一种水性聚氨酯-硅溶胶复合防雾剂及其制备方法和应用

摘要

本发明涉及防雾剂技术领域，具体涉及一种水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂及其制备方法和应用。本发明提供的水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂，制备原料包括含有C＝C双键的亲水性聚氨酯、含有C＝C双键的硅溶胶和溶剂；所述含有C＝C双键的亲水性聚氨酯、含有C＝C双键的硅溶胶和溶剂的质量比为5～15:0.5～5:95～80；所述含有C＝C双键的硅溶胶的固含量为20～50％。本发明提供的水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂在紫外辐照条件下可以形成交联结构，有效延长防雾时效，且形成的涂膜具有较高的机械强度和透明度，应用更广泛。

权利要求

1.一种水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂，制备原料为含有C＝C双键的亲水性聚氨酯、含有C＝C双键的硅溶胶、紫外光引发剂和溶剂；所述含有C＝C双键的亲水性聚氨酯、含有C＝C双键的硅溶胶和溶剂的质量比为8～10:0.5～5:80～95；所述含有C＝C双键的硅溶胶的固含量为20～50％；

所述含有C＝C双键的亲水性聚氨酯的制备方法，包括方法一或方法二：方法一、将聚乙二醇、二异氰酸酯和第一类亲水扩链剂在有机溶剂中混合，在催化剂作用下，进行第一聚合反应，得到‑NCO基封端的聚氨酯预聚体；

将所述‑NCO基封端的聚氨酯预聚体和含C＝C双键的丙烯酸酯类单体、阻聚剂混合，进行第二聚合反应，得到含有C＝C双键的亲水性聚氨酯；

方法二、将聚乙二醇和二异氰酸酯在有机溶剂中混合，在催化剂作用下，进行第三聚合反应，得到‑NCO基封端的聚氨酯预聚体；

将所述‑NCO基封端的聚氨酯预聚体和含C＝C双键的丙烯酸酯类单体、阻聚剂混合，进行第四聚合反应，得到含有C＝C双键的聚氨酯；

将所述含有C＝C双键的聚氨酯和第二类亲水扩链剂混合，进行扩链反应，得到含有C＝C双键的亲水性聚氨酯；

所述聚乙二醇为PEG‑300、PEG‑400、PEG‑800、PEG‑1000、PEG‑2000和PEG‑4000中的一种或几种；

所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、1,6‑己二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷‑4,4'‑二异氰酸酯和4,4‑二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种；

所述第一类亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸和1,2‑二羟基‑3‑丙磺酸钠中的一种或几种；

所述第二类亲水扩链剂为2‑[(2‑氨基乙基)氨基]乙磺酸钠盐；

所述有机溶剂为丙酮、乙酸乙酯或N,N‑二甲基甲酰胺；

所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、1,4‑二甲基哌嗪或有机铋催化剂；

所述含C＝C双键的丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯中的一种或几种；

所述阻聚剂为对苯二酚或对苯醌；

所述第一聚合反应和第三聚合反应的温度独立为75～100℃，所述第一聚合反应和第三聚合反应的时间独立为3～6h；

所述第二聚合反应和第四聚合反应的温度独立为75～100℃，所述第二聚合反应和第四聚合反应的时间独立为2～5h；

所述扩链反应的温度为30～45℃；所述扩链反应的时间为0.5～1.5h；

所述含有C＝C双键的硅溶胶的制备方法，包括以下步骤：将含C＝C双键的硅烷偶联剂和正硅酸乙酯溶于含水溶剂中，调节pH值至3～4，进行水解反应，得到含有C＝C双键的硅溶胶。

2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂，其特征在于，所述紫外光引发剂的质量占水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂总质量的1～1.5％。

3.权利要求1～2任一项所述水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂的制备方法，包括以下步骤：

将含有C＝C双键的亲水性聚氨酯和溶剂混合，得到聚合物分散体；

将所述聚合物分散体、含有C＝C双键的硅溶胶和紫外光引发剂混合，得到水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂。

4.权利要求1～2任一项所述水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂或权利要求3所述制备方法制备得到的水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂在防雾产品中的应用。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：将所述水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂涂覆于待处理基体表面，自然晾干，形成涂膜。

6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述自然晾干后，还包括将所得膜层进行紫外辐照，得到涂膜。

