申请日2018.06.04
公开(公告)日2018.08.14
IPC分类号C09D133/00; C09D5/14; C09D7/62; C09D7/63; C09D7/65; C03C17/00
摘要
本发明涉及一种防紫外、抗菌玻璃亲水处理剂，其包括聚丙烯酸1‑4重量份，亲水性二氧化钛4‑50重量份，复合表面活性剂3‑8重量份，胺类硅烷偶联剂1‑3重量份，异丙醇5‑10重量份，蒸馏水100‑500重量份，其他助剂0‑10重量份，其中所述复合表面活性剂为魔芋葡甘糖和月桂酸甜菜碱的混合物，两者的质量比为1：2;制备得到具有快速除雾、长效起效、附着力好的玻璃亲水处理剂。
权利要求书
1.一种防紫外、抗菌玻璃亲水处理剂，其特征在于：包括聚丙烯酸 1-4重量份，亲水性二氧化钛 4-50重量份，复合表面活性剂3-8重量份，胺类硅烷偶联剂1-3重量份，异丙醇5-10重量份，蒸馏水100-500重量份，其他助剂0-10重量份。
2.根据权利要求1所述的防紫外、抗菌玻璃亲水处理剂，其特征在于：所述复合表面活性剂为魔芋葡甘糖和月桂酸甜菜碱的混合物，两者的质量比为1：2。
3.根据权利要求1所述的防紫外、抗菌玻璃亲水处理剂，其特征在于：所述胺类硅烷偶联剂为A-1100、A-1120或Y5691的一种或两种以上的混合物。
4.根据权利要求3所述的防紫外、抗菌玻璃亲水处理剂，其特征在于：所述胺类硅烷偶联剂优选为A-1120或Y5691。
5.根据权利要求1所述的防紫外、抗菌玻璃亲水处理剂，其特征在于：所述亲水性二氧化钛可以选择 XC-100TJ系列。
6.根据权利要求1所述的防紫外、抗菌玻璃亲水处理剂，其特征在于：所述聚丙烯酸分子量2000-4000。
7.根据权利要求1所述的防紫外、抗菌玻璃亲水处理剂，其特征在于：所述其他助剂包括抗氧剂、紫外吸收剂、分散剂、消泡剂中的一种或几种。
8.制备权利要求1-7所述防紫外、抗菌玻璃亲水处理剂的方法，其特征在于：
(1)亲水二氧化钛、胺类硅烷偶联剂、异丙醇和10%的蒸馏水，匀速搅拌1-5小时;
(2)向步骤(1)中加入复合表面活性剂和聚丙烯酸，缓慢搅拌，并分5-10次加入剩余的90%的蒸馏水;
(3)向步骤(2)中加入其它助剂，真空脱泡，即得防紫外、抗菌玻璃亲水处理剂。
9.权利要求1-7所述防紫外、抗菌玻璃亲水处理剂在玻璃表面防雾中的应用。
10.根据权利要求9所述应用，其特征在于：所述玻璃为汽车玻璃或浴室玻璃等。
说明书
一种防紫外、抗菌玻璃亲水处理剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及玻璃亲水处理剂领域，具体涉及具有防紫外、抗菌性的剥离亲水处理剂领域，本发明还涉及到玻璃亲水处理剂的制备方法以及应用。
背景技术
随着近年来汽车的普及，汽车的拥有量呈现快速的增长，随之带来的汽车周边产品成为热门方向。在汽车使用中，人们发现在湿度、温度差距较大的情况下，汽车玻璃内外侧都会有雾气的产生。一般情况，从温暖的地库开至寒冷的室外，在汽车玻璃表面会产生雾气;从温度较低的地库开至湿度较大的室外，在外侧玻璃也会产生很多雾气，模糊的玻璃表面严重的影响驾驶员的视线，影响形式安全。
针对上述问题，一般采取空调温度的调节，空调风吹的方式去除雾气，但一般都存在一定的滞后性。
在此背景下，玻璃亲水处理剂(或称为玻璃防雾剂)应运而生，经防雾剂处理过的玻璃表面有一层超亲水纳米膜，使雾汽与之接触后成低冰点混合物，从而防止结雾。同时，在汽车内侧玻璃上或其他玻璃上，均匀喷洒防雾剂并擦拭透明，使用十分方便。
针对玻璃亲水处理剂的需求，技术人员进行了长期的系统研究，如何平衡多个性能成为难点。现有报道使用了大量的组分，之间的性能平衡难以做到，如何减少组分数量且可以达到多性能平衡成为热点和难点。
