光固化型耐磨防雾涂覆液及其制备方法和应用与流程

本发明涉及一种光固化型耐磨防雾涂覆液及其制备方法和应用，属于棚膜涂覆层制备。

背景技术：

1、随着科技的发展，农用塑料棚膜也从最开始的长寿膜逐渐发展到了现在的多功能棚膜。例如，具有防雾功能的棚膜能够抑制棚膜上雾气的产生，保证棚膜的透光性，尤其在北方，对棚膜流滴消雾性能要求极高。

2、塑料棚膜的消雾技术主要有内添加功能性助剂和外涂流滴消雾涂覆液的方法，之前大规模应用的棚膜产品，如双防膜、eva消雾膜、灌浆膜、pe减雾膜、pvc膜等全都是内添加型的，流滴期仅有4-6个月，棚膜只能使用1年，不论是棚膜的防雾性能还是自身寿命都有限。

3、po膜的出现让大棚膜能够使用3-5年，对于资源节约有很大的促进作用。其中，将具有防雾、防滴功能的涂覆液通过外涂法涂覆在棚膜表面形成涂覆层，使棚膜具有防雾功能的外涂覆型聚乙烯棚膜(po膜)的发展迅速。

4、目前棚膜上的涂覆层大多仅靠物理吸附的方式与棚膜结合，涂覆层在棚膜上的整体粘结能力、涂覆层的耐磨性有限，而且涂覆层中的亲水/疏水组分分布在涂覆层表面，导致涂覆层失效快。尤其是国内大部分都是钢架铁丝棚，铁丝接触到棚膜内表面，随着时间的延长钢丝容易将涂覆层摩擦蹭掉，导致涂覆层脱落的部位出现滴水。滴水严重的棚内作物病害以及烂花烂果非常严重，而且用户在棚内作业时也会被滴水打湿，作业环境差。而且国内钢架结构大棚的横向铁丝多(铁丝间隔20cm左右)，并且在北方几乎所有大棚冬天都要盖棉被，棉被的挤压会增大铁丝和棚膜之间的摩擦力，加剧对涂覆层的损坏，造成棚膜大范围失效。

5、对于通过水性浸涂工艺生产的防雾涂覆层，在使用过程中棚内冷凝水会持续冲刷涂覆层，导致涂覆层中表面活性剂流失，造成膜面悬滴问题，尤其使在秋季大棚需要反复开、关风口，棚膜反复干燥、润湿，后续膜面会出现大面积水鳞片，极大的影响透光性能，造成作物减产、生长缓慢。

6、因此，现阶段外涂型防雾po膜的涂覆层存在持效期短，因铁丝摩擦导致涂覆层脱落快问题，绝大部分po膜的实际使用年限为1-2年，这对于耐老化可达5年的po膜来将会造成极大的资源浪费。

7、综上，在保证棚膜高消雾性能的基础上解决防雾涂覆层耐磨问题是温室种植行业亟待解决的问题，也是我国实现棚膜产业可持续发展的重要途径。

8、需要说明的是，上述内容属于发明人的技术认知范畴，并不必然构成现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术所存在的问题，提供了一种光固化型耐磨防雾涂覆液及其制备方法和应用，使棚膜具有高消雾性能的同时还具有良好的耐磨性。

2、本发明通过采取以下技术方案实现上述目的：

3、一方面，本发明提供了一种光固化型耐磨防雾涂覆液，由以下重量份数的原料制成：

4、a组分59-65份、b组分8.5-13份、聚醚改性有机硅1.5-2.5份、无机纳米溶胶12-15份、助溶剂4-6份和乳化剂1-3份；

5、所述a组分由重量比为(18-24):(3-5):(38-40)的聚氨酯丙烯酸酯、增韧树脂、去离子水组成；

6、所述增韧树脂采用丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂或羟甲基丙烯酸树脂中的任意一种或多种；进一步地，所述丙烯酸树脂优选硅烷改性丙烯酸树脂；