说明书

一种水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明涉及防雾剂技术领域，具体涉及一种水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 日常生活中常常遇到眼镜、护目镜、玻璃窗、浴室镜子、温室大棚的聚合物膜、汽车挡风玻璃和后视镜起雾的现象，会给工作、生活、生产带来很大的不便，甚至导致危险。当材
料和环境之间出现明显温差，水的饱和蒸气压减小到低于空气中的水蒸气分压时，会造成
水蒸气在材料表面凝结成水滴，出现起水雾的现象。水雾中的小水滴对光线形成漫射，严重
影响材料的透光率。

[0003] 解决起雾问题的途径通常有两种：亲水性表面促使微小液滴迅速铺展成水膜，保障材料的透光性能；疏水性表面促使表面微小液滴融合成大液滴并快速滚落，从而减少雾
气的不利影响。

[0004] 其中，聚氨酯类型的聚合物因分子设计灵活、涂膜透光率高、分子结构可控性高等优势在防雾领域得到重视和广泛研究。研究者们致力于平衡该类型防雾涂层的防雾效果和
涂膜力学性能，通常通过丙烯酸改性、固化交联、有机/无机复合等方式获得更高效、长效、
耐摩的防雾功能涂层。丙烯酸改性类型如：专利CN201610512064.9用丙烯酸接枝改性聚酯
多元醇、亲水扩链剂和二异氰酸酯为原料合成丙烯酸改性的聚氨酯。热/光固化类型如：专
利CN201410222093.2公开了一种以聚氨酯丙烯酸酯低聚体为基体树脂，通过紫外光固化形
成高分子防雾涂料的方法；专利CN201910257347.7由软结构聚氨酯预聚体、硬结构聚氨酯
预聚体、含碳碳双键交联剂通过光引发剂固化形成具有优异耐水性和高粘附力的防雾涂
层；专利CN201910257367.4借助氮丙啶基团在常温下与聚氨酯预聚体的羧基交联固化原理
制备常温固化型防雾涂层。复合材料类型如：专利CN201910257887.5由异氰酸根封端大分
子链的二氧化硅微球与多官能团固化剂通过加热固化形成复合型聚氨酯防雾材料。上述现
有技术在强调防雾性能的同时较难兼顾在实际应用过程中的便利性，限制了应用和推广。
目前，以小分子的表面活性剂为主要成分的防雾产品因使用方便、安全而占据绝大多数的
市场份额，但产品存在效果持久性不足、不耐摩等缺点。

[0005] 因此，制备生产和应用过程中更易实现性、应用更广泛、使用更便利，且具有更长防雾持久性的产品有十分重要的意义。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂及其制备方法和应用，本发明提供的水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂在紫外辐照条件下可以形成交联结构，有
效延长防雾时效，且形成的涂膜具有较高的机械强度和透明度，应用更广泛。

[0007] 为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

[0008] 本发明提供了一种水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂，制备原料包括含有C＝C双键的亲水性聚氨酯、含有C＝C双键的硅溶胶、紫外光引发剂和溶剂；所述含有C＝C双键的亲水
性聚氨酯、含有C＝C双键的硅溶胶和溶剂的质量比为5～15:0.5～5:80～95；所述含有C＝C
双键的硅溶胶的固含量为20～50％。

[0009] 优选地，所述紫外光引发剂的质量占水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂总质量的1～1.5％。

[0010] 优选地，所述含有C＝C双键的亲水性聚氨酯的制备方法，包括方法一或方法二：

[0011] 方法一、将聚乙二醇、二异氰酸酯和第一类亲水扩链剂在有机溶剂中混合，在催化剂作用下，进行第一聚合反应，得到‑NCO基封端的聚氨酯预聚体；

[0012] 将所述‑NCO基封端的聚氨酯预聚体和含C＝C双键的丙烯酸酯类单体、阻聚剂混合，进行第二聚合反应，得到含有C＝C双键的亲水性聚氨酯；

[0013] 方法二、将聚乙二醇和二异氰酸酯在有机溶剂中混合，在催化剂作用下，进行第三聚合反应，得到‑NCO基封端的聚氨酯预聚体；

[0014] 将所述‑NCO基封端的聚氨酯预聚体和含C＝C双键的丙烯酸酯类单体、阻聚剂混合，进行第四聚合反应，得到含有C＝C双键的聚氨酯；

[0015] 将所述含有C＝C双键的聚氨酯和第二类亲水扩链剂混合，进行扩链反应，得到含有C＝C双键的亲水性聚氨酯。

[0016] 优选地，所述聚乙二醇为PEG‑300、PEG‑400、PEG‑800、PEG‑1000、PEG‑2000和PEG‑4000中的一种或几种；

[0017] 所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、1,6‑己二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷‑4,4'‑二异氰酸酯和4,4‑二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种；

