丙烯酸酯防雾剂的制备

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课程设计任务书

摘要

随着人们生活水平的提高，雾化问题在生活中变得越来突出。市面上的防雾剂性能各有不同，为了对防雾剂性能的研究，本文以丙烯酸酯为主体，按一定的比例依次加入甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丁酮、10、过氧化苯甲酰()、亚甲基双丙烯酰胺，通过控制反应温度，时间，搅拌速度等反应条件来制备防雾剂。整个反应经历六个小时左右。反应结束后对产品进行防雾性能、耐水性能、透光率和表面张力的检测。通过最终的实验结果对实验条件和实验的配方做近一步的分析，以确定制备防雾剂的最佳条件。

关键词：防雾剂；丙烯酸酯；防雾性；耐水性

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1前言错误!未指定书签。

1.1防雾剂错误!未指定书签。

1.1.1防雾剂使用的意义错误!未指定书签。

1.1.2防雾剂的防雾原理错误!未指定书签。

1.1.3防雾剂的现状及发展前景错误!未指定书签。

1.2丙烯酸酯错误!未指定书签。

1.2.1丙烯酸酯的结构及其性质错误!未指定书签。

1.2.2丙烯酸酯的发展前景错误!未指定书签。

2 实验仪器与方法错误!未指定书签。

2.1实验仪器与药品错误!未指定书签。

2.1.1实验仪器错误!未指定书签。

2.1.2实验药品错误!未指定书签。

2.2实验步骤及检测错误!未指定书签。

2.2.1实验步骤错误!未指定书签。

2.2.2检测步骤错误!未指定书签。

2.2.2.1防雾性能检测错误!未指定书签。

2.2.2.2耐水性能检测错误!未指定书签。

2.2.2.3透光性能检测错误!未指定书签。

2.2.2.4表面张力检测错误!未指定书签。

3结果与讨论错误!未指定书签。

3.1实验的原始记录错误!未指定书签。

3.2实验的结果错误!未指定书签。

3.2.1防雾性能测试结果错误!未指定书签。

3.2.2耐水性能测试结果错误!未指定书签。

3.2.3透光性能测试结果错误!未指定书签。3.2.4表面张力测试结果错误!未指定书签。

3.3结果讨论错误!未指定书签。4结论错误!未指定书签。

参考文献错误!未指定书签。

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1前言

1.1防雾剂

1.1.1防雾剂使用的意义

当玻璃由温度较低的环境进入潮湿的环境中时，其表面就会结雾，严重时甚至会结霜。这种现象在生活中是一个值得关注的问题。所谓的“结雾”就是在玻璃表面形成大量细小的水滴，使照射在玻璃上的光线被漫射，使透光率降低，从而使玻璃变得不透明，影响人们的视线。。结露与温度、湿度和大气压力三个闲紊相关，露点温度表示了牢气的湿度特征，单位与气温相同。一定的大气压、温度差和湿度条件下都会造成结露现象发生，在气压低，湿度大的情况下，露点温度可以达到常温。在车窗内外温差较大的情况下，空气湿度60％的情况下，就可能在车窗表面结露[1]。

图1δ、δ和δ分别代表液体气体、固体气体和固体液体界面间的界面张力或表面张力，在三相交界处的液气体界面和固体液体界面的夹角θ为该液体在该固体表面上的接触角，当接触角θ<90°时，玻璃为水所润湿（杨氏方程）。

图1接触角与界面张力

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在生活中，玻璃结雾的现象屡见不鲜，给人们的生活带来了许多的不便。例如我们带的眼镜片，尤其是在冬天从室外到室内时，眼前会是白茫茫的一片，影响正常的工作生活；实验仪器的玻璃镜片以及一些光学镜片都会受到结雾现象的干扰；汽车的挡风玻璃以及后视镜的结雾现象，会遮挡司机的视线，容易引起意外的交通事故，直接造成人身及财产安全的损失。物化现象与人们的生活密切相关，随着物质文化生活水平的不

断提高，为了雾化给人们的工作和生活带来的不便和提高透明材料的装饰性能，人们对防雾技术的要求也越来越高了，防雾技术也渐渐被重视起来。目前，防雾技术的研究是一个非常人们的科研领域，如果能用防雾剂来解决结雾问题，将给人们的生活带来巨大的经济效益。

1.1.2防雾剂的防雾原理

从除雾的角度出发目前人们常用的主要有以下几种解决方法:

(1)开发热传导不良的玻璃或在玻璃内面吹送热风，目的是不使玻璃内面的温度下降到露点以下；

(2)用除湿装置降低室内湿度；

(3)玻璃上涂布一种防雾薄膜；

(4)玻璃上涂沫一层防雾剂，即使水蒸气在玻璃表面结露，亦不让其以水滴状存在，而是使其转变成透明度极高的水膜[2]。

前两种方法的造价比较昂贵，例如目前的汽车的前后挡风玻璃防雾都是采用吹热风的方法，即风干玻璃表面的液化水蒸气，后视镜采用薄膜金属丝通电加热法（只有稍微高档的车才有这种配置，大多数车没有）。其次，由于这种除雾方法的特点是较为复杂，元件多，成本高，易损坏，维修困难，导致这些方法在生活实践及生产中难以得到推广和使用。因此，在人们的生产生活中，就简单、最有效的方法是采用防雾涂料，即第三、第四种方法，第四种方法最为常用。防雾剂的防雾原理及方法有两种：第一种方法为(超 )亲水防雾，即降低材料表面对水的接触角，使水滴薄膜化。亲水材料中含有高表面能的强亲水极性基团，能形成氢键或离子键。通过降低材料表面对水的接触角，使材料表面与水的接触角θ趋于0°，从而使凝聚在表面上的小水滴不形成微小的水珠而是在表面铺展开而薄膜化，减少光线的漫射，从而保证了材料的透明度。第二种方法为(超 )疏水防雾，提高材料表面与水之间的接触角，使材料表面与水的接触角θ趋于180°，使水滴滑落[3]。疏水材料中含有大量的低表面能硅、氟等原子团，能极大地降低材料的表面能，使其对对水的接触角大于120°，使水滴受重力影响更易滑落，已达到防雾的效果。