7、所述b组分由重量比为(8-12):(0.5-1):(1-1.5)的活性稀释剂、丙烯酸羟乙酯和光引发剂组成；

8、可选的，所述活性稀释剂采用三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯中的任意一种或多种；

9、进一步地，所述活性稀释剂优选单官能团活性稀释剂和多官能团活性稀释剂复合使用；更进一步地，所述活性稀释剂优选由重量比为(2-3):(4-6):(2-3)的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯组成。

10、可选的，所述聚醚改性有机硅为byk333、byk306、byk345、we3220、ed2522、we3221中的任意一种或多种。

11、可选的，所述无机纳米溶胶由重量比为(3-4):(1-2):3的氧化铝溶胶、氧化硅溶胶和peg组成。其中，氧化铝溶胶是亲水组分，氧化硅溶胶是疏水组分同时是增厚剂，通过氧化铝溶胶和氧化硅溶胶两者的配比能够控制涂覆液固化后所形成涂覆层两侧的亲水性还可以增加涂覆层厚度。

12、可选的，peg由摩尔比为1：1：1的peg10000、peg8000、peg4000组成。

13、进一步地，所述氧化铝溶胶的质量浓度范围是20％-30％wt，粒径为80-110nm；氧化硅溶胶的质量浓度范围是20％-30％wt，粒径为60-90nm。

14、可选的，所述助溶剂采用二丙二醇单甲醚或二丙二醇单乙醚。

15、可选的，所述乳化剂由重量比为(6-7):(3-5)的十八烷基三甲氯化铵、十六烷基三甲氯化铵组成。

16、另一方面，本发明还提供了所述光固化型耐磨防雾涂覆液的制备方法，包括如下步骤：

17、(1)将a组分、b组分混合均匀；

18、(2)加入聚醚改性有机硅，混合均匀；

19、(3)加入无机纳米溶胶，混合均匀；

20、(4)加入助溶剂，混合均匀；

21、(5)加入乳化剂，混合均匀后，在3500-4500r/min转速下乳化30-60min，制得所述光固化型耐磨防雾涂覆液。

22、具体的，a组分的制备方法为：将聚氨酯丙烯酸酯、增韧树脂与去离子水混合均匀，即得；

23、b组分的制备方法为：将活性稀释剂、丙烯酸羟乙酯混合，边搅拌边加入光引发剂，混合均匀，即得。

24、再一方面，本发明还提供了所述光固化型耐磨防雾涂覆液的应用，所述光固化型耐磨防雾涂覆液应用在棚膜制备上，包括如下步骤：

25、(1)对棚膜表面进行电晕处理，使棚膜表面的表面张力为45-50达因；

26、(2)将所述光固化型耐磨防雾涂覆液以8-10μm厚度均匀涂覆在电晕处理后的棚膜表面；

27、(3)在60-75℃下对棚膜表面进行烘干，使涂覆液热固化形成热固化涂覆层；

28、(4)采用波长为340-380nm的紫外光照射棚膜表面，使热固化涂覆层进一步光固化成型在棚膜表面，在光固化过程中对棚膜及时降温，使棚膜温度不高于75℃。

29、进一步地，本发明提供的所述光固化型耐磨防雾涂覆液适用于po膜、eva-po等棚膜。

30、本技术的有益效果包括但不限于：

31、本发明提供的光固化型耐磨防雾涂覆液及其制备方法和应用，对棚膜进行电晕处理后涂布涂覆液，通过紫外光激发使涂覆液中的聚氨酯丙烯酸酯、丙烯酸树脂等通过分子间的化学反应以化学键的形式聚合成网状结构膜进而形成涂覆层，将有效的亲水组分包裹在涂覆层内部，既保证了涂覆层的亲水性，解决了涂覆层中有效成分易流失的问题，使棚膜的防雾性能优异，又增强了涂覆层的耐磨性；而且棚膜经过电晕后产生的自由基能够与涂覆液中的活性单体自由基结合形成稳定的化学键，增加了涂覆层和棚膜之间结合的牢固度，提高了涂覆层的耐磨特性，提高了棚膜的耐候性。

32、本发明提供的光固化型耐磨防雾涂覆液及涂覆层的制备过程简单，适用于大批量生产。