[0018] 所述第一类亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸和1,2‑二羟基‑3‑丙磺酸钠中的一种或几种；

[0019] 所述第二类亲水扩链剂为2‑[(2‑氨基乙基)氨基]乙磺酸钠盐；

[0020] 所述有机溶剂为丙酮、乙酸乙酯或N,N‑二甲基甲酰胺；

[0021] 所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、1,4‑二甲基哌嗪或有机铋催化剂；

[0022] 所述含C＝C双键的丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯中的一种或几种；

[0023] 所述阻聚剂为对苯二酚或对苯醌。

[0024] 优选地，所述第一聚合反应和第三聚合反应的温度独立为75～100℃，所述第一聚合反应和第三聚合反应的时间独立为3～6h；

[0025] 所述第二聚合反应和第四聚合反应的温度独立为75～100℃，所述第二聚合反应和第四聚合反应的时间独立为2～5h；

[0026] 所述扩链反应的温度为30～45℃；所述扩链反应的时间为0.5～1.5h。

[0027] 优选地，所述含有C＝C双键的硅溶胶的制备方法，包括以下步骤：

[0028] 将含C＝C双键的硅烷偶联剂和正硅酸乙酯溶于含水溶剂中，调节pH值至3～4，进行水解反应，得到含有C＝C双键的硅溶胶。

[0029] 本发明提供了上述技术方案所述水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂的制备方法，包括以下步骤：

[0030] 将含有C＝C双键的亲水性聚氨酯和溶剂混合，得到聚合物分散体；

[0031] 将所述聚合物分散体、含有C＝C双键的硅溶胶和紫外光引发剂混合，得到水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂。

[0032] 本发明还提供了上述技术方案所述水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂在防雾产品中的应用。

[0033] 优选地，所述应用包括以下步骤：将所述水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂涂覆于待处理基体表面，自然晾干，形成涂膜。

[0034] 优选地，所述自然晾干后，还包括将所得膜层进行紫外辐照，得到涂膜。

[0035] 本发明提供了一种水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂，制备原料包括含有C＝C双键的亲水性聚氨酯、含有C＝C双键的硅溶胶、紫外光引发剂和溶剂；所述含有C＝C双键的亲水
性聚氨酯、含有C＝C双键的硅溶胶和溶剂的质量比为8～10:2～5:90～92；所述含有C＝C双
键的硅溶胶的固含量为20～50％。在本发明中，含有C＝C双键的亲水性聚氨酯具有自由基
聚合反应活性，分子中含有的C＝C双键在紫外辐照条件下可交联形成网状结构，亲水性分
子不易随水滴流失，使用时效更长；含有C＝C双键的硅溶胶在紫外辐照条件下，硅溶胶间形
成交联结构，使涂膜具有较高的机械强度和透明度。本发明将所述含有C＝C双键的亲水性
聚氨酯和含有C＝C双键的硅溶胶的质量比控制在上述范围，有利于保障防雾涂层的稳定
性，并取得好的防雾效果。

[0036] 本发明还提供了所述水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂的制备方法，本发明提供的制备方法简便易操作，适宜工业化生产。

附图说明

[0037] 图1为本发明提供的水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂的成膜及防雾化机理示意图；

[0038] 图2为本发明实施例1制备的复合防雾剂形成的涂膜的透明性能及耐棉质纱布擦拭的性能检测结果；

[0039] 图3为本发明实施例2制备的水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂在未经UV固化样品和经UV固化样品的防雾性能测试结果；

[0040] 图4为本发明实施例2制备的水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂在玻璃、眼镜上的防雾性能效果图。

具体实施方式

[0041] 本发明提供了一种水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂，制备原料包括含有C＝C双键的亲水性聚氨酯、含有C＝C双键的硅溶胶、紫外光引发剂和溶剂；所述含有C＝C双键的亲水
性聚氨酯、含有C＝C双键的硅溶胶和溶剂的质量比为5～15:0.5～5:80～95；所述含有C＝C
双键的硅溶胶的固含量为20～50％。

[0042] 本发明提供的水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂的制备原料包括含有C＝C双键的亲水性聚氨酯。在本发明中，所述含有C＝C双键的亲水性聚氨酯的制备方法，优选包括方法一
或方法二：