1.1.3防雾剂的现状及发展前景

防雾剂涉及生活中很多的方面，在许多行业中，与人们的生活或生产又密不可分的关系，近年来防雾剂给人们带来的效益不可估量。国外在60年代就已掌握了一些简单的防雾技术，日本在这方面处于领先地位。国内于80年代开始玻璃防雾剂的研究，起步较晚。目前有一些玻璃防雾技术的专利报道，包括防雾剂、防雾巾及汽车电热防雾玻璃，其中防雾剂的报道居多。90年代以来，表面活性剂类防雾剂占绝大部分，涂覆高分子膜防雾剂等方法的报道相对较少[4]。

在农业方面，随着人们的生活水平越来越高，对反季节蔬菜等农作物要求也越来越高，塑料大棚在农业生产中在很大的地位。我国农膜的应用技术发展很快,已成为提高农作物产量,改善产品质量的重要技术措施,是当前贫困地区实施“温饱工程”和城市实施“菜篮子工程”的重要技术保障之一,是今后农业上新台阶的主要措施之一[5]。塑料上面结雾对植物的光合作用影响很大，从而影响农作物的产量。

在医学方面，防雾剂应用于医疗器械的玻璃镜片上。例如，鼻内窥镜手术因其微创及其确切的疗效等优势，已在全国各级医院广泛开展，与其相关的设备也在不断改进，特别是三晶内镜及其显示系统使手术野更加清晰。但鼻内镜手术并发症尤其是严重并发症仍时有发生，其原因之一是术腔出血，镜面起雾模糊，视野不清所致。迄今国内外有关鼻内窥镜防雾材料的报道罕见，内镜防雾问题仍然没有解决[6]。

在汽车行业，防雾剂的应用前景很宽阔。车窗玻璃的起雾降低了车窗的透明度，严重影响的驾驶员的视线，带来驾驶疲劳的同时极易造成交通事故的发生，是变通安全的一大隐患，同时在并不需要空调制冷的天气也需要开空调除雾，提高了汽车油耗，违背节减排节能原则，增加了对环境的污染。因此，研制汽车玻璃的防雾荆是驾驶安全的需要，是节省能源的需要，也是构建节约型社会的需要，广泛的社会需求给玻璃防雾荆带来了广阔的市场商机[7]。

在实验室光学元件中对玻璃的透光率要求很高，尤其是在做精密仪器的分析时，对玻璃的性能要求更高。我们的眼镜的镜片在冬天结雾的现象也很严重……在有关论题中报道过关于合成防雾剂应用与人们的生产生活后，引起了人们对防雾剂防雾性能、耐水性能、透光率等性质的不断追求，成为了一门比较人们的研究领域。

1.2丙烯酸酯

1.2.1丙烯酸酯的结构及其性质

丙烯酸酯是丙烯酸及其同系物的酯类的总称。纯品为白色针状结晶，难溶于水和一般有机溶剂，能溶于热乙醇中，稍溶于热水中，易溶于稀酸、稀碱水溶液。在酸碱中稳定。

由于它含有不饱和双键和极性分子结构,可以构筑成许多的具有各种性能的聚合物配方。故可以发生自聚或者与其他单体发生聚合反应，是制备胶黏剂、合成树脂、特种先锋、橡胶和塑料的单体，,因此使其具有粘度、硬度、耐久性、玻璃化温度不同等特性,使其产物具有多种多样的用途,被广泛用于纺织、纤维、涂料、粘合剂和朔料助剂等生产中。

丙烯酸酯橡胶的性能受其主要单体丙烯酸烷基酯中烷基碳原子数目的影响。以丙烯酸酯为基础的橡胶，耐油、耐热性较好；而以丙烯酸丁酯为基础的橡胶，因烷基碳原子数目的增多，对酯基极性基的屏蔽效应增大，因此使耐水性有所改善，同时由于屏蔽效应，减弱了橡胶分子间力，增大了内部塑性，从而使脆性温度降低，耐寒性较好。若通过上述两种单体并用，则可得到介于两者性能之间的橡胶。

无论哪一种类型的丙烯酸酯橡胶，其分子结构的共同特点有两个：一是高极性；二是完全饱和性。从而使其具有优越的耐矿物油和耐高温氧化性能。其耐油性仅次于氟胶，而与一般中高丙烯晴含量的丁腈橡胶相似。而耐热性介于通用橡胶和硅、氟橡胶之间，比丁腈橡胶使用温度高出30~60℃，最高使用温度180℃，断续和短时间使用可达200℃，在150℃热空气老化数年性能无明显变化。此外，最重要的是其对含有硫、氯、磷等极压剂的极压型润滑油十分稳定，使用温度可达150℃，间断使用温度可更高些。而带有双键的丁腈橡胶在含有极压剂的油中，当温度超过110℃时，即发生显著硬化与变脆。丙烯酸酯橡胶还具有优良的抗臭氧性、气密性、耐屈挠和耐裂口增长性，以及抗紫外线变色性等。

丙烯酸酯可以划分为两大类，即通用型和特殊型。通用型丙烯酸酯包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯等；特殊丙烯酸酯按其结构特征可分为多官能团丙烯酸酯、高烷基丙烯酸酯、特殊官能团丙烯酸酯、特殊结构丙烯酸酯等。