一种防雾抗菌涂层液及其在医用护目镜中的应用
阅读说明：本技术 一种防雾抗菌涂层液及其在医用护目镜中的应用 (Anti-fog antibacterial coating liquid and application thereof in medical goggles ) 是由 郭雷 王凯 李青彪 吴运东 汪萍 于 2021-06-29 设计创作，主要内容包括：本发明属于涂层液技术领域,具体涉及一种防雾抗菌涂层液及其在医用护目镜中的应用,针对现有医用护目镜防雾效果不好,并且无法同时防雾、抗菌的问题,本发明提供了一种防雾抗菌涂层液,组成包括：按重量份数计,涂料A：二甲基-二烯丙基氯化铵40-80份,甲基丙烯酸羟乙酯20-50份,十二烷基硫酸钠10-50份,甲基丙烯酸缩水甘油酯5-60份,多羟基脂肪酰胺5-20份,纳米ZnO30-50份,纳米二氧化钒5-20份,涂料B：纳米二氧化硅40-60份；本发明还提供了上述防雾抗菌涂层液的制备方法,以及在医用护目镜中的应用；本发明的防雾涂层液配方合理,采用的原料安全可靠,防雾效果好,附着力强,还具有一定的抗菌功能,实用性强,适宜推广。(The invention belongs to the technical field of coating liquid, in particular to antifogging antibacterial coating liquid and application thereof in medical goggles, aiming at the problems that the existing medical goggles have poor antifogging effect and cannot simultaneously prevent fog and bacteria, the invention provides the antifogging antibacterial coating liquid which comprises the following components: coating A comprises the following components in parts by weight: 40-80 parts of dimethyl-diallyl ammonium chloride, 20-50 parts of hydroxyethyl methacrylate, 10-50 parts of sodium dodecyl sulfate, 5-60 parts of glycidyl methacrylate, 5-20 parts of polyhydroxy fatty amide, 5-50 parts of nano ZnO30, 5-20 parts of nano vanadium dioxide, and a coating B: 40-60 parts of nano silicon dioxide; the invention also provides a preparation method of the antifogging antibacterial coating liquid and application of the antifogging antibacterial coating liquid in medical goggles; the antifogging coating liquid