[0043] 方法一、将聚乙二醇、二异氰酸酯和第一类亲水扩链剂在有机溶剂中混合，在催化剂作用下，进行第一聚合反应，得到‑NCO基封端的聚氨酯预聚体；

[0044] 将所述‑NCO基封端的聚氨酯预聚体和含C＝C双键的丙烯酸酯类单体、阻聚剂混合，进行第二聚合反应，得到含有C＝C双键的亲水性聚氨酯；

[0045] 方法二、将聚乙二醇和二异氰酸酯在有机溶剂中混合，在催化剂作用下，进行第三聚合反应，得到‑NCO基封端的聚氨酯预聚体；

[0046] 将所述‑NCO基封端的聚氨酯预聚体和含C＝C双键的丙烯酸酯类单体、阻聚剂混合，进行第四聚合反应，得到含有C＝C双键的聚氨酯；

[0047] 将所述含有C＝C双键的聚氨酯和第二类亲水扩链剂混合，进行扩链反应，得到含有C＝C双键的亲水性聚氨酯。

[0048] 在方法一中，本发明优选将聚乙二醇、二异氰酸酯和第一类亲水扩链剂在有机溶剂中混合，在催化剂作用下，进行第一聚合反应，得到‑NCO基封端的聚氨酯预聚体。在本发
明中，所述聚乙二醇优选为PEG‑300、PEG‑400、PEG‑800、PEG‑1000、PEG‑2000和PEG‑4000中
的一种或几种，当所述聚乙二醇包括多种时，本发明对各聚乙二醇的配比没有特殊要求，任
意配比均可。在本发明中，所述二异氰酸酯优选为异佛尔酮二异氰酸酯、1,6‑己二异氰酸
酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷‑4,4'‑二异氰酸酯和4,4‑二环己基甲烷二异氰酸酯中的
一种或几种，当所述二异氰酸酯包括多种时，本发明对各二异氰酸酯的配比没有特殊要求，
任意配比均可。在本发明中，所述第一类亲水扩链剂优选为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸和
1,2‑二羟基‑3‑丙磺酸钠中的一种或几种，当所述第一类亲水扩链剂为1,2‑二羟基‑3‑丙磺
酸钠和二羟甲基丁酸时，所述1,2‑二羟基‑3‑丙磺酸钠和二羟甲基丁酸的摩尔比优选为1:
1。在本发明中，所述有机溶剂优选为丙酮、乙酸乙酯或N,N‑二甲基甲酰胺；所述催化剂优选
为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、1,4‑二甲基哌嗪或有机铋催化剂，所述有机铋催化剂具体
优选为BCAT‑E20CX。

[0049] 在本发明中，所述聚乙二醇、二异氰酸酯和第一类亲水扩链剂的摩尔比优选为1～5：1～8：0.1～3.0，更优选为2～3:1～6:0.1～2.0；所述有机溶剂的用量优选为聚乙二醇、
二异氰酸酯和第一类亲水扩链剂总质量的50～150％，更优选为80～100％；所述催化剂的
用量优选为聚乙二醇、二异氰酸酯和第一类亲水扩链剂总质量的0.3～1.0％，更优选为0.5
～0.8％。

[0050] 在本发明中，所述第一聚合反应的温度优选为75～100℃，更优选为80～85℃；所述第一聚合反应的时间优选为3～6h，更优选为3～5h。

[0051] 得到‑NCO基封端的聚氨酯预聚体后，本发明优选将所述‑NCO基封端的聚氨酯预聚体和含C＝C双键的丙烯酸酯类单体、阻聚剂混合，进行第二聚合反应，得到含有C＝C双键的
亲水性聚氨酯。

[0052] 在本发明中，所述含C＝C双键的丙烯酸酯类单体优选为甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯中的一种或几种，当所述含C＝C双键的丙烯酸酯类单体包括多种
时，本发明对各含C＝C双键的丙烯酸酯类单体的配比没有特殊要求，任意配比均可。在本发
明中，所述阻聚剂优选为对苯二酚或对苯醌。

[0053] 在本发明中，所述含C＝C双键的丙烯酸酯类单体与聚乙二醇的摩尔比优选为1～8：0.1～3.0，更优选为1～5：0.2～2.0。在本发明中，所述阻聚剂的用量优选为含C＝C双键
的丙烯酸酯类单体质量的0.1～1.0％，更优选为0.3～0.7％。

