专利摘要

本发明涉及一种镜片长效防雾硅基凝胶防雾剂及其制备方法和应用，该防雾剂由硅基溶胶溶液和长链多糖/氨基分子交联溶液组成，其中：硅基溶胶溶液包括：正硅酸四乙酯、环五聚三甲基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷交联聚合物、有机溶剂；长链多糖/氨基分子交联溶液包括：去离子水、多糖分子、聚乙烯醇、氨基分子表面活性剂、光催化附着剂氧化铈。本防雾溶胶中的硅溶胶与亲水性多糖分子和氨基分子交联形成刚性中心和软性长链的核壳结构，促使水滴通过毛细作用均匀迅速的扩展整个表面，达到吸湿和防雾效果，长链多糖/氨基分子作为封端剂抑制表面活性剂挥发，引入氧化铈增加硅溶胶表面吸附力，克服原有水性防雾涂膜因附着力差导致透光性差的问题。

权利要求

1.一种镜片长效防雾硅基凝胶防雾剂，其特征在于，由硅基溶胶溶液和长链多糖/氨基分子交联溶液组成，其中：

所述硅基溶胶溶液包括以下组分及重量份含量：正硅酸四乙酯2~6 wt%、环五聚三甲基硅氧烷3~15 wt%、聚二甲基硅氧烷交联聚合物1~10 wt%、有机溶剂25~55%和余量去离子水；

所述长链多糖/氨基分子交联溶液包括以下组分及重量份含量：多糖分子4~10 wt%、聚乙烯醇1~5 wt%、氨基分子表面活性剂4~10 wt%、光催化附着剂氧化铈1~3 wt%和余量去离子水；

所述多糖分子为葡萄醛酸-N-乙硫氨基葡糖、蜂蜜、蜂胶、硫酸软骨素、植物水解胶原蛋白、黄原胶的一种或多种混合物。

2.根据权利要求1所述的一种镜片长效防雾硅基凝胶防雾剂，其特征在于，所述有机溶剂为体积比为1~5：1的乙醇与异丙醇的混合溶液。

3.根据权利要求1所述的一种镜片长效防雾硅基凝胶防雾剂，其特征在于，所述氨基分子表面活性剂为三(4-氨基苯基)胺、两性基乙酸钠两性离子表面活性剂或烷基氧化胺中的一种或多种混合物。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种镜片长效防雾硅基凝胶防雾剂，其特征在于，所述硅基溶胶溶液的体积为硅基溶胶溶液与长链多糖/氨基分子交联溶液混合液整体体积的2-6％。

5.一种如权利要求1所述的一种镜片长效防雾硅基凝胶防雾剂的制备方法，其特征在于，

所述硅基溶胶溶液的制备方法为：将正硅酸四乙酯加入到有机溶剂中，并调节混合后液体的pH至1-3，然后加环五聚三甲基硅氧烷和聚二甲基硅氧烷交联聚合物，余量去离子水补足100%，并搅拌均匀，在暗处静置，即得到硅基溶胶溶液；

所述长链多糖/氨基分子交联溶液的制备方法为：将多糖分子、聚乙烯醇加入去离子水中配置A溶液，向A溶液中加入氨基分子表面活性剂，加入光催化附着剂氧化铈，并调节混合后液体的pH值至4- 5，搅拌均匀，即得到长链多糖/氨基分子交联溶液。

6.根据权利要求5所述的一种镜片长效防雾硅基凝胶防雾剂的制备方法，其特征在于，利用0.01-0.5mol/L的柠檬酸水溶液调节混合后液体的pH值。

7.如权利要求1所述的一种镜片长效防雾硅基凝胶防雾剂的应用，其特征在于，将所述硅基溶胶溶液与所述长链多糖/氨基分子交联溶液混合后，涂覆在镜片上，获得持久防雾涂膜。

