阅读说明：本技术 一种提高防污有机玻璃耐光照性能的加工方法 (Processing method for improving anti-fouling organic glass illumination resistance ) 是由 常彩侠 于 2019-10-24 设计创作，主要内容包括：本发明属于玻璃加工技术领域,具体涉及一种提高防污有机玻璃耐光照性能的加工方法,包括用预处理液对有机玻璃基材进行预处理,然后制备处理剂,在一定温湿度条件下将预处理有机玻璃基材浸入处理剂中进行处理,然后在恒温箱中热处理即可。本发明相比现有技术具有以下优点：氰基丙烯酸酯与氯仿混合后对其表面形成均匀、轻微的腐蚀,自然形成不规则细孔,处理剂在有机玻璃表面形成表面相对平整且粗糙度为3.2-3.6μm的膜层,其表面接触角为130°左右,且具有较好的透光性,不影响有机玻璃本身透光度,耐候性强、具有较好的导热性,在光照处理后,有机玻璃表面的膜层仍具有较好的透光度和防水防污效果。(The invention belongs to the technical field of glass processing, and particularly relates to a processing method for improving the light-resistant performance of antifouling organic glass. Compared with the prior art, the invention has the following advantages: after the cyanoacrylate and the chloroform are mixed, the surface of the organic glass is uniformly and slightly corroded to naturally form irregular pores, the surface of the organic glass is relatively flat and smooth by the treatment agent, the roughness of the film is 3.2-3.6 mu m, the surface contact angle of the film is about 130 degrees, the film has good light transmission, the transmittance of the organic glass is not influenced, the weather resistance is high, the heat conductivity is good, and after the organic glass is subjected to light treatment, the film on the surface of the organic glass still has good transmittance and a waterproof and antifouling effect.)

一种提高防污有机玻璃耐光照性能的加工方法

技术领域

本发明属于玻璃加工技术领域，具体涉及一种提高防污有机玻璃耐光照性能的加工方法。

背景技术

有机玻璃的材料主要为聚甲基丙烯酸甲酯，是一种开发成熟的热塑性塑料，具有较好的透明性、化学稳定性、力学性能和耐候性，适用于对强度有要求的透明结构件，但其在实际使用中，通常对其表面耐污性有一定要求，但是由于其主要原料为聚甲基丙烯酸甲酯，容易吸附有机物，会影响有机玻璃的透光度，现有技术为了解决以上问题，如申请号为2016108764686中公开了一种光学玻璃超疏水疏油抗污涂层的指标方法，通过以特定的方式预处理基材，然后采用改性纳米颗粒和具有特定官能团的氟碳树脂形成涂层，再在特定工艺条件下进行固化处理，使所形成的涂层既保持原有的透明度，增强了耐磨性，还是其表面具有憎水憎油特性，增强了其抗污染性能，延长了其在水环境中的使用周期，其主要原料为改性二氧化硅、含羧基的氟碳树脂和乙苯，其中改性二氧化硅耐酸碱性好，化学性能稳定，氟碳树脂中CF2基团较多，在污染物接触其表面时容易使其聚合物分子发生重排，且氟碳树脂是刚性聚合物，其渗透性及粘附性都较差，在实际应用中，有机玻璃的使用环境为在光照条件下进行，在长期的光照条件下涂层容易脱落、起翘或失去功效；而现有的防紫外线膜厚度高，现有常用的防紫外线膜包括染色膜、真空热蒸发膜、金属磁控溅射膜，虽然能改善其耐光照性能，但会影响有机玻璃的透光性，因此，需要对如何保证透光性的基础上，提高防污有机玻璃的耐光照性能需要进一步研究。

发明内容

本发明的目的是针对现有有机玻璃的涂层在光照条件下会出现脱离的问题，提供了一种提高防污有机玻璃耐光照性能的加工方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种提高防污有机玻璃耐光照性能的加工方法，包括以下步骤：

