 醚 化 体 系 中 ， 醛 ／ 素 ＝２ ３ １ 即 可 制 得 稳 甲 尿 ．／ ，
的水溶性脲醛树脂 ， 降低 了 游 离 醛 的 含 量 。 随 着 氨基
定 的 水 溶 性 脲 醛 树 脂 。 氨 基 组 分 Ｎ 加 入 脲 醛 树 脂
要 ： 聚 甲 基 丙 烯 酸 酯 作 为 主 要 成 膜 物 ， 制 了 一 种 透 明 防 雾 涂 料 。 试 验 结 果 表 明 ， 涂 料 的 透 光 率 达 ８ ％ 以 配 该 ５
以上 ， 雾性 及机 械性 能优 良。 防
关 键词 ： 防雾 涂料 ； 甲基丙 烯酸 酯 ； 能 聚 性
善
由表 ９可 见 ，Ｈ值 小 于 ３ 缩 合 太 快 ， 醛 树 脂 的 ｐ ， 脲
水 稀 释性 差 且 反 应 易 胶 化 。 这 可 能 是 脲 醛 树 脂 分 子 上 Ｎ原 子 的第 二 个 Ｎ Ｈ键 参 予 反 应 ， 样 尿 素 衍 生 ～ 这
・
收稿 日期 ２０ —０ — ６ ０２ ５ ２
１ 前
言
２ ３ 涂 膜 的 制 备 ． 将 配 制 的粘 稠 液 涂 布 在 洁 净 干燥 的玻 璃 表 面 ， 务
气 温 降低 ， 的饱 和 蒸 气 压 就 会 降低 ， 水 当其 低 于 空 气 中 的 水 蒸 气 分 压 时 ， 蒸 气 就 会 凝 结 成 露水 。 因 水 此 ， 寒 冷 的冬 季 或 雨 季 ， 种 机 动 车 辆 的 驾 驶 室 内 在 各 或 者 车 内热 空 气 中 的 水 蒸 气 就 会 在 较 冷 的玻 璃 表 面 上 凝 聚成 雾 或 露 珠 ， 成 玻 璃 的 透 光 率 降 低 ， 响 视 造 影 线， 给人 们 的 生 活 和 交 通 等 带 来 不 便 ， 至 会 发 生 危 甚
水性纳米聚丙烯酸酯木器涂料的研制
表 １ 基 础 配方 原 料 质 量 分 数／ ％ 原 料 质 量 分 数／ ％ 消 光剂 消泡剂
润 湿 剂
提 高， 水性 木器漆本身 的无异味和环保等特点也使得此类 产品 成 为今后 的主要发展趋 势。本文试 图通过 采用 自行研发 的水 性树脂 和纳米材料 ， 通过实验优 化配 比， 实 现水性涂 料性 能上
限公司 ） 、 Ｏ 一５ ｏ １ Ｘ Ｉ Ｉ １ 细度刮板器 （ 天津 市精科材料试 验机 厂 ） 、 ２ ０ ２ ． Ａ Ｏ型台式干燥箱（ 上海浦东跃欣科 学仪 器厂 ） 。
１ ． ２ 实验 参 数 及 方 法
水性丙烯酸树脂和水性 聚氨酯树 脂在 物理性 能方面有 一 定 的互补作用 ， 同时聚合物 中添加纳米粒子相 比于其他 的无 机
２ ． 成都展 辰４ Ｌ ＿ ｖ － ＿ 有 限公 司，四 川 大 邑 ６ １ １ ３ ３ ２ ）
摘 要： 主要 介 绍一 种 高性 能 水 性 纳 米 聚 丙 烯 酸 酯木 器涂 料 的 研 制 过 程 ， 通 过 采 用 自行 研 发 的 纳 米 丙 烯 酸 共 聚 物 乳 液 和
纳 米水 性 聚 氨 酯 分 散 体 、 丝 状 纳 米 碳 酸 锌 和 分散 荆 为 变量 进 行 正 交 实验 ， 结 果 表 明 当 丙烯 酸 乳 液 ： 纳 米 聚 氨 酯 分 散 体 ：８ ： ２ ， 纳 米碳 酸锌 添加 量 ２ ． ５ ％， 分散荆添加 ２ ０ ％（ 对 纳 米碳 酸锌 的 量 ） 的时候 ， 涂 料 性 价 比 达 到 一 个 最优 的平 衡 。 关 键 词 ：正 交 实验 ；涂料 ；水 性 木 器漆 ； 聚 氨 酯 分散 体 ；丙烯 酸 乳 液 ； 纳 米