发明内容
本发明提供了一种防紫外、抗菌玻璃亲水处理剂通过对组分的选择，聚丙烯酸可以提高与玻璃的附着强度、复合表面活性剂具有良好的亲水性、纳米二氧化钛可以赋予长效亲水性，胺类偶联剂提高了二氧化钛以及聚合物在玻璃表面的附着强度，保证长效的防雾，最终实现了具有快速除雾、长效起效、附着力好的玻璃亲水处理剂。
本发明还提供了一种防紫外、抗菌玻璃亲水处理剂的制备方法
本发明还进一步提供了一种防紫外、抗菌玻璃亲水处理剂的应用。
发明概述
本发明核心在于提供一种防紫外、抗菌玻璃亲水处理剂，其包括聚丙烯酸1-4重量份，亲水性二氧化钛4-50重量份，复合表面活性剂3-8重量份，胺类硅烷偶联剂1-3重量份，异丙醇5-10重量份，蒸馏水100-500重量份，其他助剂0-10重量份。
作为优选技术方案，所述复合表面活性剂为魔芋葡甘糖和月桂酸甜菜碱的混合物，两者的质量比为1：2。
作为优选技术方案，所述胺类硅烷偶联剂为A-1100、A-1120或Y5691的一种或两种以上的混合物，优选为A-1120或Y5691。
作为优选技术方案，所述亲水性二氧化钛可以选择XC-100TJ系列。
作为优选技术方案，所述聚丙烯酸分子量2000-4000。
作为优选技术方案，所述其他助剂包括抗氧剂、紫外吸收剂、分散剂、消泡剂中的一种或几种。
制备防紫外、抗菌玻璃亲水处理剂的方法，其包括：
(1)亲水二氧化钛、胺类硅烷偶联剂、异丙醇和10%的蒸馏水，匀速搅拌1-5小时;
(2)向步骤(1)中加入复合表面活性剂和聚丙烯酸，缓慢搅拌，并分5-10次加入剩余的90%的蒸馏水;
(3)向步骤(2)中加入其它助剂，真空脱泡，即得防紫外、抗菌玻璃亲水处理剂。
防紫外、抗菌玻璃亲水处理剂在玻璃表面防雾中的应用，所述玻璃为汽车玻璃或浴室玻璃等，进一步优选汽车玻璃内侧使用。
发明详述
为了加深技术人员对本申请技术的理解和技术优势的理解，下面对技术方案进行详细的解释。
本发明核心方案在于一种防紫外、抗菌玻璃亲水处理剂，其包括聚丙烯酸1-4重量份，亲水性二氧化钛4-50重量份，复合表面活性剂3-8重量份，胺类硅烷偶联剂1-3重量份，异丙醇5-10重量份，蒸馏水100-500重量份，其他助剂0-10重量份。
发明中聚丙烯酸用以分散二氧化钛和对玻璃表面进行亲水性表面改性，成为基础亲水组分;复合表面活性剂快速亲水处理，提高玻璃表面的快速水滴铺展能力，同时复合表面活性剂中还含有杀菌组分，提高亲水剂的的功能特性。亲水性二氧化钛可以赋予亲水剂以长效的亲水特性，不随雾气的挥发而损失。胺类硅烷偶联剂为了进一步提高二氧化钛的分散，同时，还可以提高亲水剂在玻璃表面的附着力，实现长效亲水。为了帮助硅烷偶联剂的水解和分散，优选采用部分异丙醇。
(聚丙烯酸)
聚丙烯酸属于一类亲水性聚合物，具有较大的粘度，其在结构上含有大量的羧基。基于此结构，聚丙烯酸可以在玻璃表面改性，实现玻璃表面的进一步亲水化处理。聚丙烯酸的分子量没有特别严格的限定，由于聚丙烯酸的粘度特别大，控制不到位会导致涂布性能下降，故设定聚丙烯酸控制分子量，优选重均分子量在2000-4000之间，如果低于2000的分子量，聚丙烯酸的附着力会明显下降，如果高于4000的分子量，粘度特别大，对后续体系组分(二氧化钛)的分散影响，亲水剂的涂布性能，涂布后涂层厚度过大，造成透光率有所下降，亲水剂的使用量增加也就造成成本上升。分子量进一步优选2600、2800、3000、3200或3400。
基于与分子量选择相近的理论，聚丙烯酸用量也是控制在合适的用量，或大或小都会造成效果的不佳。
(亲水性二氧化钛)