（1）将有机玻璃基材清洗后干燥，将氰基丙烯酸酯与氯仿以重量比1:6-8混合得到预处理液，将预处理液涂布于清洗后的有机玻璃基材表面，然后在温度为60-70℃的热风条件下处理20-30分钟，得到预处理有机玻璃基材；

（2）将人造无色尖晶石粉体12-18份、纳米二氧化锆溶胶30-40份、聚四氟乙烯10-16份、复合活性剂1-2份和稀释剂25-35份用磁力搅拌器以转速为600转/分钟的条件下搅拌2小时，保持搅拌过程中温度为65-75℃，完成后过200目筛，得到处理剂，在温度为5-10℃的条件下静置备用；

（3）在湿度为45-55%、温度为22-26℃的条件下将预处理有机玻璃基材浸入处理剂中，停留20-30分钟后，以10-20cm/分钟的速度平稳垂直的提起，自然干燥10分钟后，然后移入105-115℃的恒温箱中热处理20分钟。

作为对上述方案的进一步改进，所述步骤（1）中预处理液的涂布量为1-2g/cm²。

作为对上述方案的进一步改进，所述热风条件中热风流量为8000-9000m³/h。

作为对上述方案的进一步改进，所述人造无色尖晶石粉体的粒径是400目，以硝酸镁和硝酸铝为原料用燃烧法制备得到。

作为对上述方案的进一步改进，所述纳米二氧化锆溶胶的pH为3-4，粒径不大于10nm。

作为对上述方案的进一步改进，所述复合活性剂由FCS-005非离子氟碳表面活性剂与硬脂酸锌以重量比6-8:1混合得到。

作为对上述方案的进一步改进，所述稀释剂为乙醇。

作为对上述方案的进一步改进，所述步骤（3）中恒温箱的热处理过程为在真空条件下热处理，真空度不小于负0.9MPa。

所述人造无色尖晶石粉体熔点高将硝酸镁和硝酸铝按重量比1:2配合得到混合料，在混合料中加入相当于其重量2倍的水搅拌均匀，得到混合液，在60℃的条件下搅拌到溶解，然后加入与混合料等量的尿素，保温搅拌至糊状，然后转入燃烧炉中加热十分钟，完成后冷却至室温，研磨得到粉体；所得粉体化学稳定性好。

所述纳米二氧化锆溶胶为溶胶状水性液体，透明度高，稳定性好；具有耐火性能，同时还具有粘结性。

本发明相比现有技术具有以下优点：氰基丙烯酸酯与氯仿混合后涂布于有机玻璃基材表面，在热风条件下作用于有机玻璃基材表面，对其表面形成均匀、轻微的腐蚀，自然形成不规则细孔，然后由人造无色尖晶石粉体、纳米二氧化锆溶胶、聚四氟乙烯有效结合，在有机玻璃表面形成表面相对平整且粗糙度为3.2-3.6μm的膜层，其表面接触角为130°左右，且具有较好的透光性，不影响有机玻璃本身透光度，耐候性强、具有较好的导热性，在光照处理后，有机玻璃表面的膜层仍具有较好的透光度和防水防污效果。

具体实施方式

本发明中所述聚四氟乙烯为粒径为5μm的颗粒材料，所述FCS-005非离子氟碳表面活性剂由武汉拉那白医药化工有限公司提供，所述硬脂酸锌由石家庄汇恒华工科技有限公司提供，细度过400目筛；所述纳米二氧化锆溶胶的型号为VK-RJ80；所述有机玻璃基材为聚甲基丙烯酸甲酯。

实施例1

一种提高防污有机玻璃耐光照性能的加工方法，包括以下步骤：

（1）将有机玻璃基材清洗后干燥，将氰基丙烯酸酯与氯仿以重量比1:6-8混合得到预处理液，将预处理液涂布于清洗后的有机玻璃基材表面，预处理液的涂布量为1-2g/cm²，然后在温度为60-70℃的热风条件下处理20-30分钟，所述热风条件中热风流量为8000-9000m³/h，得到预处理有机玻璃基材；