[0054] 在本发明中，所述第二聚合反应的温度优选为75～100℃，更优选为85～90℃；所述第二聚合反应的时间优选为2～5h，更优选为3～4h。

[0055] 本发明在所述第二聚合反应后，优选将所得体系干燥，得到含有C＝C双键的亲水性聚氨酯。在本发明中，所述干燥的温度优选为50～60℃，时间优选为18～24h。

[0056] 在方法二中，本发明优选将聚乙二醇和二异氰酸酯在有机溶剂中混合，在催化剂作用下，进行第三聚合反应，得到‑NCO基封端的聚氨酯预聚体。在本发明中，所述聚乙二醇、
二异氰酸酯、有机溶剂和催化剂的成分与前文方法一中相同，这里不再赘述。在本发明中，
所述聚乙二醇和二异氰酸酯的摩尔比优选为1～5：1～8，更优选为2～3:1～6；所述有机溶
剂的用量优选为聚乙二醇和二异氰酸酯总质量的50～150％，更优选为80～100％；所述催
化剂的用量优选为聚乙二醇和二异氰酸酯总质量的0.3～1.0％，更优选为0.5～0.8％。在
本发明中，所述第三聚合反应的温度优选为75～100℃，更优选为80～85℃；所述第三聚合
反应的时间优选为3～6h，更优选为3～5h。

[0057] 得到‑NCO基封端的聚氨酯预聚体后，本发明优选将所述‑NCO基封端的聚氨酯预聚体和含C＝C双键的丙烯酸酯类单体、阻聚剂混合，进行第四聚合反应，得到含有C＝C双键的
聚氨酯。在本发明中，所述含C＝C双键的丙烯酸酯类单体和阻聚剂的成分、用量与前文方法
一中相同，这里不再赘述。

[0058] 在本发明中，所述第四聚合反应的温度优选为75～100℃，更优选为85～90℃；所述第四聚合反应的时间优选为2～5h，更优选为3～4h。

[0059] 得到含有C＝C双键的聚氨酯后，本发明优选将所述含有C＝C双键的聚氨酯和第二类亲水扩链剂混合，进行扩链反应，得到含有C＝C双键的亲水性聚氨酯。在本发明中，所述
第二类亲水扩链剂优选为2‑[(2‑氨基乙基)氨基]乙磺酸钠盐；所述第二类亲水扩链剂的添
加量优选为含有C＝C双键的聚氨酯中固体质量的1～8％，更优选为3～5％。在本发明中，所
述含有C＝C双键的聚氨酯和第二类亲水扩链剂的混合方法优选包括：将所述第二类亲水扩
链剂滴加至所述含有C＝C双键的聚氨酯中。在本发明中，所述滴加的速度优选为0.5～
10mL/min，更优选为1～7mL/min。

[0060] 在本发明中，所述扩链反应的温度优选为30～45℃，更优选为40℃；所述扩链反应的时间优选为0.5～1.5h，更优选为1h。本发明通过扩链反应将亲水基团引入水性聚氨酯分
子中。

[0061] 本发明在所述扩链反应后，优选将所得体系干燥，得到含有C＝C双键的亲水性聚氨酯。在本发明中，所述干燥的温度优选为50～60℃，时间优选为18～24h。

[0062] 本发明提供的水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂的制备原料包括含有C＝C双键的硅溶胶。在本发明中，所述含有C＝C双键的硅溶胶的固含量为20～50％，优选为25～40％；所
述含有C＝C双键的硅溶胶中的颗粒粒径优选为15～100nm，更优选为30～80nm。在本发明
中，所述含有C＝C双键的硅溶胶的制备方法，优选包括以下步骤：将含C＝C双键的硅烷偶联
剂和正硅酸乙酯溶于含水溶剂中，调节pH值至3～4，进行水解反应，得到含有C＝C双键的硅
溶胶。

[0063] 在本发明中，所述含C＝C双键的硅烷偶联剂优选为KH‑570、A‑174、Z‑603、KBM‑503中的一种或几种，当所述含C＝C双键的硅烷偶联剂包括多种时，本发明对各硅烷偶联剂的
配比没有特殊要求，任意配比均可。在本发明中，所述含C＝C双键的硅烷偶联剂和正硅酸乙
酯的质量比优选为1:0.1～1，更优选为1:0.5。