disclosed by the invention is reasonable in formula, safe and reliable in adopted raw materials, good in antifogging effect, strong in adhesive force, strong in practicability and suitable for popularization, and also has a certain antibacterial function.)
技术领域
本发明属于涂层液
技术领域
，具体涉及一种防雾抗菌涂层液及其在医用护目镜中的应用。背景技术
护目镜作为医生工作时惯用的防护装置，主要用于防止液体飞溅入眼睛以及化学药品或传染性体液从眼睛进入体内，对医护人员健康产生影响。护目镜的常用材料有玻璃、塑料等，在使用过程中，通常会产生起雾现象，阻挡视线，给医务工作者的正常工作带来了严重影响。
护目镜起雾的主要原因在于：由于温度和湿度的差异，温度较高和湿度较大一面的空气中水汽凝结在塑料或玻璃表面，形成流动性较差的小水珠，使得塑料和玻璃表面产生雾气。这些形成雾气的小水珠使光线发生反射、散射和衍射等，从而干扰使用者的视线。目前，防止护目镜起雾的方法有以下几种：(1)采用除雾布料手工擦拭。该方法费时费力，不适用于紧急情况。(2)采用普通洗涤剂涂抹于护目镜内层，晾干备用。研究显示，采用这种方法需要等待洗涤剂干了之后才能有一定防雾效果，准备时间长，防雾效果不理想。(3)采用长效的防雾涂料，制备防雾的护目镜。通常，护目镜可以采用两种类型的防雾涂料，一种是疏水性涂料，涂覆后，起雾时小水滴因材料的疏水性，会凝结成水珠滑落，进而不会影响视线。另一种防雾涂料为亲水涂料，涂覆后，不会在护目镜表面形成液滴，防雾效果比较好。
专利CN 112451209A公开了一种具有防雾涂层的护目镜及防雾涂层生产方法，该专利公开了一种防雾涂层，制备方法包括：S1：按比例取二异氰酸单体、丙烯酸羟酯和乙酸乙酯加入反应容器中，均匀搅拌并加热10min，温度控制在55～75℃，得到有机溶剂；S2：缓慢加入聚山梨酯，加入过程中持续搅拌，得到混合溶液A；S3：向二氧化硅粒子溶液中加入偶联剂进行初步处理，得到混合溶液B；S4：将马来酸酐接枝聚乙烯与混合溶液B，加入到混合溶液A中，充分搅拌10～15min，得到混合溶液C；S5：将混合溶液C均匀涂于主体(1)的镜面上，将主体(1)置于固化箱加热固化，得到防雾涂层。该专利中的防雾涂层并没有描述其防雾的效果，也没有描述涂层的附着力、耐热性、抗菌性等相关性能，在涂层防雾效果上还有待进一步提升。
发明内容
本发明要解决的技术问题为：现有医用护目镜防雾效果不好，并且无法同时防雾、抗菌的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案为：提供一种防雾抗菌涂层液。该防雾抗菌涂层液的组成包括：按重量份数计，涂料A：二甲基-二烯丙基氯化铵40-80份，甲基丙烯酸羟乙酯20-50份，十二烷基硫酸钠10-50份，甲基丙烯酸缩水甘油酯5-60份，多羟基脂肪酰胺5-20份，纳米ZnO30-50份，纳米二氧化钒5-20份，涂料B：纳米二氧化硅40-60份。
上述防雾抗菌涂层液的组成包括：按重量份数计，涂料A：二甲基-二烯丙基氯化铵60份，甲基丙烯酸羟乙酯35份，十二烷基硫酸钠30份，甲基丙烯酸缩水甘油酯30份，多羟基脂肪酰胺10份，纳米ZnO 40份，纳米二氧化钒15份，涂料B：纳米二氧化硅50份。
