塑料防雾剂的研究进展

20 09年 1 2月

塑料防雾剂的研究进展

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塑料防雾剂的研究进展万红梅陈萍华蒋华麟舒红英吴娜王睿王亚琴(昌航空大学环化学院，南江西南昌 3 06 ) 3 0 3

摘

要：一种理想的防雾剂应具有成本低、防雾效果好、效期长的特点，持且使用方

便，对人体无危害。文中从五个方面阐述了塑料防雾剂的研究进展，添加纳米粒子作棚膜防雾剂；塑料膜用含氟表面活性防雾剂；防雾剂薄膜；多聚甘油脂肪酸酯塑料防雾剂；有机硅材料作为防雾材料。关键词：料有机硅塑引言

防雾剂

测得性能直接相关，因为纳米 SO ix粒子若未得到充分分散，易形成较大寸聚集体，会失去表面活性而失去与防雾剂及膜材表面发生，附力的可能性，吸无法得到防

塑料地膜和塑料大棚栽培，以其特有的种植优正

势，受到广大农民的欢迎和青睐。但地膜和大棚栽培中，因塑料薄膜表面形成水雾和水滴，常而使透光率降低，从而影响温升和作物生长。尤其是水滴滴落时，又往往会引起作物叶子腐烂，造成减产。因此，如何防除塑料薄膜的水雾和水滴，日益受到人们的重视…。

雾流滴持效期长的复合防雾剂。无机纳米粒子改性喷涂型防雾剂，利用纳米粒子缺陷密度大的特性，强喷增

涂型防雾剂与棚膜的结合力，而延长防雾剂的有效从期。

当塑料制品或薄膜处在一定的湿度环境下，度温降到露点以下时，空气中的水分就会在其表面凝结成微小露珠，而阻碍自然光线的透射，生雾化现象。从产

纳米氧化镧粒小、比表面积大、性高等特性，活使其在防雾剂中起到很好的分散和黏附作用，传统的使防雾剂在防雾时间上得到延长 J。

聚烯烃、聚氟乙烯等塑料具有疏水性，当这些材料的薄片、薄膜表面温度达到露点以下时空气中的水蒸气会

纳米 C O具有高折射率、 e高定性，以及宽带强吸收能力，而对可见光却几乎不吸收的特点 )和良好的表面活化能力，加入到表面活剂中，可提高表面活性

在其表面冷却凝结成细小的，滴，表面模糊不清，水使影响透光率。有的防雾剂可使凝结的水滴扩散为膜状并顺表面流下，又称作防滴剂或流滴剂，故多用脂肪酸多

元酯、脂肪烷醇酰胺、烷基胺环氧乙烷加成物等非离子型表面活性剂及其复合物。常用的防雾剂有甘油脂

剂的防[雾性能和提高表面清洁作用，而提高透明从基材的透光率 J。纳米 C O颗粒特殊的表面效应和 e

体积效应决定了其具有特殊的化学性质和特殊的作用。如增强表面吸附力，表现出很高的化学反应活性，

肪酸酯 (即甘油单酸酯 )山梨醇酐脂肪酸酯和两者的、环氧乙烷加成物。

比表面积增大，表面活性中心增多，面活性增强，使表因而具有很高的催化性能，光照射时不仅有催化功能，

目前按其防雾作用机理防雾剂分为三种：一种第是利用具有光催化性能的物质，如二氧化钛及氧化锌，

且会产生亲水性。向防雾剂中加入超细 C O颗粒， e可以增强防雾剂的表面吸附力、吸收紫外光起到防紫外线作用和光催化玻璃表面上的有机污物，到清洁和起防雾作用。

它们受紫外光或可见光的辐照后，具有超亲水的性能；

第二种方法是制备含高分子或者含表面活性剂的涂料；第三种方法是通过制备特殊结构使材料表面具有超亲水或者超疏水性能。一

纳米 C C,性膜的防雾滴性能较好，滴持效 a O改元期最长，有机膨润土的改性效果最差。这是因为有机膨润土的微观结构是层片状的，层片的厚度在纳米尺

种理想的防雾剂应具有成本低、防雾效果好、持

效期长的特点，且使用方便，人体无危害。本文从以对下五个方面对防雾剂的研究进展进行阐述。1添加纳米粒子作棚膜防雾剂

度范围内。红外线 ( 7—1 p吸收和透过率对农膜的 4, m)保温起决定性作用，加 1o%质量分数的纳米 c .添 .6 a C 3,的红外线透过率可降至 5%左右， 0后膜 0这说明纳米 CC, a O具有较好的红外线阻透功能，改性膜的保其