新型玻璃防雾涂料的制备与性能
新型玻璃防雾涂料的制备与性能刘宣国楼白杨摘要：制备了一种新型吸、亲水聚丙烯酸酯树脂防雾涂料。
实验结果表明，该涂料具有优良的防雾性能，以及优良的透明性和抗擦伤性。
关键词：防雾涂料；聚丙烯酸酯树脂；防雾性；接触角引言结雾是人们生活和工作中经常遇到的问题，其最简单、有效的解决方法是采用防雾涂料。
防雾涂料应具有防雾、耐摩擦和耐水性能。
防雾原理及方法有2种：(1)表面吸、亲水化；(2)表面疏水化。
目前所采用的亲、吸水性防雾涂料既有小分子防雾剂，又有各种具有长效防雾效果的高分子涂料。
小分子防雾剂时效短，很难长时间保持防雾效果。
丙烯酸酯树脂防雾涂料是目前较为理想的有效减小玻璃材料与水接触角的长效高分子防雾涂料，具有广泛的应用前景。
本试验采用丙烯酸树脂共聚物为亲、吸水主体，添加表面活性剂十二烷基苯磺酸钠以改善涂膜表面的湿润性，制得的涂膜具有优良的防雾性能和较好的机械性能。
1、实验部分1.1 聚合物的合成将装有搅拌器、冷凝管的磨口四颈烧瓶置于水浴中，加入丁酮、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、十二烷基苯磺酸钠和部分引发剂偶氮二异丁腈(AIBN) ，在氮气的保护下，于65℃条件下反应4.5h，反应中加入剩余的引发剂，再加入N、N-亚甲基双丙烯酸铵反应2h后停止反应，保温lh即可。
1.2 防雾膜的制备将反应所得粘稠液体均匀涂布在洁净的玻璃表面上，使其厚度均匀，中间不得有气泡，在通风处晾干，再移入120℃的烘箱中烘烤1h，涂膜完全固化后取出，放在干燥的地方待用。
1.3 性能测试对制得的样片进行防雾性、抗擦伤性以及透明性的测试。
2、结果与讨论2.1 聚合单体的选择选用多种单体接枝共聚，主要是综合利用各自的特点，使制得的防雾涂料能满足各方面的要求。
考虑到官能团单体带有一定的COOH、OH ，能有效提高涂膜的吸、亲水性能、附着力和耐溶剂性。
含有羟烷基的丙烯酸或甲基丙烯酸β-羟基酯合成的聚合物因含有亲水性羟基而亲水性更高，但这些单体通常难以获得，需要自制，不适于大规模生产及应用，同时市场价格很高。
UV固化聚丙烯酸酯涂料的研制
UV固化聚丙烯酸酯涂料的研制摘要：以N210、HEA、IPDI、PETA、DBT等为主要原料进行合成聚合物，以该聚合物为主体，添加光引发剂，光促进剂，阻聚剂等助剂制备紫外光（UV）固化聚氨酯涂料。
同时对UV固化膜进行性能测试。
研究表明：当HEA与PETA比例为1:2 时该材料的各项性能最好。
关键词：UV固化；聚丙烯酸酯；涂料光固化涂料主要指在紫外光照射下迅速交联固化成膜的一类新型材料，因其高效涂装固化和环境友好特征，已为世界涂料行业和绝大多数的管理机构所认可。
光固化涂料自从20世纪60年代由Bayer公司成功商业化以来，技术上不断成熟、创新，原材料品种性能不断发展，已由当初仅适用于木器涂装，拓展到现在大量用于纸张、塑料、金属、玻璃、陶瓷等多种基材，而且正朝着功能化方向发展。
[1]聚氨酯丙烯酸酯是一类重要的光固化交联性树脂，其应用广泛程度仅次于环氧丙烯酸酯。
它是在聚氨酯的基础上，分子链末端通过丙烯酸酯化引入双键，使用过程中经光照，在光引发剂的作用下引发双键交联反应的一种低聚物。