上述防雾抗菌涂层液，是由下述制备方法制备而成的；
a、将二甲基-二烯丙基氯化铵40-80份，甲基丙烯酸羟乙酯20-50份、十二烷基硫酸钠10-50份在氮气保护条件下，于70-80℃反应2～4h后停止反应；
b、将甲基丙烯酸缩水甘油酯5-60份加入5-20份多羟基脂肪酰胺中，在120-150℃条件下缩合反应3～5h；
c、待反应产物冷却至室温，加入纳米ZnO30-50份，纳米二氧化钒5-20份，制备得到涂料A；
d、另取40-60份纳米二氧化硅单独包装，制成涂料B，将涂料A与涂料B混合包装，制成防雾抗菌涂层液。
本发明还提供了一种上述防雾抗菌涂层液的制备方法，包括以下步骤：
a、将二甲基-二烯丙基氯化铵40-80份，甲基丙烯酸羟乙酯20-50份、十二烷基硫酸钠10-50份在氮气保护条件下，于70-80℃反应2～4h后停止反应；
b、将甲基丙烯酸缩水甘油酯5-60份加入5-20份多羟基脂肪酰胺中，在120-150℃条件下缩合反应3～5h；
c、待反应产物冷却至室温，加入纳米ZnO30-50份，纳米二氧化钒5-20份，制备得到涂料A；
d、另取40-60份纳米二氧化硅单独包装，制成涂料B，将涂料A与涂料B混合包装，制成防雾抗菌涂层液。
上述方法中，所述的原料优选为：二甲基-二烯丙基氯化铵60份，甲基丙烯酸羟乙酯35份，十二烷基硫酸钠30份，甲基丙烯酸缩水甘油酯30份，多羟基脂肪酰胺10份，纳米ZnO40份，纳米二氧化钒15份，纳米二氧化硅50份。
上述方法中，步骤a所述的反应时间为3h。
上述方法中，步骤b所述的反应时间为4h。
本发明还提供了一种上述防雾抗菌涂层液在制备防雾抗菌医用护目镜中的用途。
具体的，上述用途中，使用方法为：在医用护目镜基底材料中，涂覆防雾抗菌涂层液的涂料A，自然干燥，待干燥后的膜厚度为3-5um时，再涂覆一层涂料B，厚度为1-2um，得到防雾抗菌效果好的医用护目镜。
本发明的有益效果为：
本发明采用了多元醇作为分散剂，以有机盐类为表面活性剂，制剂的亲水性强，增加了玻璃或塑料的表面活性以及亲水性，使水蒸气与之接触后混合成低冰点混合物，防止结雾，具有防雾效果好、时效长的优点。本发明的防雾涂层液配方合理，采用的原料均为无毒物质，安全可靠，同时防雾效果好，附着力强，还具有一定的抗菌功能，将本发明涂料涂覆在护目镜内侧，能够起到优异的防止雾化和抗菌的效果，实用性强，适宜推广。
具体实施方式
本发明提供了一种防雾抗菌涂层液，组成包括：按重量份数计，涂料A：二甲基-二烯丙基氯化铵40-80份，甲基丙烯酸羟乙酯20-50份，十二烷基硫酸钠10-50份，甲基丙烯酸缩水甘油酯5-60份，多羟基脂肪酰胺5-20份；纳米ZnO30-50份，纳米二氧化钒5-20份涂料；B：纳米二氧化硅40-60份。
所述的二甲基二烯丙基氯化铵是一种有机化合物，可以许多不饱和单体进行共聚，共聚物在其水溶液中带有正电荷，生成阳离子型或两性离子型聚合物。本发明中的二甲基二烯丙基氯化铵具有较好的水解稳定性和耐温抗盐性能，能够发挥很好的防雾化的效果。
所述的甲基丙烯酸羟乙酯是一种无色透明易流动液体，是一种亲水性极强的亲水材料，比水还稀薄，比任何树脂和单体都易渗透，在涂料中添加一定量的甲基丙烯酸羟乙酯，能够显著增强涂料的亲水性，提高涂料在护目镜中的防雾效果。但甲基丙烯酸羟乙酯的添加量不宜过高，添加过高时会影响涂料的附着性能，因此以20-50份为宜。
所述的十二烷基硫酸钠是一种具有去污、乳化和优异的发泡力、对人体无毒的阴离子表面活性剂，具有较强的亲水性，能够使其余原料混合更均匀，更好的发挥作用。
