透明材料防霧劑的研究

胡亞偉，焦其帥，楊芙麗

（河北化工醫藥職業技術學院化學與環境工程系，河北 石家莊 050026）

0 引言

隨著經濟與社會發展，透明材料（如汽車擋風玻璃、建筑物用玻璃、美容用鏡及眼鏡等） 在生活的各領域中得到廣泛應用，方便了人們的生活。但在下雨天或者潮濕環境中，尤其在秋冬季，透明材料容易發生起霧現象。因為水蒸氣在相對狹小、封閉的空間里容易達到飽和狀態，在透明材料內壁形成小水滴，光線遇到小水滴會產生散射妨礙觀察者現象，從而影響到透明材料的視線和透光率。目前已經研究出了針對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壁上，凝結水在防霧膜的表面迅速擴散，形成親水性的防霧膜，凝結水迅速在防霧膜的表面進行擴散，形成對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狀，并對防霧劑的發展前景作出了展望。

1 塑料防霧劑

目前，農村塑料地膜與塑料大棚栽培憑借其獨特的種植優勢,受到越來越多農民的歡迎，被廣泛使用。但農民面臨的問題是在塑料大棚與塑料地膜的使用過程中，地表溫度的上升會出現水蒸氣的凝結，細微的水霧和水滴會在塑料薄膜表面內凝結，這層白色的水霧會導致塑料的透光率下降，影響了棚內溫度的上升，及農作物的生長，有時水滴滴落到農作物葉子上會引起作物腐爛,導致減產。因此，如何預防和消除塑料薄膜出現水霧和水滴，是人們非常重視的一個問題。

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，因此當濕度環境一定，外界溫度降到露點溫度以下時，容易發生霧化現象，導致材料表面模糊不清，透光率也隨之變差。制備時可考慮加入一些具有光催化性能的物質或高分子、表面活性劑，或通過改變材料結構使其具有防霧效果。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氫表面活性劑親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 與防霧劑的質量比1∶100，均漿機剪切分散線速度15.6 m/s，均漿機剪切分散時間120 s，超聲波分散時間1 800 s 的條件下制備了一種新型噴涂式納米SiOx 復合防霧劑。實驗結果表明，因納米SiOx 粒子的橋梁作用，復合防霧劑樣品防霧效果明顯增強。

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,并可延長防霧時間。熊麗萍等人采用La2O3、乙醇、乙二醇、10%的DBS、異丙醇、水通過實驗制備了一種新型氧化鑭玻璃防霧劑，經試驗驗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、防霧時間長、無毒、廉價等特點，且使用方便，保存期長,同時對玻璃表面還有清潔作用。

超細二氧化鈦（TiO2） 顆粒具有化學性質穩定性好、催化性能好、無毒、價廉易得而受到廣大學者的青睞。當紫外光照射二氧化鈦時，價電子就會被激發，從而會生成成對的電子與空穴，產生相應的羥基或過氧離子。氧空位吸附空氣中解離的水，從而實現了表面親水化。洪東銀等通過浸蝕多孔鋁模板制備制備了二氧化鈦薄膜。實驗表明此薄膜無紫外光激發，就表現出良好的親水性。

2 玻璃防霧劑

在日常生活與工業生產中玻璃有著非常廣泛的用途。但在寒冷的冬季，玻璃內外會出現一定的溫差，且溫差會隨著天氣溫度的降低而越發明顯。從而，溫度低一側水分的飽和蒸汽壓比周圍環境的蒸汽壓低時，水汽就會以微小水珠的形式在玻璃內側聚集成霧，光線穿過露珠時會發生漫射現象，從而對玻璃的透光率造成了顯著的影響。無論是冬天汽車擋風玻璃、建筑物的玻璃、鏡子，還是人們佩戴的眼鏡、醫用玻璃器械發生霧化都會給行車、工作、生活帶來很大的不便，甚至會產生難以預料的嚴重后果。人們采用了很多方法來預防霧化問題,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。

關于玻璃防霧劑的研究最早是將表面活性劑類物質涂覆在玻璃表面上，從而使玻璃的表面性質發生改變，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，易導致表面活性劑的流失，故此類防霧劑防霧效果持續時間較短。

王萬森等通過實驗采用乙醇、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。此防霧劑原料價廉易得，成本低，無毒，防霧時間可持續4 d。

一種新型防霧劑——高分子膜型防霧劑發展起來，此類防霧劑可改善表面活性劑類防霧劑持續時間短的不足。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行吸附，這樣玻璃表面就不會有水滴生成，從而起到防霧的作用。應用較多的是親水性丙烯酸酯類防霧涂料、有機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，在氮氣的保護下，于一定的溫度進行攪拌，反應一段時間后加入少量的過氧化二苯甲酰和二乙烯基苯作為增強劑，制備了一種廉價的防霧涂料。

Albert J 等在六甲基環三硅與氧烷脂族醇的混合液中加入表面活性劑，再加入水進行稀釋，即可制得有機聚硅氧烷涂覆組合物。

Kawasaki 等在90～95 ℃時，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 結語

透明材料防霧劑的研究呈現多元化發展的態勢，不同的方法制備出的防霧劑有不同的功效和特點，但如何使防霧劑防霧效果好、持續時間長、適合范圍廣、原料廉價易得、對人體無害、使用方便仍是研究者解決的關鍵問題。