8.根据权利要求7所述的一种镜片长效防雾硅基凝胶防雾剂的应用，其特征在于，所述防雾剂涂覆在镜片上具体步骤为：

（1）清洗镜片，并干燥；

（2）利用涂覆技术在镜片上涂覆防雾剂，并在室温下干燥镜片；

（3）在高温下对镜片表面涂膜进行热固化。

9.根据权利要求8所述的一种镜片长效防雾硅基凝胶防雾剂的应用，其特征在于，对镜片的清洗方式为：将镜片放入乙醇溶液中通过超声波清洗，清洗的时间为5-10分钟；对镜片干燥处理的方法为：吹风机吹干或在无尘环境中以40-80℃的温度将镜片烘干；镜片在热固化过程中所处的温度范围为60 - 90℃。

说明书

技术领域

本发明属于表面涂覆盖改性材料技术领域，具体涉及一种镜片长效防雾硅基凝胶防雾剂及其制备方法和应用。

背景技术

2019年末爆发的新型冠状病毒引发的肺炎疫情导致当下医护资源和防护物资极为紧缺，同时该病毒传播途径和机理还未完全揭示，导致奋战在一线的医护、执勤人员需要长时间穿戴口罩、护目镜和防护服。目前的商用具有防雾性能的护目镜连续使用1小时以上极易起雾，不同程度地影响使用者的视觉功能，严重时导致使用者不能视物而丧失作业能力。医护人员反馈：穿上沉重的防护服装备，最大的障碍是护目镜容易雾化，戴上不到2分钟眼前已经是一片模糊，感觉瞬间成为一个上千度近视，以至于频发视野模糊不清导致工作效率低下和错误率攀升。

镜片起雾的原因实质是眼窗区域内存在的温/热湿气体在相对较冷的镜片表面上出现的水汽凝结现象。当前，防雾涂层通常有亲水和疏水两类。亲水性防雾涂层就是在材料的表面涂布一层亲水涂层，改善基材表面的湿润状态，使其与水滴的接触角趋于0°时，水汽在基材表面高度铺展，形成均匀的水膜，减少了光线的漫射从而提高透明度,而获得防雾效果；而疏水型防雾涂层是在基材表面添加一层低表面能的疏水材料，使其表面接触角增大，吸附的微小液滴滚动并形成大的液滴，液滴在重力等外力的作用下从镜片表面脱落。这类低表面能的疏水材料往往是由有机物构成，如硬脂酸、油脂、氟硅烷和碳化氟类物质等。这些油脂类疏水涂层材料与基体间的结合力主要依靠范德华力，因而涂层不耐磨损和溶剂侵蚀，同时严重降低基体的透明性。含有硅烷基团的疏水材料的防雾涂层会与基体材料可形成一定的化学键键合，结合强度较高，但遇到大量水汽时仍然会出现雾化现象，并且这类薄膜合成工艺复杂，造价较高。

亲水性防雾涂层主要分为表面活性剂防雾剂、无机溶胶亲水性防雾涂层以及有机高分子亲水性防雾涂层。常用的防雾剂有烷基苯磺酸、烷基内铵盐、内磺酸等。但是这些防雾喷剂不适用于需要长时间服役的环境，因为其不耐擦拭，不耐溶剂且其防雾效果会随着水分的挥发而流失。无机亲水防雾涂层往往是依赖无机醇盐的水解缩合或者无机离子构筑成物理吸附堆积或者化学键合的三维网络成膜。这一类防雾涂层可以分为硅Si、钛Ti溶胶和其他金属氧化物纳米溶胶两大类。其中金属氧化物溶胶存在最终涂层产物为有色膜层，不适用于透明基体防雾。

总体而言，采用中低温喷涂或者室温涂敷后高温加热工艺获得的防雾涂层/镀膜可以获得良好的界面结合，但透明性和防雾性能有待提高，且工艺流程复杂，对镜片材料的耐热温度和几何形态要求高。高分子液体防雾剂和防雾清洁布可满足短时防雾需求，其中一些挥发溶剂长期使用存在健康风险。当前防护物资急需开发一种能够兼具长效防雾和涂敷简单灵活的安全涂膜室温制备工艺。水性防雾涂层材料应能够迅速吸收水汽或铺展成均匀的水膜，水汽吸附后的可逆性、饱和容量、透明性和挥发速率等对防雾性能和耐用性尤为关键。

