【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于光熱親水薄膜，涉及一種具有光熱防霧除霧性能的透明親水薄膜及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、表面起霧是一種發(fā)生在大氣露點(diǎn)附近或以下的普遍現(xiàn)象，由水汽凝結(jié)形成的微小水滴引起。這些水滴會(huì)造成多重光線折射，導(dǎo)致嚴(yán)重的視力模糊和光學(xué)透明度下降，對(duì)窗戶、擋風(fēng)玻璃和眼鏡等表面造成嚴(yán)重影響。
2、為了減少起霧帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，目前最先進(jìn)的方法主要是改變表面潤(rùn)濕性，以改變表面與水滴之間的相互作用。制造低潤(rùn)濕性的疏水表面可以增強(qiáng)水滴與基底之間的排斥力，但只能有效地通過(guò)重力去除大于臨界尺寸(>10μm)的液滴，盡管誘導(dǎo)防霧期可能非常短暫，但仍不可避免。而制造高潤(rùn)濕性的親水表面可以促進(jìn)凝結(jié)的水滴迅速擴(kuò)散成均勻的水膜，通過(guò)體積膨脹來(lái)吸收水分。然而，透明度和反復(fù)干燥-膨脹循環(huán)過(guò)程中穩(wěn)定性難以維持。即使取消了防霧誘導(dǎo)期，重力、運(yùn)動(dòng)和污染物等因素也會(huì)損壞水膜，導(dǎo)致圖像嚴(yán)重失真。要滿足實(shí)際應(yīng)用要求，關(guān)鍵問(wèn)題在于微觀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)。邱東發(fā)表的“effectiveantifogging?coating?from?hydrophilic/hydrophobic?polymer?heteronetwork”(advanced?science?2022,9,2200072)通過(guò)結(jié)合親水/疏水異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)提高界面穩(wěn)定性，但制備方法相對(duì)復(fù)雜，而且必須仔細(xì)考慮親水/疏水成分的兼容性。
3、將光能轉(zhuǎn)化為熱能的主動(dòng)防霧技術(shù)被認(rèn)為是合適的解決策略，與電加熱等傳統(tǒng)方法相比，該技術(shù)運(yùn)營(yíng)成本低、無(wú)化學(xué)污染，非常符合可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。然而，光熱薄膜的制造
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的就是為了克服上述現(xiàn)有親水/疏水表面以及電加熱對(duì)防霧的效果存在一定的局限性等缺陷而提供一種主動(dòng)/被動(dòng)相結(jié)合的具有光熱防除霧性能的透明親水薄膜及其制備方法。
2、本專利技術(shù)的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
3、本專利技術(shù)一方面提供一種具有光熱防霧除霧性能的透明親水薄膜，所述的透明親水薄膜由復(fù)合薄膜溶液經(jīng)成膜處理得到。
4、所述的復(fù)合薄膜溶液中包括聚乙烯醇、磺酸基聚合物、銫鎢青銅納米粒子和去離子水，各成分的質(zhì)量百分比如下：
5、聚乙烯醇：磺酸基聚合物：銫鎢青銅納米粒子：去離子水＝1：0.05～0.2：0.005～0.02：10～40。
6、所述的磺酸基聚合物為磺化的聚芳醚，磺化度ds為1.0～2.0，磺化的聚芳醚包括磺化的聚芳醚砜、磺化的聚芳醚酮、磺化的雜萘聯(lián)苯聚芳醚中的一種，其具體結(jié)構(gòu)分別如下：
7、磺化的聚芳醚砜的結(jié)構(gòu)式為：
8、
9、磺化的聚芳醚酮的結(jié)構(gòu)式為：
10、磺化的雜萘聯(lián)苯聚芳醚的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)式為：
11、其中：
12、ar1和ar3為雙鹵單體的主體結(jié)構(gòu)，ar1和ar3相同或不同，是下列結(jié)構(gòu)中的任意一種或幾種：
13、
14、ar2為雙酚單體的主體結(jié)構(gòu)，是下列結(jié)構(gòu)中的任意一種或幾種：
15、
16、r1、r3和r4是氫、鹵素取代基、苯基、苯氧基、含有至少1個(gè)碳原子的直鏈烷基、含有至少1個(gè)碳原子的帶支鏈的烷基或含有至少1個(gè)碳原子的帶支鏈的烷氧基，r1、r3和r4的結(jié)構(gòu)相同或不同，r2為磺酸基。
17、所述的磺化的聚芳醚優(yōu)選磺化的雜萘聯(lián)苯聚芳醚，包括磺化的雜萘聯(lián)苯聚芳醚砜、磺化的雜萘聯(lián)苯聚芳醚酮、磺化的雜萘聯(lián)苯聚芳醚砜酮、磺化的雜萘聯(lián)苯聚芳醚腈酮中的一種或多種。
18、本專利技術(shù)另一方面提供上述透明親水薄膜的制備方法，所述的制備方法包括如下步驟：
19、步驟1，將聚乙烯醇溶于去離子水中，再添加磺酸基聚合物，攪拌混合后加入銫鎢青銅納米粒子分散液，攪拌混合得到復(fù)合薄膜溶液。
20、步驟2，在基底表面將步驟1中的復(fù)合薄膜溶液成膜得到透明親水薄膜。
21、進(jìn)一步的，所述的成膜方式包括噴涂、刮涂和浸漬提拉法中的一種或幾種。
22、進(jìn)一步的，所述的基底為柔性基底或硬質(zhì)基底。
23、本專利技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)：本專利技術(shù)使用磺酸基聚合物能夠利用磺酸基和羥基之間的氫鍵相互作用構(gòu)建親水的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，尤其是雜萘聯(lián)苯聚芳醚材料中特殊的扭曲非共面結(jié)構(gòu)不僅能顯著增強(qiáng)界面穩(wěn)定性，還能增加分子自由體積，從而大幅提高其吸濕能力并延長(zhǎng)防霧時(shí)間。此外，雜萘聯(lián)苯聚芳醚材料和銫鎢青銅納米粒子之間的光熱協(xié)同作用不僅滿足高透明度且能夠?qū)ψ贤饩€/近紅外區(qū)域太陽(yáng)光高效吸收。本專利技術(shù)通過(guò)主動(dòng)光熱和被動(dòng)親水相結(jié)合的策略有效提高了長(zhǎng)期穩(wěn)定的防霧和除霧效果。