[2,3]聚氨酯丙烯酸酯兼具丙烯酸和聚氨酯两种涂料的优点，其反应活性高、固化速率快，具有优异的柔韧性、附着力、耐低温性、耐磨性、耐化学品性以及弹性。
[4,5] 1 实验部分1.1主要原料及设备聚醚多元醇（N210）丙烯酸羟乙酯（HEA）异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）二月桂酸二丁基锡(DBT) 二苯甲酮安息香乙醚阻聚剂1.2 PUA的制备先在105℃条件下将N210加热除去水分约2小时，再将N210、IPDI和搅拌器放入三口烧瓶中，在60℃的水域加热下使其预聚，加入催化剂DBT后反应2小时，加入HEA，PETA或者两者的共混物和阻聚剂，反应2小时后降温得到聚氨酯丙烯酸酯预聚体(PUA)。
1.3成品的制备将配好的聚氨酯预聚体加入溶剂溶解，再向其内加入二苯甲酮、安息香乙醚等光引发剂及适量对苯二酚（涂料组成见表1），在室温下搅拌均匀，成约0.3mm的膜并在紫外灯下固化。
聚丙烯酸酯透明防结露涂料研制方法
聚丙烯酸酯透明防结露涂料研制方法以甲基丙烯酸(MA)、甲基丙烯酸 β－羟乙酯(HEMA)及丙烯酰胺(AM)为 共聚单体，过氧化二苯甲酰(BPO)为引发剂，采用溶液共聚法，研制成聚丙 烯酸酯透明防结露涂料。
重点考察了单体、引发剂、温度等因素对涂料性能 的影响。
通过优化配方和工艺条件实验， 确定了涂料的适宜配方和工艺条件。
研究结果表明，该涂料具有较好透光性、防结露性、耐水性以及硬度。
关键词:透明防结露涂料;甲基丙烯酸;甲基丙烯酸 β－羟乙酯;丙烯酰胺;溶 液共聚中图分类号:TQ637.2 文献标识码:A 文章编号:0253－4312(2012)01－00 39－04结露现象在日常生活中屡见不鲜，尤其是透明材料表面的结露，给人们 的生产生活带来了很大的不便。
玻璃、 农用薄膜是最常见也是最常用的透明 材料， 当这类透明材料的两侧出现一定温差时， 温度低的表面水分的饱和蒸 汽压低于周围环境的蒸汽压时， 水汽就向物体表面聚集， 并且以微小的水珠 析出，形成露珠或雾，微小露珠对光线形成漫反射，显著降低了玻璃的透光 率，从而影响视线。
防止物体表面的结露，按原理来分类，主要有以下几种方法［1－3］:(1) 使物体表面亲水:降低物体表面对水的接触角，使凝聚在表面上的小水滴不 形成微小的水珠，而是在表面铺展开而薄膜化，减少对光线的漫反射，从而 保证了材料的透明度。
物体表面的亲水化， 主要是通过涂覆各种表面活性剂、 混炼入表面活性剂的树脂、亲水高分子或形成磷酸盐亲水层实现。
(2)使物 体表面疏水:提高物体表面与水之间的接触角，使水滴在重力作用下滑落。
这类方法主要是在物体表面涂覆有机硅烷类或含氟涂料。
(3)使物体表面温 度高于露点:目前已有在汽车挡风玻璃上增加发热装置以达到防雾的专利报 道。
但该方法耗资大，易损坏，维修比较困难。
因此该方法应用较少。
我国 于 20 世纪 80 年代开始防雾方面的研究，起步较晚。
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聚丙烯酸类防雾涂料的研制
李学锋 魏鹏 余卫星 褚衡 陈绪煌(湖北工学院化工系,武汉430068)
摘 要 在讨论防雾原理的基础上,合成了一种新型防雾涂料,聚丙烯酸是其主要成膜物。
研究结果表明,该涂料具有优秀的透明性、防雾性及机械性能。
关键词 防雾涂料 聚丙烯酸 制备 性能