所述的甲基丙烯酸缩水甘油酯是一种无色透明液体。不溶于水，溶于多数常用有机溶剂。将其应用于涂料领域时，可提高涂膜的硬度、光泽度、附着力及耐气候性等，但目前还没有研究报道过甲基丙烯酸缩水甘油酯是否与涂料的防雾性能相关。本发明采用5-60份甲基丙烯酸缩水甘油酯，与甲基丙烯酸羟乙酯发生聚合反应，再经过改性，得到的涂料具有很好的防雾效果。
所述的多羟基脂肪酰胺是一种亲水疏油的高分子化合物，还未见将其应用于涂料领域的报道，本发明首次将其应用在涂料领域，与其他组分相互配合后，提高了涂料的防雾化效果。
所述加入的纳米ZnO和纳米二氧化钒提升了涂料的抗菌性能。由于纳米氧化锌锌离子带正荷，而细菌等微生物细胞带负荷，当这些致病微生物接触到金属离子依据库仑引力与微生物正负电荷相互吸引，抗菌金属离子便有能力击穿微生物的细胞膜进入细胞质，使细胞蛋白质变性，使细胞无法呼吸、代谢和繁殖，直至死亡完成灭菌过程。为了增强纳米ZnO的抗菌效果，本发明还协同加入了一定量的纳米二氧化钒。目前，还未见有在涂料中添加纳米ZnO和纳米二氧化钒在抗菌方面的研究，本发明创新性的在防雾涂料中添加了纳米ZnO和纳米二氧化钒，使得本发明的涂料在具有很好的防雾效果的同时，还兼具一定的抗菌效果。
本发明的防雾抗菌涂层液还包含了单独包装的成分纳米二氧化硅，所述的纳米二氧化硅单独进行涂覆，在护目镜基底材料涂覆了涂料A，膜层厚度3-5um后，再在表面涂覆一层由纳米二氧化硅组成的涂料B。由于二氧化硅纳米粒子层的折射率低于聚合物涂层的折射率，因此在聚合物基底上涂布一层二氧化硅纳米粒子厚可以有效提升聚合物涂层的抗反射率，使得复合涂料光线透过率显著提高，抗雾性能更优异。
本发明采用含有高表面能的强亲水极性分子，这类分子能够形成氢键的基团或离子基团，具有至少一个正或负电荷的基团，它可以以水合分子形式存在，能够对水的接触角变小(达10～30°左右)，使凝聚到表面上的小水滴不形成微小的水珠而是在表面展开薄膜化，减少了光线的折射和反射，从而避免了材料透光率的降低，保证了材料的透明性，从而具有了防雾功能。
本发明还提供了一种上述防雾抗菌涂层液的制备方法，包括以下步骤：
a、将二甲基-二烯丙基氯化铵40-80份，甲基丙烯酸羟乙酯20-50份、十二烷基硫酸钠10-50份在氮气保护条件下，于70-80℃反应2～4h后停止反应；
b、将甲基丙烯酸缩水甘油酯5-60份加入5-20份多羟基脂肪酰胺中，在120-150℃条件下缩合反应3～5h；
c、待反应产物冷却至室温，加入纳米ZnO30-50份，纳米二氧化钒5-20份，制备得到涂料A；
d、另取40-60份纳米二氧化硅单独包装，制成涂料B，将涂料A与涂料B混合包装，制成防雾抗菌涂层液。
上述方法中，所述的原料优选为：二甲基-二烯丙基氯化铵60份，甲基丙烯酸羟乙酯35份，十二烷基硫酸钠30份，甲基丙烯酸缩水甘油酯30份，多羟基脂肪酰胺10份，纳米ZnO40份，纳米二氧化钒15份，纳米二氧化硅50份。
上述方法中，步骤a所述的反应时间为3h。
上述方法中，步骤b所述的反应时间为4h。
本发明还提供了一种上述防雾抗菌涂层液在制备防雾抗菌医用护目镜中的用途。
上述用途中，使用方法为：在医用护目镜基底材料中，涂覆防雾抗菌涂层液的涂料A，自然干燥，待干燥后的膜厚度为3-5um时，再涂覆一层涂料B，厚度为1-2um，得到防雾抗菌效果好的医用护目镜。
下面将通过实施例对本发明的具体实施方式做进一步的解释说明，但不表示将本发明的保护范围限制在实施例所述范围内。