喷涂型防雾剂的主要组分为糖苷型非离子表面活性剂，有两亲性结构，具能与表面富含羟基的纳米 SO ix粒子产生较强的吸附作用，作为表面处理剂用于纳可

温性能也会有一定程度的提高，纳米 CC,紫外线 aO对有一定的屏蔽作用，可减小紫外线对作物的伤害。将纳米 C C a O与复配防雾滴剂预混合有利于提高膜的防

米S x i的分散

。纳米 S x粒子的分散性与样品浸泡 O i O

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雾滴性能，但提高幅度不是很大。添加马来酸配接枝P E纳米 C C, a O改性防雾滴膜的无滴持效期进一步延长。

用溶胶凝胶法和旋涂工艺在普通玻璃表面制备透明的 TO薄膜， 50C退火处理后，i i经 0￣ TO薄膜完全晶化为锐钛矿结构，由一些大小只有约 3 n是 0 m的 TO粒子组 i,成的多孔颗粒膜¨ 。经紫外光照射后，i TO具有光诱导超亲水性。但是还存在一些关键的技术难题，中最突出的问题在于：其 光诱导亲水机理的不确定问题；膜光诱导亲水的可薄见光激发问题只能被一定波长的紫外光激活，要使可见光照具有相同的效果还有相当的难度；同光源对不 TO薄膜亲水性和防雾性影响较大， 5 n的紫外光 i 24m短时间照射 TO薄膜就可获得超强亲水性和很好的防 i雾效果，太阳光须较长时间的照射方可具有强亲水性和达到防雾的要求， 35 m的紫外光虽可达到一定而 6n

2塑料膜用含氟表面活性剂

无滴剂在水膜表面形成一层疏水基向外排列的无滴剂小分子层，响雾滴进入水膜，是，影但对于含氟表面活性剂，由于表面张力小，而且位阻也小，以不影所响雾滴进入水膜，而可达到较好的消雾作用。可以从

将氟表面活性剂用来制造混合防雾滴剂。含氟表面活性剂 (简称 )这类表面活性剂是由碳氢表面活性剂：的亲油基中的氢原子被氟原子部分或全部取代而成 J。以六氟丙烯二聚体和 N,N一二甲基丙二胺为主要原料，成了 N,一二甲基 N合 N一 ( 2一三氟甲

基 1一五氟乙基 )全氟丙烯基丙二胺。所得阳离子型含氟表面活性剂具有极低的表面张力( 7 8—2 1 11 8 1mN/ m),临界胶束浓度为 2 0 13~15 m lL K a点均 18m o, r/ t f低于 0℃,显示了优良的水溶稳定性能 J由于含氟。

的亲水性但达不到防雾要求；成本工业化大面积低

TO透明薄膜的制备问题… J i。防雾滴膜分别为 P E多功能膜 (膜厚 7 . 6J ), 2 3 tn ￣, P E三层复合膜 (膜厚 1 12 m), V 4.6 P C无滴膜 (膜厚

表面活性剂独特的碳氟链结

构，使其具有高表面活性、高耐热稳定性、高化惰性及氟碳链的憎水性和憎油性

199 1 1 .7, a m)水浴加速法对研究实际棚膜的防雾滴寿命非常有用，以大大缩短观测时间。可 P C无滴膜持效时间最长，P V E三层复合膜次之， 而P E多功能棚膜最短，这是由于其膜厚度最薄，据根防雾滴持效时间和膜厚成正比，以其持效时间所短¨。另一个可能的原因是，因为防雾滴剂在 P膜 E