1 基本原理
常用的防雾原理及方法有4种[1]:(1)使水蒸气不凝结;(2)表面吸水化;(3)表面亲水化;(4)表面疏水化。
方法(2)适用面广,使用方便,且综合性能好。
防雾涂料通常由三部分构成,其作用见表1。
表1
防雾涂料的组成
组成作 用实 例
亲水高分子
通过吸水达到防雾效果
甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸聚乙二醇酯、丙烯酸钠等交联剂
形成三维网状结构,提高耐擦伤性及耐水性
乙烯基二甲基硅烷、六甲氧基甲基三聚氰胺、乙二醇等表面活性剂改善表面湿润性
聚氧化烷烃醚、烷基苯磺酸等
我们采用的是在基材表面涂布亲水性高分子涂料而防雾的方法。
具有亲水性的聚合物包括丙烯酸或甲基丙烯酸及其盐、酯的聚合物。
其中由含有羟烷基的丙烯酸或甲基丙烯酸 -羟基酯合成的聚合物因含有亲水性羟基而亲水性更高,但这些单体通常难以获得,需要自制,不适于大规模生产及应用,故选用通用的丙
烯酸为单体,达到同样的防雾性[2]。
亲水性高分子吸水后,不仅吸收水分能力减弱,防雾性能下降。
同时由于膨润软化而导致膜的强度下降。
因此涂膜必须增强。
本实验选用乙二醇作为交联剂,交联机理如下:
CO OH
CH ～～CH 2～～CO OH
CH ～～CH 2～～
+HO CH 2-CH 2O H
CH ~~
CH 2~~
C
O O
CH 2
CH 2
O
C
O CH ~~
CH 2~~ 为了改善表面润湿性,提高对表面吸附水的传递能力,在涂料中加入少量表面活性剂,使其能将吸附的水气传递到防雾涂膜上,从而达到防雾的目的。
本实验采用十二烷基苯磺酸作表面活性剂。
2 实验部分
2.1 聚合物合成
将装有搅拌器、冷凝管的磨口三颈烧瓶置于水浴中,加入丙烯酸和一定量过氧化二苯甲酰(BPO),在90℃条件下反应1h ,再加入乙二醇反应2h 后停止反应,最后加入少量十二烷基苯磺酸搅拌均匀即可。
2.2 涂膜及固化
将反应所得粘稠液涂布在洁净的玻璃表面上,使其厚度均匀,中间不得有气泡,再移入烘箱中烘至涂膜完全固化。
2.3 性能表征
2.3.1 透明性:用涂布防雾涂料的玻璃与未涂的洁净玻璃对比。
2.3.2 耐擦伤性:用纱布单向平行摩擦涂膜,记录涂膜刚出现划痕的次数。
2.3.3 防雾性:将涂膜置于70℃水蒸气中,观察涂膜起雾时间。
3 结果与讨论
23
1999年第3期湖北化工 学院青年基金资助项目
3.1 涂膜的透明性
除少数样品因固化温度过高或时间过长而变黄外,大多数样品透明性良好,与未涂涂料的玻璃一样,这是因为丙烯酸系的高聚物都是透明的,BPO等助剂因用量极小而对涂料的透明性没有影响。
3.2 固化温度对涂膜性能的影响
由于本实验采用本体聚合,为了缩短反应时间,同时防止体系爆聚及乙二醇过早交联,在转化率较低的条件下,将聚合液直接涂于玻璃表面。
涂料中残存未聚合的丙烯酸、乙二醇等单体,因此体系需进一步固化。
温度对固化时间及涂膜性能有很大影响,表2为丙烯酸/乙二醇体积比为2.5∶1的涂膜在不同固化温度下的固化时间及涂膜性能。
表2固化温度对涂膜性能的影响
固化温度(℃)固化时间(h)涂膜性能
8030涂膜变黄,粘附性较好,用纱布摩擦不起痕次数超过100次,在70℃水蒸气中不起雾时间为3min。
120 1.5涂膜透明,用纱布摩擦不起痕次数为80次,在70℃水蒸气中不起雾时间为8min。