[0064] 在本发明中，所述含水溶剂优选为水和乙醇的混合物，水和丙酮的混合物，水、乙醇和丙酮的混合物。在本发明中，当所述含水溶剂为水和乙醇的混合物时，所述水和乙醇的
质量比优选为1：1～100；当所述含水溶剂为水和丙酮的混合物时，所述水和丙酮的质量比
优选为1：1～100；当所述含水溶剂为水、乙醇和丙酮的混合物时，所述水、乙醇和丙酮的质
量比优选为1：1～100：1～50。

[0065] 在本发明中，所述调节pH值至3～4采用的试剂优选为盐酸，本发明对所述盐酸的浓度没有特殊要求，采用本领域技术人员常用的盐酸浓度均可。本发明将体系的pH值调节
为3～4能够促进硅氧烷的水解。

[0066] 在本发明中，所述水解反应的温度优选为室温，所述水解反应的时间优选为0.5～3h。本发明在所述水解反应过程中，硅氧烷发生水解，释放出羟基。

[0067] 本发明在所述水解反应后，优选将所得体系升温至40～60℃保温5～8h，得到含有C＝C双键的硅溶胶。本发明在所述保温过程中，硅羟基缩合形成纳米硅溶胶。

[0068] 本发明提供的复合防雾剂的制备原料包括溶剂。在本发明中，所述溶剂优选为乙醇、水和丙酮中的一种或几种，当所述溶剂为乙醇、水和丙酮的混合物时，所述乙醇、水和丙
酮的质量比优选为0.1～1：0.05～1：0～0.5。本发明利用溶剂充分分散所述含有C＝C双键
的亲水性聚氨酯，得到聚合物分散体。

[0069] 在本发明中，所述含有C＝C双键的亲水性聚氨酯、含有C＝C双键的硅溶胶和溶剂的质量比为5～15:0.5～5:80～95，优选为8～10:2～5:90～92。

[0070] 本发明提供的复合防雾剂的制备原料还包括紫外光引发剂，所述紫外光引发剂的质量优选占水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂总质量的1～1.5％。本发明添加紫外光引发剂
后，在紫外辐照条件下，复合防雾剂中的亲水性聚氨酯和硅溶胶之间也会形成交联结构，能
够进一步提高涂膜的耐磨性和防雾效果持久性。在本发明中，所述紫外光引发剂优选为二
苯甲酮、2‑羟基‑4'‑(2‑羟乙氧基)‑2‑甲基苯丙酮、2‑羟基‑甲基苯基丙烷‑1‑酮、1‑羟基环
已基苯基甲酮和邻苯甲酰苯甲酸甲酯中的一种或几种，当所述紫外光引发剂包括多种时，
本发明对各紫外光引发剂的配比没有特殊要求，任意配比均可。

[0071] 本发明提供的复合防雾剂的制备原料优选还包括功能助剂，所述功能助剂优选包括润湿剂、分散剂、流平剂和消泡剂中的一种或几种。在本发明中，所述功能助剂优选为润
湿剂、分散剂、流平剂和消泡剂，所述润湿剂、分散剂、流平剂和消泡剂与防雾剂的质量比分
别优选为0.1～1.5％、0.1～1.5％、0.1～2.0％和0～3.0％，更优选为0.3～1.0％、0.5～
1.0％、0.2～1.0％和0.2～2.0％。

[0072] 本发明提供了上述技术方案所述水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂的制备方法，包括以下步骤：

[0073] 将含有C＝C双键的亲水性聚氨酯和溶剂混合，得到聚合物分散体；

[0074] 将所述聚合物分散体、含有C＝C双键的硅溶胶和紫外光引发剂混合，得到水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂。

[0075] 本发明将含有C＝C双键的亲水性聚氨酯和溶剂混合，得到聚合物分散体。本发明对所述混合的具体工艺没有特殊限定，所述含有C＝C双键的亲水性聚氨酯均匀分散在溶剂
中即可。

[0076] 得到聚合物分散体后，本发明将所述聚合物分散体、含有C＝C双键的硅溶胶和紫外光引发剂混合，得到水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂。本发明优选先将所述聚合物分散体
和含有C＝C双键的硅溶胶混合，然后再与紫外光引发剂混合。

[0077] 在本发明中，所述聚合物分散体和含有C＝C双键的硅溶胶的混合方式优选为：在搅拌条件下，将所述含有C＝C双键的硅溶胶滴加至所述聚合物分散体中。在本发明中，所述
搅拌的速度优选为100～300r/min，所述滴加的速率优选为0.5～2.0mL/min。本发明采用滴
加的方式混合能够将聚合物分散体和硅溶胶充分混合。