目前在售防雾产品和防雾专利主要包括眼镜镜片防雾湿巾和汽车挡风玻璃防雾喷剂两大类。其中眼镜镜片的防雾湿巾是含有乙醇和皂酯类有机溶剂负载到无纺布上，因为溶剂挥发速度快，其防雾时间在2-6小时，并且均为一次性使用，成本高。商用车窗防雾喷剂可达到3天以上防雾效果的配方中均含有纳米颗粒，这种类型的防雾喷剂不适合医护人员护目镜/眼镜防雾，尤其是在连续穿戴10个小时以上的生化服的防疫人员。因为相对密闭空间，护目镜表面的防雾膜中纳米颗粒会被呼吸道吸入沉积肺部，导致肺部纤维化或者石化；或者通过皮肤自由穿过细胞膜与人体蛋白质、细菌和病毒发生相互作用，存在极高的引发潜疾病风险。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种镜片长效防雾硅基凝胶防雾剂及其制备方法和应用，提供安全、长效防雾功能，制备方法成本低、工艺简单灵活，可重复性高且不受环境和场地限制。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种镜片长效防雾硅基凝胶防雾剂，由硅基溶胶溶液和长链多糖/氨基分子交联溶液组成，其中：

所述硅基溶胶溶液包括以下组分及重量份含量：正硅酸四乙酯2～6wt％、环五聚三甲基硅氧烷3～15wt％、聚二甲基硅氧烷交联聚合物1～10wt％、有机溶剂 25～55％和余量去离子水；

所述长链多糖/氨基分子交联溶液包括以下组分及重量份含量：多糖分子4～10wt％、聚乙烯醇1～5wt％、氨基分子表面活性剂4～10wt％、光催化附着剂氧化铈 1～3wt％和余量去离子水。

优选地，所述有机溶剂为乙醇与异丙醇的混合溶液，乙醇与异丙醇的体积比为 1～5：1。

优选地，所述氨基分子表面活性剂为三(4-氨基苯基)胺、两性基乙酸钠两性离子表面活性剂或烷基氧化胺中的一种或多种混合物。

优选地，所述多糖分子为葡萄醛酸-N-乙硫氨基葡糖、蜂蜜、蜂胶、硫酸软骨素、植物水解胶原蛋白、黄原胶的一种或多种混合物。

优选地，所述硅基溶胶溶液的体积为硅基溶胶溶液与长链多糖/氨基分子交联溶液混合液整体体积的2-6％。

一种镜片长效防雾硅基凝胶防雾剂的制备方法，所述硅基溶胶溶液的制备方法为：将正硅酸四乙酯加入到有机溶剂中，并调节混合后液体的pH至1-3，然后加环五聚三甲基硅氧烷和聚二甲基硅氧烷交联聚合物，并搅拌均匀，在暗处静置，即得到硅基溶胶溶液；

所述长链多糖/氨基分子交联溶液的制备方法为：将多糖分子、聚乙烯醇加入去离子水中配置A溶液，向A溶液中加入氨基分子表面活性剂，并调节混合后液体的pH值至4-5，搅拌均匀，即得到长链多糖/氨基分子交联溶液。

优选地，利用0.01-0.5mol/L的柠檬酸水溶液调节混合后液体的pH值。

一种镜片长效防雾硅基凝胶防雾剂的应用，将所述硅基溶胶溶液与所述长链多糖/氨基分子交联溶液混合后，涂覆在镜片上，获得持久防雾涂膜。

所述防雾剂涂覆在镜片上具体步骤为：

(1)清洗镜片，并干燥；

(2)利用涂覆技术在镜片上涂覆防雾剂，并在室温下干燥镜片；

(3)在高温下对镜片表面涂膜进行热固化。

对镜片的清洗方式为：将镜片放入乙醇溶液中通过超声波清洗，清洗的时间为 5-10分钟；对镜片干燥处理的方法为：吹风机吹干或在无尘环境中以40-80℃的温度将镜片烘干；镜片在热固化过程中所处的温度范围为60-90℃。