（2）将人造无色尖晶石粉体12-18份、纳米二氧化锆溶胶30-40份、聚四氟乙烯10-16份、复合活性剂1-2份和乙醇25-35份用磁力搅拌器以转速为600转/分钟的条件下搅拌2小时，保持搅拌过程中温度为65-75℃，完成后过200目筛，得到处理剂，在温度为5-10℃的条件下静置备用；

所述人造无色尖晶石粉体熔点高将硝酸镁和硝酸铝按重量比1:2配合得到混合料，在混合料中加入相当于其重量2倍的水搅拌均匀，得到混合液，在60℃的条件下搅拌到溶解，然后加入与混合料等量的尿素，保温搅拌至糊状，然后转入燃烧炉中加热十分钟，完成后冷却至室温，研磨得到粉体；

所述复合活性剂由FCS-005非离子氟碳表面活性剂与硬脂酸锌以重量比6-8:1混合得到；

（3）在湿度为45-55%、温度为22-26℃的条件下将预处理有机玻璃基材浸入处理剂中，停留20-30分钟后，以10-20cm/分钟的速度平稳垂直的提起，自然干燥10分钟后，然后移入105-115℃的恒温箱中，在真空度不小于负0.9MPa的条件下热处理20分钟。

实施例2

一种提高防污有机玻璃耐光照性能的加工方法，包括以下步骤：

（1）将有机玻璃基材清洗后干燥，将氰基丙烯酸酯与氯仿以重量比1:6-8混合得到预处理液，将预处理液涂布于清洗后的有机玻璃基材表面，预处理液的涂布量为1-2g/cm²，然后在温度为60-70℃的热风条件下处理20-30分钟，所述热风条件中热风流量为8000-9000m³/h，得到预处理有机玻璃基材；

（2）将人造无色尖晶石粉体12-18份、纳米二氧化锆溶胶30-40份、聚四氟乙烯10-16份、复合活性剂1-2份和乙醇25-35份用磁力搅拌器以转速为600转/分钟的条件下搅拌2小时，保持搅拌过程中温度为65-75℃，完成后过200目筛，得到处理剂，在温度为5-10℃的条件下静置备用；

所述人造无色尖晶石粉体熔点高将硝酸镁和硝酸铝按重量比1:2配合得到混合料，在混合料中加入相当于其重量2倍的水搅拌均匀，得到混合液，在60℃的条件下搅拌到溶解，然后加入与混合料等量的尿素，保温搅拌至糊状，然后转入燃烧炉中加热十分钟，完成后冷却至室温，研磨得到粉体；

所述复合活性剂由FCS-005非离子氟碳表面活性剂与硬脂酸锌以重量比6-8:1混合得到；

（3）在湿度为45-55%、温度为22-26℃的条件下将预处理有机玻璃基材浸入处理剂中，停留20-30分钟后，以10-20cm/分钟的速度平稳垂直的提起，自然干燥10分钟后，然后移入105-115℃的恒温箱中，在真空度不小于负0.9MPa的条件下热处理20分钟。

实施例3

一种提高防污有机玻璃耐光照性能的加工方法，包括以下步骤：

（1）将有机玻璃基材清洗后干燥，将氰基丙烯酸酯与氯仿以重量比1:6-8混合得到预处理液，将预处理液涂布于清洗后的有机玻璃基材表面，预处理液的涂布量为1-2g/cm²，然后在温度为60-70℃的热风条件下处理20-30分钟，所述热风条件中热风流量为8000-9000m³/h，得到预处理有机玻璃基材；

（2）将人造无色尖晶石粉体12-18份、纳米二氧化锆溶胶30-40份、聚四氟乙烯10-16份、复合活性剂1-2份和乙醇25-35份用磁力搅拌器以转速为600转/分钟的条件下搅拌2小时，保持搅拌过程中温度为65-75℃，完成后过200目筛，得到处理剂，在温度为5-10℃的条件下静置备用；