[0078] 在本发明中，当所述复合防雾剂的制备原料包括功能助剂时，本发明优选在所述聚合物分散体、含有C＝C双键的硅溶胶和紫外光引发剂混合后，向所得体系中加入功能助
剂。在本发明中，当所述功能助剂包括多种时，本发明对各功能助剂的添加顺序没有特殊要
求。

[0079] 在本发明中，所述水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂的外观为微黄色透明液体或微黄色半透明液体。

[0080] 本发明还提供了上述技术方案所述水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂在防雾产品中的应用。在本发
明中，所述防雾产品优选包括镜子、眼镜、护目镜、各类镜头、汽车玻璃或后视镜。

[0081] 在本发明中，所述应用优选包括以下步骤：将所述水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂涂覆于待处理基体表面，自然晾干，形成涂膜。在本发明中，所述待处理基体优选包括玻璃、
聚苯乙烯、PET、PVC或PMMA。在本发明中，所述涂覆的方式优选包括喷涂或擦涂；所述涂覆量
2
优选为0.01～0.10g/cm。

[0082] 本发明优选在所述自然晾干后，将所得膜层进行紫外辐照，得到涂膜。在本发明2
中，所述紫外辐照的功率优选为2mW/cm，所述紫外辐照的时间优选为30min。

[0083] 在本发明中，所述涂膜的厚度优选为1～20μm，所述涂膜的外观为均匀透明的薄膜。

[0084] 下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实
施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属
于本发明保护的范围。

[0085] 实施例1

[0086] 将0.03mol聚乙二醇PEG‑1000、0.05mol二苯基甲烷‑4,4'‑二异氰酸酯(MDI)、0.005mol 1,2‑二羟基‑3‑丙磺酸钠(DHPA)和0.005mol二羟甲基丁酸(DMBA)混合，加入30g
溶剂N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)，加入0.15g铋类催化剂(具体为BCAT‑E20CX)催化，在80℃条
件下进行聚合反应5h，得到‑NCO基封端的聚氨酯预聚体；再加入0.06mol甲基丙烯酸羟乙
酯，0.05g对苯二酚阻聚，在85℃条件下进行聚合反应3h封端，反应结束后，在50℃条件下干
燥24h，得到含有C＝C双键的亲水性聚氨酯；

[0087] 将20g硅烷偶联剂KH‑570和10g正硅酸乙酯混合，以10g水和60g乙醇为溶剂，采用盐酸调节pH值至3～4，室温条件下水解1.5h，然后升温至60℃保温6h，得到含有C＝C双键的
硅溶胶；所述硅溶胶的固含量为30％，颗粒粒径为30～80nm；

[0088] 将所述含有C＝C双键的亲水性聚氨酯、乙醇和水以8：85：7的质量比混合均匀，形成透明的聚合物分散体；将所述含有C＝C双键的硅溶胶在搅拌条件下逐滴加入上述聚合物
分散体中，聚合物分散体与含有C＝C双键的硅溶胶的质量比为100：2；

[0089] 再向所得体系中加入1.5wt％的紫外光引发剂2959、0.3wt％的流平剂BYK‑333，并搅拌均匀，得到水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂。

[0090] 所述水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂为微黄色透明液体；

[0091] 将所述水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂涂覆在玻璃表面，涂覆量为0.02～0.08g/2
cm，自然干燥10～30min(温度：10～20℃，湿度：30～65％)，得到均匀透亮的涂膜。

[0092] 实施例2

[0093] 将0.01mol聚乙二醇PEG‑1000、0.01mol聚乙二醇PEG‑400和0.015mol异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)混合，加入20g溶剂N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)，加入0.10g铋类催化剂(具体
为BCAT‑E20CX)催化，在85℃条件下进行聚合反应5h，得到‑NCO基封端的聚氨酯预聚体；再
加入0.02mol甲基丙烯酸羟乙酯，0.05g对苯二酚阻聚，在85℃条件下进行聚合反应3h封端；
冷却至室温，将0.002mol 2‑[(2‑氨基乙基)氨基]乙磺酸钠盐溶液(溶剂是水，浓度是50％)
30min内逐滴加入，后升温至40℃扩链反应1h，将亲水基团引入水性聚氨酯分子；反应结束
后，在50℃条件下干燥24h，得到含有C＝C双键的亲水性聚氨酯；

[0094] 将20g硅烷偶联剂KH‑570和10g正硅酸乙酯混合，以10g水和60g乙醇为溶剂，采用盐酸调节pH值至3～4，室温条件下水解1.5h，然后升温至60℃保温6h，得到含有C＝C双键的
硅溶胶；所述硅溶胶的固含量为30％，颗粒粒径为30～80nm；