亲水性二氧化硅作为一种多功能填料，其表面具有丰富的羟基，可以提高亲水特性，同时，二氧化钛具有紫外吸收特性，可以有效的防止紫外线对皮肤的伤害，这有利于其在汽车玻璃上的使用。但由于作为填料的无机氧化物的附着力不佳，为了提高二氧化硅在体系的稳定性和在玻璃表面的附着力，本发明采用了特殊种类的硅烷偶联剂，保证了可以通过可水解的硅氧烷结构提高稳定性和玻璃附着力的同时，不降低二氧化钛的亲水特性。
本发明采用亲水性二氧化钛还有另一目的，就是其长效亲水和长效紫外吸收特性，常规的小分子表面活性剂虽然可以提高玻璃表面的亲水性，但随着使用时间期间增长，会有明显的损失，仅仅起到短效亲水和防雾，无法实现长效防雾，本发明采用二氧化钛可以提高长效亲水性能。用量根据亲水性和附着力的基本情况平衡选择，在本发明基本用量体系中，优选在聚丙烯酸1-4重量份的情况下，亲水性二氧化钛的用量为4-50重量份，该用量下体系表现的效果最佳。
本发明采用的亲水二氧化钛没有特别限制，亲水性是核心选择，一般采用市售产品，实验表明安徽宿州新创新材料有限公司自主研发生产的纳米氧化钛的效果最佳，该亲水性二氧化钛具有很高的化学稳定性、热稳定性、无毒性。
(胺类硅烷偶联剂)
如上一部分所介绍，偶联剂的使用可以提高亲水性二氧化钛的分散性以及附着力。常规的偶联剂都可以解决上述问题，但本发明是了保证二氧化硅的亲水性，优选采用具有亲水基团的硅烷偶联剂，且优选亲水基团较多的偶联剂，如A-1110=γ-氨丙基三乙氧基硅烷，A-1120=N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，Y-5691=多氨基烷基三烷氧基硅烷，进一步优选为A-1120或Y5691。
对于用量的选择，由于偶联剂或多或少对亲水性二氧化钛的亲水性能有所下降，偶联剂用量优选不宜过大。相对于亲水性二氧化钛4-50重量份，胺类硅烷偶联剂的用量为1-3重量份。同时为了提高偶联剂的效果，采用异丙醇作为辅助溶剂，如果不采用，偶联剂的水解接枝等都存在不佳的情况。
(复合表面活性剂)
本发明采用的复合表面活性剂属于其快速起效的组分，其分子量相对较小，也属于大小分子量配合，起到快速起效和中期维持的组合。月桂酸甜菜碱可以快速分散水分，快速达到除雾的效果，月桂酸甜菜碱(又称十二烷基二甲胺乙内脂)属于两性离子表面活性剂，其在酸性条件下，呈现阳离子表面活性剂的特定，其具有较强的抗菌能力;魔芋葡甘糖一种非离子表面活性剂，其具有良好的亲水性，可以降低雾气的产生。两者配合使用，实现短中期的配合，所述复合表面活性剂为魔芋葡甘糖和月桂酸甜菜碱的混合物，两者的质量比为1：2。同时，本发明的月桂酸甜菜碱在发明的酸性体系中，起到了杀菌的效果。
(其他助剂)
本发明还可以根据实际室内外等环境情况的需要选择加入其他助剂，助剂种类没有其他限制，其他助剂包括抗氧剂、紫外吸收剂、分散剂、消泡剂中的一种或几种。
(制备方法)
本发明制备防紫外、抗菌玻璃亲水处理剂的方法，
(1)亲水二氧化钛、胺类硅烷偶联剂、异丙醇和10%的蒸馏水，匀速搅拌1-5小时;
(2)向步骤(1)中加入复合表面活性剂和聚丙烯酸，缓慢搅拌，并分5-10次加入剩余的90%的蒸馏水;
(3)向步骤(2)中加入其它助剂，真空脱泡，即得防紫外、抗菌玻璃亲水处理剂。在该制备方法中，需要将亲水性二氧化钛与硅烷偶联剂预先进行处理，与异丙醇和水的混合液中进行分散，比所有原料“一锅法”的二氧化钛处理方法效果优异。
(应用)
本发明的抗菌玻璃亲水处理剂在玻璃表面防雾中的应用，所述玻璃为汽车玻璃或浴室玻璃等。
本发明抗菌玻璃亲水处理剂尤其适用于汽车内玻璃表面防雾中的应用。
优异的技术效果
本发明涉及的防紫外、抗菌亲水处理剂通过复合表面活性剂、亲水性二氧化钛的处理以及基体亲水性树脂的用量和结构选择，得到了具有抗紫外、抗菌以及亲水防雾的产品，其性能远超市售产品。