透明材料防霧劑的研究

胡亞偉，焦其帥，楊芙麗

（河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程系，河北 石家莊 050026）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展，透明材料（如汽車擋風(fēng)玻璃、建筑物用玻璃、美容用鏡及眼鏡等） 在生活的各領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，方便了人們的生活。但在下雨天或者潮濕環(huán)境中，尤其在秋冬季，透明材料容易發(fā)生起霧現(xiàn)象。因?yàn)樗魵庠谙鄬?duì)狹小、封閉的空間里容易達(dá)到飽和狀態(tài)，在透明材料內(nèi)壁形成小水滴，光線遇到小水滴會(huì)產(chǎn)生散射妨礙觀察者現(xiàn)象，從而影響到透明材料的視線和透光率。目前已經(jīng)研究出了針對(duì)不同透明材料的不同防霧劑，是將防霧劑噴涂在容易起霧的內(nèi)壁上，凝結(jié)水在防霧膜的表面迅速擴(kuò)散，形成親水性的防霧膜，凝結(jié)水迅速在防霧膜的表面進(jìn)行擴(kuò)散，形成對(duì)觀察者視線影響不大的水膜，從而起到防霧作用。

本文綜述了不同透明材料防霧劑的研究現(xiàn)狀，并對(duì)防霧劑的發(fā)展前景作出了展望。

1 塑料防霧劑

目前，農(nóng)村塑料地膜與塑料大棚栽培憑借其獨(dú)特的種植優(yōu)勢,受到越來越多農(nóng)民的歡迎，被廣泛使用。但農(nóng)民面臨的問題是在塑料大棚與塑料地膜的使用過程中，地表溫度的上升會(huì)出現(xiàn)水蒸氣的凝結(jié)，細(xì)微的水霧和水滴會(huì)在塑料薄膜表面內(nèi)凝結(jié)，這層白色的水霧會(huì)導(dǎo)致塑料的透光率下降，影響了棚內(nèi)溫度的上升，及農(nóng)作物的生長，有時(shí)水滴滴落到農(nóng)作物葉子上會(huì)引起作物腐爛,導(dǎo)致減產(chǎn)。因此，如何預(yù)防和消除塑料薄膜出現(xiàn)水霧和水滴，是人們非常重視的一個(gè)問題。

目前使用的塑料以聚烯烴、聚氟乙烯居多，這些材料具有疏水性，因此當(dāng)濕度環(huán)境一定，外界溫度降到露點(diǎn)溫度以下時(shí)，容易發(fā)生霧化現(xiàn)象，導(dǎo)致材料表面模糊不清，透光率也隨之變差。制備時(shí)可考慮加入一些具有光催化性能的物質(zhì)或高分子、表面活性劑，或通過改變材料結(jié)構(gòu)使其具有防霧效果。含氟表面活性劑因其表面張力小，位阻小，可用氟原子全部或者部分取代碳?xì)浔砻婊钚詣┯H油基中的氫原子可制備此類含氟表面活性。此類表面活性劑的高表面活性可明顯降低水的表面張力，防霧效果非常顯著。

納米微粒由于具有許多特殊的性能，常常被加入到塑料制品中起到很好的防霧效果。羅茂鮮等人采用納米SiOx 與防霧劑的質(zhì)量比1∶100，均漿機(jī)剪切分散線速度15.6 m/s，均漿機(jī)剪切分散時(shí)間120 s，超聲波分散時(shí)間1 800 s 的條件下制備了一種新型噴涂式納米SiOx 復(fù)合防霧劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，因納米SiOx 粒子的橋梁作用，復(fù)合防霧劑樣品防霧效果明顯增強(qiáng)。

納米氧化鑭因其自身顆粒小、比表面積大、活性高,因此將其加入到防霧劑中，可以起到很好的分散、黏附作用,并可延長防霧時(shí)間。熊麗萍等人采用La2O3、乙醇、乙二醇、10%的DBS、異丙醇、水通過實(shí)驗(yàn)制備了一種新型氧化鑭玻璃防霧劑，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證該防霧劑可直接涂敷于汽車、家庭浴室鏡面等玻璃表面，具有良好的分散性和附著性、防霧時(shí)間長、無毒、廉價(jià)等特點(diǎn)，且使用方便，保存期長,同時(shí)對(duì)玻璃表面還有清潔作用。