本发明为长期佩戴护目镜/眼镜的医护、警卫、安保等人员提供一款简便、安全、无纳米颗粒毒性且长效防雾涂膜产品，通过防雾喷剂喷涂镜片，自然环境晾干即可获得持久防雾涂膜。防雾溶胶中的硅溶胶与亲水性多糖分子和氨基分子交联形成刚性中心和软性长链的核壳结构，核壳结构溶胶覆盖涂敷的表面，可形成三维类似海绵网状薄膜，促使水滴通过毛细作用均匀迅速的扩展整个表面,达到吸湿和防雾效果。组分中采用长链多糖/氨基分子作为封端剂抑制表面活性剂挥发，干燥后的膜层中的硅基水溶胶尺寸在30μm-75μm，无纳米二氧化硅颗粒；干燥后的膜层中的光催化附着剂为氧化铈，其尺寸在30μm-75μm。引入CeO2来增加硅溶胶表面吸附力，从而克服原有水性防雾涂膜因附着力差导致透光性差的不足。

本发明与现有技术相比，有以下优点及有益效果：

(1)本发明的涂层对于任何表面都可以起到一定的防雾作用，除了亲水性的高分子化合物对于水蒸汽在涂层表面形成水膜以外，提出硅基溶胶与亲水性多糖分子和氨基分子交联形成刚性中心和软性长链的核壳结构生物糖膜材料设计替代传统防雾喷剂中的纳米颗粒，避免纳米对人体健康威胁，并实现>72小时的长效防雾效果。

(2)组分中采用蜂胶作为封端剂抑制表面活性剂挥发，引入氧化铈来增加硅溶胶表面吸附力，从而克服原有水性防雾涂膜因附着力差导致的透明性差的不足，实现透光率不低于95％，并且可以反复使用，成本低廉。

附图说明

图1为护目镜单侧涂层测试效果图；

图2为未添加光催化附着剂氧化铈的样品和添加氧化铈的样品的表面透光度 (a)和折射率(b)的效果图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种镜片长效防雾硅基凝胶防雾剂，由硅基溶胶溶液和长链多糖/氨基分子交联溶液组成，其中：

硅基溶胶溶液的制作方法为：将2wt％正硅酸四乙酯加入到体积比为1：1的乙醇与异丙醇的混合溶液中，再利用0.1mol/L的柠檬酸水溶液调节混合后液体的 PH至1-3的范围内，然后加5wt％环五聚三甲基硅氧烷和1wt％聚二甲基硅氧烷交联聚合物，余量水补足100％，并保持磁力对混合液搅拌60分钟，最后在暗处静置1天即得到有机硅溶胶溶液。

长链多糖/氨基分子交联溶液的制作方法为：将10wt％葡萄醛酸-N-乙硫氨基葡糖、1wt％聚乙烯醇加入去离子水中配置质量分数为20％的A溶液，向A溶液中加入4wt％的三(4-氨基苯基)胺与两性基乙酸钠两性离子表面活性剂、1wt％光催化附着剂氧化铈，并加入柠檬酸调节pH值至4-5，并搅拌24小时得到稳定的溶液，即交联溶液。

所得到的防雾剂具体用于镜片涂覆，包括以下制备步骤：(1)清洗透明镜片；透明基材为透明高分子镜片，对透明高分子镜片的清洗方式为：将透明基材放入乙醇溶液中通过超声波清洗，清洗的时间为5分钟；(2)对清洗后的透明镜片进行40℃的温度烘干处理；(3)利用等离子清洗机在次对透明镜片进行清洗；(4)把配制防雾硅基凝胶罐装喷壶中，在透明镜片上喷涂防雾剂。