24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有如下有益效果：
25、(1)本專利技術(shù)使用磺酸基聚合物，利用其不同結(jié)構(gòu)的聚合物鏈段的磺酸基和羥基之間的氫鍵作用制備親水防霧薄膜，使其在現(xiàn)有防霧薄膜的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)了薄膜的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，尤其是磺化的雜萘聯(lián)苯聚芳醚材料具有扭曲非共平面結(jié)構(gòu)，可以在不改變薄膜厚度的情況下增大薄膜內(nèi)部分子自由體積，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的防霧效果；
26、(2)本專利技術(shù)在現(xiàn)有防霧親水薄膜的基礎(chǔ)上兼具光熱主動(dòng)防霧能力，在維持薄膜高透明度的同時(shí)，利用磺化的雜萘聯(lián)苯聚芳醚材料和銫鎢青銅納米粒子之間的光熱協(xié)同作用在太陽(yáng)光的紫外及近紅外區(qū)域具備優(yōu)異的吸收能力，可以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為熱能，升高表面溫度實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期有效的除霧及防霧，同時(shí)，本專利技術(shù)的這種主動(dòng)除霧能力環(huán)境依賴性低，在陰天或夜間，依然具有較好的除霧效果，具有很好的潛在應(yīng)用價(jià)值。
27、(3)本專利技術(shù)制備的主動(dòng)/被動(dòng)相結(jié)合的光熱親水薄膜，制備方法多樣化，可噴涂、刮涂和浸提等，工藝簡(jiǎn)單，操作便捷，適合于大面積大規(guī)模施工，易于在不同物體表面施工。
本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種具有光熱防霧除霧性能的透明親水薄膜，其特征在于，所述的透明親水薄膜由復(fù)合薄膜溶液經(jīng)成膜處理得到；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有光熱防霧除霧性能的透明親水薄膜，其特征在于，所述的磺酸基聚合物為磺化的聚芳醚，磺化度DS為1.0～2.0。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有光熱防霧除霧性能的透明親水薄膜，其特征在于，所述的磺化的聚芳醚包括磺化的聚芳醚砜、磺化的聚芳醚酮、磺化的雜萘聯(lián)苯聚芳醚中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有光熱防霧除霧性能的透明親水薄膜，其特征在于，磺化的雜萘聯(lián)苯聚芳醚的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)式為：
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種具有光熱防霧除霧性能的透明親水薄膜，其特征在于，所述的磺化的聚芳醚為磺化的雜萘聯(lián)苯聚芳醚，包括磺化的雜萘聯(lián)苯聚芳醚砜、磺化的雜萘聯(lián)苯聚芳醚酮、磺化的雜萘聯(lián)苯聚芳醚砜酮、磺化的雜萘聯(lián)苯聚芳醚腈酮中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有光熱防霧除霧性能的透明親水薄膜，其特征在于，所述的磺化的聚芳醚砜的結(jié)構(gòu)式為：
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有光熱防霧除霧性能
8.一種權(quán)利要求1-7任一所述的主動(dòng)/被動(dòng)相結(jié)合的具有光熱防除霧性能的透明親水薄膜的制備方法，所述的制備方法包括如下步驟：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種主動(dòng)/被動(dòng)相結(jié)合的具有光熱防除霧性能的透明親水薄膜的制備方法，所述的成膜方式包括噴涂、刮涂和浸漬提拉法中的一種或幾種。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種主動(dòng)/被動(dòng)相結(jié)合的具有光熱防除霧性能的透明親水薄膜的制備方法，所述的基底為柔性基底或硬質(zhì)基底。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種具有光熱防霧除霧性能的透明親水薄膜，其特征在于，所述的透明親水薄膜由復(fù)合薄膜溶液經(jīng)成膜處理得到；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有光熱防霧除霧性能的透明親水薄膜，其特征在于，所述的磺酸基聚合物為磺化的聚芳醚，磺化度ds為1.0～2.0。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有光熱防霧除霧性能的透明親水薄膜，其特征在于，所述的磺化的聚芳醚包括磺化的聚芳醚砜、磺化的聚芳醚酮、磺化的雜萘聯(lián)苯聚芳醚中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種具有光熱防霧除霧性能的透明親水薄膜，其特征在于，磺化的雜萘聯(lián)苯聚芳醚的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)式為：
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種具有光熱防霧除霧性能的透明親水薄膜，其特征在于，所述的磺化的聚芳醚為磺化的雜萘聯(lián)苯聚芳醚，包括磺化的雜萘聯(lián)苯聚芳醚砜、磺化的雜萘聯(lián)苯聚芳醚酮、...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：翁志煥，蹇錫高，張守海，王錦艷，劉程，陳友汜，張慈劍，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：大連理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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