超細(xì)二氧化鈦（TiO2） 顆粒具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定性好、催化性能好、無毒、價(jià)廉易得而受到廣大學(xué)者的青睞。當(dāng)紫外光照射二氧化鈦時(shí)，價(jià)電子就會(huì)被激發(fā)，從而會(huì)生成成對(duì)的電子與空穴，產(chǎn)生相應(yīng)的羥基或過氧離子。氧空位吸附空氣中解離的水，從而實(shí)現(xiàn)了表面親水化。洪東銀等通過浸蝕多孔鋁模板制備制備了二氧化鈦薄膜。實(shí)驗(yàn)表明此薄膜無紫外光激發(fā)，就表現(xiàn)出良好的親水性。

2 玻璃防霧劑

在日常生活與工業(yè)生產(chǎn)中玻璃有著非常廣泛的用途。但在寒冷的冬季，玻璃內(nèi)外會(huì)出現(xiàn)一定的溫差，且溫差會(huì)隨著天氣溫度的降低而越發(fā)明顯。從而，溫度低一側(cè)水分的飽和蒸汽壓比周圍環(huán)境的蒸汽壓低時(shí)，水汽就會(huì)以微小水珠的形式在玻璃內(nèi)側(cè)聚集成霧，光線穿過露珠時(shí)會(huì)發(fā)生漫射現(xiàn)象，從而對(duì)玻璃的透光率造成了顯著的影響。無論是冬天汽車擋風(fēng)玻璃、建筑物的玻璃、鏡子，還是人們佩戴的眼鏡、醫(yī)用玻璃器械發(fā)生霧化都會(huì)給行車、工作、生活帶來很大的不便，甚至?xí)a(chǎn)生難以預(yù)料的嚴(yán)重后果。人們采用了很多方法來預(yù)防霧化問題,防霧劑是最常見方法。防霧劑中的表面活性劑可明顯降低水的表面張力，使水在玻璃表面形成一層均勻透明的薄膜,從而起到防霧的作用。

關(guān)于玻璃防霧劑的研究最早是將表面活性劑類物質(zhì)涂覆在玻璃表面上，從而使玻璃的表面性質(zhì)發(fā)生改變，使霧氣接觸玻璃后沒有水滴生成，而是生成了一層均勻透明的水膜，達(dá)到防霧目的。表面活性劑類的防霧劑可制備過程比較簡單，但因水分在玻璃表面凝結(jié)，易導(dǎo)致表面活性劑的流失，故此類防霧劑防霧效果持續(xù)時(shí)間較短。

王萬森等通過實(shí)驗(yàn)采用乙醇、丙二醇、三乙醇胺、氯化鈉、吐溫-80 水為原料，在60～70 ℃下攪拌，冷卻至室溫后加入苯甲酸鈉和香精，制備得到防霧劑。此防霧劑原料價(jià)廉易得，成本低，無毒，防霧時(shí)間可持續(xù)4 d。

一種新型防霧劑——高分子膜型防霧劑發(fā)展起來，此類防霧劑可改善表面活性劑類防霧劑持續(xù)時(shí)間短的不足。高分子膜型防霧劑是通過涂覆在玻璃表面的一層親水性的高分子薄膜把水分子進(jìn)行吸附，這樣玻璃表面就不會(huì)有水滴生成，從而起到防霧的作用。應(yīng)用較多的是親水性丙烯酸酯類防霧涂料、有機(jī)聚硅氧烷防霧劑和聚氧乙烯多元醇類防霧劑等。親水性丙烯酸酯類防霧劑利用樹脂涂層的吸水性能，吸收表面凝聚的水分，材料的反射性與透光率不受影響，從而達(dá)到防霧的目的。

于潔等稱取一定比例的甲基丙烯酸，甲基丙烯酸β-羥乙酯，乙二醇單甲醚和過氧化二苯甲酰混合，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，于一定的溫度進(jìn)行攪拌，反應(yīng)一段時(shí)間后加入少量的過氧化二苯甲酰和二乙烯基苯作為增強(qiáng)劑，制備了一種廉價(jià)的防霧涂料。

Albert J 等在六甲基環(huán)三硅與氧烷脂族醇的混合液中加入表面活性劑，再加入水進(jìn)行稀釋，即可制得有機(jī)聚硅氧烷涂覆組合物。

Kawasaki 等在90～95 ℃時(shí)，將一定量皂化完全的聚乙烯醇（平均分子量等于1 700） 和水溶解后，加入適量的有機(jī)硼化合物，攪拌1 h 后即可制得透明聚氧乙烯多元醇類防霧劑。

3 結(jié)語

透明材料防霧劑的研究呈現(xiàn)多元化發(fā)展的態(tài)勢，不同的方法制備出的防霧劑有不同的功效和特點(diǎn)，但如何使防霧劑防霧效果好、持續(xù)時(shí)間長、適合范圍廣、原料廉價(jià)易得、對(duì)人體無害、使用方便仍是研究者解決的關(guān)鍵問題。