对透明高分子基材的具体涂覆方式为：将硅基溶胶溶液与长链多糖/氨基分子交联溶液按照比例混合后，罐装喷壶中，在透明镜片上喷涂防雾剂。其中，硅基溶胶溶液的体积为混合液整体体积的2％。

(5)在室温条件下干燥透明镜片；

(6)在高温下对透明镜片进行热固化，透明镜片在热固化过程中所处的温度为 80℃。

图1为护目镜单侧涂层测试实验效果图，用>100℃蒸汽，测试时间大于5分钟，实验结果表明，未涂覆防雾剂(左侧)很快就起雾，而涂覆了防雾剂(右侧) 的护目镜在大于5分钟的时间内不起雾，间隔三次测试防雾效果不变，充分表明本防雾剂具有优异的防雾性能。

图2为未添加光催化附着剂氧化铈的样品和添加氧化铈的样品的表面透光度 (a)和折射率(b)的效果图。其中，Δ没有氧化铈的防雾涂层，○是有氧化铈掺杂的涂层，×是用氧化硅替代氧化铈的防雾涂层。纳米氧化硅涂层是一种被广泛报道的具有超亲水性防雾涂层，但是具有纳米毒性，具有健康隐患。实验结果表明，与未添加氧化铈的涂层相比，添加了氧化铈的防雾涂层样品具的透光度和折射率更加，并可媲美纳米氧化硅防雾涂层。此外，目前的实验结果表明，含有氧化铈的防雾涂层配方持续防雾时长40日后仍旧有效。

实施例2

一种镜片长效防雾硅基凝胶防雾剂，由硅基溶胶溶液和长链多糖/氨基分子交联溶液组成，其中：

硅基溶胶溶液的制作方法为：将2wt％正硅酸四乙酯加入到体积比为5：1的乙醇与异丙醇的混合溶液中，再利用0.01-0.5mol/L的柠檬酸水溶液调节混合后液体的PH至1-3的范围内，然后加3wt％环五聚三甲基硅氧烷和1wt％聚二甲基硅氧烷交联聚合物，余量水补足100％，并保持磁力对混合液搅拌10-60分钟，最后在暗处静置1天即得到有机硅溶胶溶液。

长链多糖/氨基分子交联溶液的制作方法为：将4wt％葡萄醛酸-N-乙硫氨基葡糖、1wt％聚乙烯醇加入去离子水中配置A溶液，向A溶液中加入4wt％的三(4- 氨基苯基)胺、两性基乙酸钠两性离子表面活性剂、1wt％光催化附着剂氧化铈，并加入柠檬酸调节pH值至4-5，并搅拌24小时得到稳定的溶液，即交联溶液。

实施例3

一种镜片长效防雾硅基凝胶防雾剂，由硅基溶胶溶液和长链多糖/氨基分子交联溶液组成，其中：

硅基溶胶溶液的制作方法为：将6wt％正硅酸四乙酯加入到体积比为1：1的乙醇与异丙醇的混合溶液中，再利用0.01-0.5mol/L的柠檬酸水溶液调节混合后液体的PH至1-3的范围内，然后加15wt％环五聚三甲基硅氧烷和10wt％聚二甲基硅氧烷交联聚合物，余量水补足100％，并保持磁力对混合液搅拌10-60分钟，最后在暗处静置1天即得到有机硅溶胶溶液。

长链多糖/氨基分子交联溶液的制作方法为：将10wt％葡萄醛酸-N-乙硫氨基葡糖、5wt％聚乙烯醇加入去离子水中配置A溶液，向A溶液中加入10wt％的三 (4-氨基苯基)胺、两性基乙酸钠两性离子表面活性剂、3wt％光催化附着剂氧化铈，并加入柠檬酸调节pH值至4-5，并搅拌24小时得到稳定的溶液，即交联溶液。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

一种镜片长效防雾硅基凝胶防雾剂及其制备方法和应用专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。