1601涂膜发黄,脆性极大,粘结性差,用纱布摩擦时,涂膜破裂。
可见在较高温度下固化,涂膜易降解而破坏,而在较低温度下固化,固化时间太长,同时涂膜也会发黄而影响透明性,比较适合的固化温度为120℃左右。
3.3 投料组成对涂膜性能的影响
防雾涂料的主要性能包括:防雾性、耐擦伤性和耐水性,这些性能与组成的关系见表3[3]。
由表3可以看出,亲水性高分子含量高和高分子的亲水性强时,防雾性好;涂膜交联度高时,耐擦伤性、耐水性得到改善,而防雾性下降。
我们的实验结果证实了这个结论。
见表4。
表3防雾涂膜性能与组成的关系
组 成
亲水性高分子含量交联剂含量
性 能
防雾性耐擦伤性耐水性多少好差差
少多差好好
表4投料组成比对涂膜性能的影响
丙烯酸/乙醇
(体积比)
防雾性能(在70℃水蒸气
中保持不起雾时间,min)
抗擦伤性(用纱布摩擦
出现划痕所需次数)清洁玻璃<0.5/
3∶1930
2∶1350
2.5∶1880
防雾涂料防雾性和耐擦伤性二者优化问题,是亲水性防雾涂料的关键。
当丙烯酸与乙二醇体积比为2.5∶1时,所得涂膜综合性能良好。
4 结论
4.1 以丙烯酸为主要成膜物质,乙二醇为交联剂,十二烷基苯磺酸为表面活性剂制成的防雾涂料实现了透明、防雾的目的。
4.2 涂膜的防雾性、耐擦伤性的平衡主要取决于体系的组成和固化温度,实验结果表明,在丙烯酸与乙二醇体积比为2.5∶1和120℃的固化温度下,所得涂料的涂膜性能最佳。
参考文献
1 郭海清.透明防雾涂料及其制品.塑料工程,1992(2):9
2 US P3635756
3 佟水心.透明防雾涂料的研究.涂料工业,1988(4):21
(收稿日期:1999-04-19)作者简介:李学锋,讲师,1986年6月毕业于湖北工学院高分子材料专业,1990年毕业于华中师范大学,获第二学士学位,现从事专业教学、科研和科技行政管理等工作。
Synthesis of No-Fogging Coating on Polyacrylic Acid
L i X uef eng,Wei P eng,Yu W eix ing,Chu H eng,Chen X uhuang
(Dep artment o f Chemical Engineer ing,H ubei P oly technology University,W uhan430068)
Abstract:In this article,a new m ethod o f no-fog ging co ating sy nthesis w as submitted o n the basis of a dis-cussion on the principle of fo g-resistanec.In this coating,polyacrylic acid w as the main ingr edient of the film, The r esults sho ws that it m eets the requirements for transparence,no-fo gging and ex cellent m echanical pro p-er ties.
Keywords:no-fog ging coating po lyacr ylic acid synthesis pro perties
24李学锋等:聚丙烯酸类防雾涂料的研制1999年第3期。