等非含氟表面活性剂难以具备的几大特性。含氟表面活性剂的高表面活性显著降低了水的表面张力，水其溶液在烃油表面铺展。一般碳氢链表面活性剂质量分

数在 0%一1%时，溶液的表面张力只能降到 .1 .0水 3 n/ 3 0r m一 5mN/而碳氟链表面活性剂质量分数 a m;仅为 0 0%~ .10时，能使水溶液的表面张 .0 5 0 0%就力降至 2 a m以下。将其作为塑料薄膜防雾滴剂， 0n N/效果更加明显。用含氟表面活性剂的防雾滴剂制得的农用薄膜，棚壁留下的水量有所增加，明防雾滴效从说果较好。但是，表面活性剂存在氟本身带来的环境氟

中的扩散能力较差，当膜表面的防雾滴剂被冲刷掉之后，内部的防雾滴剂无法给与及时的补充，以膜就失所

去防雾滴性。特别在高温下，防雾滴剂扩散速度虽然有所提高，与流失速度相比还是较慢，但因而使表面的防雾滴剂不断损失，防雾滴性降低。这可由红外和紫外谱图证明。此外，于 P C膜来说，对 V当其完全失效后，的反面也同样失效了。这也同样说明防雾滴剂它在 P C膜内的扩散比较容易。而 P V E膜则没有这样的现象，当一面失效后，另一面仍然具有少量的防雾滴

问题。含氟表面活性剂的合成一般分三步：首先合成含 6—1 O个碳原子的碳氟化合物，后制成易于引进然

各种亲水基团的含氟中间体，最后引进各种亲水性基团制成各类含氟表面活性剂。其中含氟烷基的合成是制备含氟表面活性剂的关键。含氟烷基的工业化生产

性。如 7￣ P 0C时 E多功能棚膜失效后另一面的防雾滴持效时间为 3, P h而 E三层复合膜失效后另一面的防雾

方法主要是电解氟化法、氟烯烃调聚法和氟烯烃齐聚法。

滴持效时间为 1h

2。这也证明了防雾滴剂在 P E膜中的扩散能力较差的观点。 光接枝膜持效时间更长。防雾滴性主要是由防雾滴剂在膜表面形成亲水层而得到的。因此，如果能防

3防雾剂薄膜活性二氧化钛 ( i2膜在除污防雾性能的研究中 T0 )取得的进展已越来越受到世人瞩目，特别是 TO超细 i

止防雾滴剂的流失，又能在膜的表面形成一层亲水而噌，则防雾滴持效时间将会得到极大的提高，度越温高，防雾滴剂扩散到膜的另一面的速度越快。由平均

颗粒，由于其催化性能好，化学性质稳定、无毒、来源丰富且价格低廉而日益受到重视¨。传统的观点认为TO的亲水性是在光催化反应的作用下，i: i TO的表面的有机涂料被分解而致，现代的研究结果表明，光诱导亲

膜厚为 8 .6 I, 9 5.我们可以估算出其扩散速度， L m如 7￣ 0C时约为 9 .3×1 mm 0~/h,该参数可以间接反映出防雾滴剂与膜相容性的好坏。若相容性太差，防则雾滴剂不容易渗透过去；相容性太好，渗透过去的速度太快，则在实际应用时防雾滴剂极易流失，相应的防雾滴持效时问就短¨ 。

水性的作用原理与传统的光催化作用有很大的不同。

在原子力显微镜下的观察表明：紫线照射的 T不经 i, O仅能产生亲水表面，而且能产生 0角的亲水亲油表面。。 正因二氧化钛膜超亲水性，国的唐振方等也采我

20 0 9年 1 2月4多聚甘油脂肪酸酯塑料防雾剂

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随着新材料的深入研究、开发和改进，各种防雾剂的性能亦将更加优异，以满足不同行业或领域的不同需求。随着人们生活水平的改善和对居室及建筑物美

多聚甘油脂肪酸酯应用于防雾剂配方中聚乙烯 ( E膜表面上的防雾剂， P )其分子中既带有亲水基，又带有疏水基其亲油基一端向内附着于 P E膜上，水的一亲端朝外，暴露于膜表面，这样就使 P E膜具有亲水的表面，在膜表面接触角变小，近于 0,水接。使水汽无法凝结成水滴，而达到防雾的目的¨]从”。多聚甘油脂肪酸酯具有优良的表面活性，绿色且无毒，其具有较长的碳链结构和众多的羟基，因而具有