[0095] 将所述含有C＝C双键的亲水性聚氨酯、乙醇和水以10：85：5的质量比混合均匀，形成透明的聚合物分散体；将所述含有C＝C双键的硅溶胶在搅拌条件下逐滴加入上述聚合物
分散体中，聚合物分散体与含有C＝C双键的硅溶胶的质量比为100：5；

[0096] 再向所得体系中加入1wt％的紫外光引发剂2959、0.3wt％的流平剂BYK‑333，并搅拌均匀，得到水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂。

[0097] 所述水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂为微黄色半透明液体；

[0098] 将所述水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂涂覆在玻璃表面，涂覆量为0.02～0.0.8g/2
cm，自然干燥10～25min(温度：10～20℃，湿度：30～65％)，得到均匀透亮的涂膜。

[0099] 测试例1

[0100] 图1为本发明提供的水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂的成膜及防雾化机理示意图，由图1可以看出，随着溶剂的挥发，聚氨酯‑硅溶胶乳胶粒子间形成物理缠结，最后形成完整
的聚合物薄膜；由于含有C＝C双键的亲水性聚氨酯中包含离子型的亲水基团和非离子型的
亲水链段，水蒸气能够快速与涂膜接触并迅速在膜表面铺展，通过这种方式防止小水珠的
产生，从而获得防雾化效果。

[0101] 测试例2

[0102] 将本发明实施例1制备的水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂滴加于基材表面，使基材充分均匀润湿，常温干燥，得到涂膜，所得涂膜的透明性能及耐棉质纱布擦拭的性能检测结
果如图2所示；

[0103] 其中，透明性能如图2中最上面的图所示，玻璃和聚苯乙烯(PSt)基材上涂覆复合防雾剂后的透明性没有明显的影响，衬于下方的文字清晰可见；

[0104] 耐磨性能的检测以棉质纱布负重擦拭，使用设备为摩擦试验机，相关信息及检测结果详见表1。

[0105] 表1耐磨性能检测结果

[0106] 编号 1# 2#基材 玻璃 聚苯乙烯
负重 500g 100g
摩擦次数 1200次，涂膜无异常 500次，涂膜无异常
摩擦后防雾效果 无异常 无异常

[0107] 由表1可以看出，采用本发明提供的水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂形成的涂膜具有良好的耐磨性能。

[0108] 测试例3

[0109] 将实施例2制备的水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂涂覆在PSt表面，涂覆量为0.45g～0.55g，常温晾干，得到的涂膜记为未经UV固化样品；

[0110] 将所述未经UV固化样品置于紫外辐照下30min，紫外辐照的功率为2mW/cm2，得到的涂膜记为经UV固化样品；

[0111] 将所述未经UV固化样品和经UV固化样品分别置于60℃水蒸气上方，观察接触水蒸气初期(30s内)及表面起雾情况的变化过程，检测结果如表2和图3所示：

[0112] 表2防雾性能测试结果

[0113]

[0114] 由表2和图3可以看出，未经UV固化样品在接触水蒸气初期(30s内)防雾效果良好，表面无雾气，无水滴，均匀透明；3min后出现大水滴，无雾气，状态保持到接近60min时，出现
雾点，并不断扩大；90min后1/3的面积出现雾点；经UV固化样品在接触水蒸气的初期(30s
内)表面出现水滴并能够迅速铺展，初期防雾效果较固化前的涂膜有所下降，因固化后分子
形成交联网络，分子链的运动范围受到限制；10min至4h内膜表面有大液滴，无雾气，状态保
持到接近约5h后出现雾点，并不断扩大；6h后1/3的面积出现雾点；涂膜充分被润湿后透明
度良好；与UV固化前的涂膜相比，防雾化效果持续时间有明显的增加。

[0115] 图4为本发明实施例2制备的水性聚氨酯‑硅溶胶复合防雾剂在玻璃、眼镜上的防雾性能效果图；具体的测试方法为：将复合防雾剂以擦涂方式均匀涂覆于基材表面，并自然
晾干后置于60℃水浴上方，观察起雾现象。由图4可以看出涂覆有防雾剂的镜片和玻璃防雾
效果明显，保持透明状态；未涂覆部分出现明显的水珠并显著影响基材的透明性。

[0116] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应
视为本发明的保护范围。