所述人造无色尖晶石粉体熔点高将硝酸镁和硝酸铝按重量比1:2配合得到混合料，在混合料中加入相当于其重量2倍的水搅拌均匀，得到混合液，在60℃的条件下搅拌到溶解，然后加入与混合料等量的尿素，保温搅拌至糊状，然后转入燃烧炉中加热十分钟，完成后冷却至室温，研磨得到粉体；

所述复合活性剂由FCS-005非离子氟碳表面活性剂与硬脂酸锌以重量比6-8:1混合得到；

（3）在湿度为45-55%、温度为22-26℃的条件下将预处理有机玻璃基材浸入处理剂中，停留20-30分钟后，以10-20cm/分钟的速度平稳垂直的提起，自然干燥10分钟后，然后移入105-115℃的恒温箱中，在真空度不小于负0.9MPa的条件下热处理20分钟。

设置对照组1为申请号为2016108764686中实施例2；

设置对照组2为将实施例1中步骤（1）中预处理液处理过程去掉，其余内容不；

设置对照组3为将实施例1步骤（1）中热风条件下处理替换为常温条件下处理，其余内容不变；

设置对照组4为将实施例1步骤（2）中人造无色尖晶石粉体去掉，其余内容不变；

设置对照组5为将实施例1步骤（2）中纳米二氧化锆溶胶替换为等重量的人造无色尖晶石粉体，其余内容不变；

设置对照组6为将实施例1步骤（2）中复合活性剂中硬脂酸锌去掉，其余内容不变；

设置对照组7为将实施例1聚四氟乙烯替换为氟碳树脂，其余内容不变；

以上每组设置5个重复例，有机玻璃基材的规格为30mm×60mm×6mm，利用GB/T 9780-1988检测耐沾污性能，采用光学接触角测试仪检测接触角，用SURFCOM 480A表面粗糙度仪对处理后的有机玻璃基材表面粗糙度进行检测，根据GB/T 9286-98中附着力检测方法检测其附着性能，通过与基材的透光率曲线作对比得到透明性参数，检测结果如下：

表1

组别	附着性能	耐沾污性能	接触角测试（°）	透明性测试（%）	表面粗糙度（μm）
						实施例1	0级	无残留	134°	90%	3.2
实施例2	0级	无残留	130°	91%	3.5
						实施例3	0级	无残留	132°	90%	3.4
对照组1	0级	无残留	135°	90%	1.9
						对照组2	1级	无残留	134°	90%	3.2
对照组3	0级	无残留	118°	90%	2.6
						对照组4	0级	无残留	105°	91%	2.0
对照组5	1级	无残留	131°	83%	4.8
						对照组6	1级	无残留	130°	91%	3.2
对照组7	0级	有部分残留	128°	90%	3.1

从表1中数据可以看出本发明中涂层实现了与对照组1中相似的效果，耐沾污性能好，透明性保持较好，但表面粗糙度明显不同，可以看出本发明中涂层的耐污原理与对照组1中不同。

对以上各组玻璃基材在30W的紫外灯下照射36小时，灯管与涂层表面的距离为5cm，照射处理结束后再次检测相关性能，得到以下结果：

表2

组别	附着性能	耐沾污性能	接触角测试（°）	透明性测试（%）	表面粗糙度（μm）
						实施例1	0级	无残留	132°	91%	3.0
实施例2	0级	无残留	129°	91%	3.2
						实施例3	0级	无残留	130°	91%	3.2
对照组1	1级	有部分残留	117°	90%	1.9
						对照组2	2级	有部分残留	122°	90%	2.9
对照组3	1级	有部分残留	118°	90%	2.4
						对照组4	1级	无残留	103°	91%	1.9
对照组5	2级	有部分残留	125°	85%	4.3
						对照组6	2级	有部分残留	119°	91%	2.8
对照组7	0级	有部分残留	124°	90%	3.1

从表2中数据可以看出，本发明中加工后的有机玻璃透明性、耐污性及附着性能在紫外线照射后保持较好，耐候性强。