[發明專利]自修復防霧涂層及其制備方法

在審

• 申請號: 202011151620.7
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN114479598A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 傅佳駿;沈濤;王成
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C09D133/16
• 分類號: C09D133/16;C09D7/63;C09D5/14;C08F220/24;C08F220/38;C09K3/18
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 劉海霞

本發明公開了一種自修復防霧涂層及其制備方法。所述方法以甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸磺酸甜菜堿為反應單體，偶氮二異丁腈為引發劑，通過原子轉移自由基共聚反應得到共聚物，而后摻雜1?乙基?3?甲基咪唑二(三氟甲基磺酰)亞胺鹽離子液體制得功能涂層。本發明的涂層可以快速吸收水分，涂層中的甲基丙烯酸磺酸甜菜堿與1?乙基?3?甲基咪唑二(三氟甲基磺酰)亞胺鹽離子液體含有大量親水基團，可吸收涂層表面水分子并均勻分散在涂層中，能夠有效防止水滴凝結成霧滴。同時，涂層中的超分子鍵賦予涂層自修復能力。本發明的涂層在極端的結霧條件下，仍能防止霧滴形成，在護目鏡、擋風玻璃和醫療/分析儀器等領域具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于防霧涂料技術領域，涉及一種自修復防霧涂層及其制備方法。

背景技術

當環境溫度和濕度發生變化時，空氣中的水分子會在材料表面凝結而形成霧滴。霧滴的形成與存在嚴重阻礙光線透過，不僅會給人類生活生產帶來諸多不便，在一些特定領域諸如醫療設備中，普遍存在的鏡頭霧化現象可造成鏡像模糊，進而干擾正常手術處理，嚴重者則導致醫療事故。近年來，防霧涂層在各種實際應用中越來越受到人們的重視，包括護目鏡、擋風玻璃、太陽能電池、醫療/分析儀器和其他工業設備。現有的制備防霧涂層的方法中，一種有效的策略是在透明基材的表面上構建薄的親水性聚合物涂層，例如聚乙二醇(PEG)、丙烯酸聚合物和聚合物季銨鹽等，它們可以有效地通過將冷凝的水滴散布成連續的薄水膜而不是形成許多小液滴，從而減少可見光散射來防止材料表面形成霧滴。但是，這些親水性聚合物基防霧涂層十分柔軟，在材料使用過程中容易受到刮擦和磨損等機械損傷，從而導致其透明度和防霧性能的下降，因此如何制備長期有效的柔性防霧涂層是一個挑戰。

受生物體自修復功能的啟發，研究人員制備出自修復材料。當材料受到損傷時，具有自修復功能的材料可以恢復其結構完整性和原始功能。將自修復功能引入防霧涂層中有望制備出長期有效的防霧涂層。根據是否需要外部修復劑可將自修復材料分為外源型自修復材料和本征型自修復材料。基于微囊型的外源型自修復材料由于透明膠囊會強烈散射可見光，因此在技術上很難制造出透明的自修復涂層。本征型自修復材料利用非共價鍵或共價鍵的動態可逆性來修復損傷，因此非常適合制備自修復防霧涂層。Sun等使用聚亞乙基亞胺(PEI)和透明質酸與聚丙烯酸(HA-PAA)的混合物通過層層組裝方法制備了可以修復透明性和膜結構的高效防霧聚合物涂層。當該聚合物涂層表面受到刮擦或割傷時，它在暴露于水后可修復這些損傷且修復過程可以在同一位置多次重復(Wang Y,Li T,Li S,etal.Antifogging and frost-resisting polyelectrolyte coatings capable ofhealing scratches and restoring transparency.Chem.Mater,2015,27(23):8058-8065)。然而，該防霧涂層僅能夠在暴露于水之后進行自修復。

發明內容

本發明的目的在于提供一種自修復防霧涂層及其制備方法。該涂層對溫度和濕度變化具有優異的防霧效果，同時具有的自修復性能能夠有效延長涂層的使用壽命。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

自修復防霧涂層的制備方法，以甲基丙烯酸六氟丁酯(HFBM)和甲基丙烯酸磺酸甜菜堿(SBMA)為單體，偶氮二異丁腈(AIBN)為引發劑，通過原子轉移自由基共聚反應(ATRP)合成共聚產物，然后摻雜1-乙基-3-甲基咪唑二(三氟甲基磺酰)亞胺鹽離子液體，最終制得自修復防霧涂層，具體步驟如下：

步驟1，制備兩性離子SBMA：將甲基丙烯酸二甲氨基乙酯和1,3-丙磺酸內酯溶于丙酮中，在氮氣氣氛中于室溫下避光反應，反應結束后，在無水乙醚中析出，28～30℃真空干燥得到兩性離子SBMA；