化要求的提高，防雾材料以其优异的性能在农用薄膜

方面有着广阔的应用前景；并且，随着人们环保意识的增强，有机硅防雾材料将朝着无污染、色环保型方绿向发展。

参考文献

合适的亲油和亲水性能。在防雾剂配方中有利于提高防雾性能。相对于其他类防雾剂，聚甘油脂肪酸酯多型防雾剂具有初期效果明显、防雾持续时间长、温与低高温效果俱佳的特点。而且甘油脂肪酸酯成本低、可

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有机硅材料由于具有许多独特的性能，近年来已被广泛地应用于日化、纺织、筑、建机械、电子电器、交

通运输、医药、学化工和皮革等国民经济的各行各化业。将其用于汽车挡风玻璃、眼镜片的防水、防雾，效果良好。

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张颖等把有机硅防雾耐磨涂层分别涂覆在聚碳酸酯( C) P片材、聚酯 (P T E )薄膜、聚酯 ( E不干胶薄 P T)膜上，所得涂层的防雾性、耐磨性、明性、透粘接性、抗破裂性优良，面均一平整，笔硬度可达 3一 H,表铅 H 4 与水的接触角为 1。 O左右¨ 。沙鹏宇等采用溶胶一凝胶技术制备了二乙醇胺/ 有机硅杂化涂料，并用 F I u A M、 G T R、 V、 F T A及接触角

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大量的亲水性羟基基团，使膜层具有良好的亲水性能和防雾效果.固化后的聚合物膜层中无机相形成了三维交联网络，赋予了膜层优异的耐磨性和热稳定性。

性能的研究与应用[]能源研究与利用，01 1 J. 20,:37—41.

有机硅是第一个获得广泛应用的元素有机高分子化合物，因其独特的化学结构而具有优异的性能，广泛应用于国民经济的各个领域，在涂料工业中亦占有相当重要的地位。有机硅涂料是以有机硅聚合物或有机硅改性聚合物为主要成膜物质的涂料，它具有优良的耐热耐寒、绝缘、电晕、辐射、潮湿和憎水、电耐耐耐

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耐候、耐沾污及耐化学腐蚀等性能，近年来在产品性能改进及应用方面都得到了迅速发展。目前国内外在有机硅材料作为防雾的有大量研究。其主要原因还是其独特的化学及其物理性质决定的。有机硅耐高温涂料和有机硅树脂和环氧树脂作为特种功能涂料之一

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,

在现代化工、军事、航天领域中有广泛的应用，因其

具有良好的热稳定性

。

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Pr g e s i l si nt - o g n o r s n p a tc a i—f g a e t

W AN n m e CHEN n— u J ANG a—H S Ho g— i Pig h a I Hu— n HU n— i g Ho g—yn

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( oeeo ni n etad C e sy, nhn a gog U i rt, ac ag3 06 ) C lg l fE v om n n hmir Nac agh nkn nv sy N nhn 30 3 r t eiAb t a t An i e la t—fg a e ts o l a e lw o t o d a t—f ge e t s I c n b s d i n me I d s r e sr c: d a n i o g n

h u d h v o c s,g o n i o f c,t a e u e n l g t . t e c b d i o i i i s e t f ls ca i f e a p cs o p a t t—f g a e t e e rh i hs at l . is,Ad i g H l v i n o g n s ac n t i ri e F rt r c d n al O—p ril sa r e h u ef m n—fg a a t e sg e n o s l a t c i i o .

g n;e o d,P a t l w t h u r e—c n an n u f ca t t—fg a e t t r e tsc n l i f m i l ef o n s ci lt l i o t i ig s r tn sa i o n;h d,A t—fg a e t l; o t a n g i n i o n m F r g i f h,P l oygy e i at cd e trp a t n—f g a e t T el t l c r f t a i se l i a t o g n; h a,Or a i i c n mae i S t e a t—f g mae i . n y s c i s g c s i o t r a i o tra n l l a h n 1 Ke o d: ls c g n i e An i o gn e g n s y W r s P a t sOr a o l i s a n t—fg ig r a e t