实施例中所使用的化学试剂均为普通市售产品，所采用的实验技术均为行业内的普通实验技术。
实施例1制备防雾抗菌涂层液并用其涂覆医用护目镜
制备的防雾抗菌涂层液的组成为：涂料A：二甲基-二烯丙基氯化铵40份，甲基丙烯酸羟乙酯50份，十二烷基硫酸钠50份，甲基丙烯酸缩水甘油酯5份，多羟基脂肪酰胺20份；纳米ZnO30份，纳米二氧化钒5份涂料；B：纳米二氧化硅40份。
制备方法包括以下步骤：
a、将二甲基-二烯丙基氯化铵，甲基丙烯酸羟乙酯、十二烷基硫酸钠在氮气保护条件下，于70℃反应4h后停止反应；
b、将甲基丙烯酸缩水甘油酯加入多羟基脂肪酰胺中，在120℃条件下缩合反应5h；
c、待反应产物冷却至室温，加入纳米ZnO，纳米二氧化钒，制备得到涂料A；
d、另取纳米二氧化硅单独包装，制成涂料B，将涂料A与涂料B混合包装，制成防雾抗菌涂层液。
将制备得到的涂料涂覆于医用护目镜内侧，涂料A厚度为3um，涂料B厚度为1um。
实施例2制备防雾抗菌涂层液并用其涂覆医用护目镜
制备的防雾抗菌涂层液的组成为：涂料A：涂料A：二甲基-二烯丙基氯化铵60份，甲基丙烯酸羟乙酯35份，十二烷基硫酸钠30份，甲基丙烯酸缩水甘油酯30份，多羟基脂肪酰胺10份，纳米ZnO 40份，纳米二氧化钒15份，涂料B：纳米二氧化硅50份。
制备方法包括以下步骤：
a、将二甲基-二烯丙基氯化铵，甲基丙烯酸羟乙酯、十二烷基硫酸钠在氮气保护条件下，于70℃反应3h后停止反应；
b、将甲基丙烯酸缩水甘油酯加入多羟基脂肪酰胺中，在120℃条件下缩合反应4h；
c、待反应产物冷却至室温，加入纳米ZnO，纳米二氧化钒，制备得到涂料A；
d、另取纳米二氧化硅单独包装，制成涂料B，将涂料A与涂料B混合包装，制成防雾抗菌涂层液。
将制备得到的涂料涂覆于医用护目镜内侧，涂料A厚度为4um，涂料B厚度为1um。
实施例3制备防雾抗菌涂层液并用其涂覆医用护目镜
制备的防雾抗菌涂层液的组成为：涂料A：二甲基-二烯丙基氯化铵40份，甲基丙烯酸羟乙酯50份，十二烷基硫酸钠50份，甲基丙烯酸缩水甘油酯5份，多羟基脂肪酰胺20份；纳米ZnO30份，纳米二氧化钒5份涂料；B：纳米二氧化硅40份。
制备方法包括以下步骤：
a、将二甲基-二烯丙基氯化铵，甲基丙烯酸羟乙酯、十二烷基硫酸钠在氮气保护条件下，于80℃反应2h后停止反应；
b、将甲基丙烯酸缩水甘油酯加入多羟基脂肪酰胺中，在150℃条件下缩合反应3h；
c、待反应产物冷却至室温，加入纳米ZnO，纳米二氧化钒，制备得到涂料A；
d、另取纳米二氧化硅单独包装，制成涂料B，将涂料A与涂料B混合包装，制成防雾抗菌涂层液。
将制备得到的涂料涂覆于医用护目镜内侧，涂料A厚度为5um，涂料B厚度为2um。
对实施例1-3中的涂层液进行粘附力测定。方法如下：
将实施例1-3的涂层液涂覆在聚碳酸酯实验片上，利用挂格器将涂膜切割成1x1cm的方格，在聚碳酸酯实验片涂膜表面压附3M胶带，然后将3M胶带平稳的扯离聚碳酸酯试验片，观察涂膜脱落情况。结果显示：实施例1-3的涂层液均具有很强的粘附力。
对实施例1-3中的涂层液进行防雾性能测定。方法如下：
将实施例1-3的涂层液涂覆在聚碳酸酯实验片上，并在温度为100℃的条件下固化30min后，将涂膜实验片设置在离80℃温水液面的5cm高度处，且涂膜面朝下，通过肉眼观察起雾情况。结果显示：实施例1-3的涂层液涂覆后，半小时内均未见起雾，防雾效果良好。
对实施例1-3中的涂层液进行抗菌性能测定。方法如下：
使用日本的JISZ2801方法，在涂层表面接种细菌细胞悬液并通过无菌聚丙烯膜或无菌载玻片使其紧密接触24h，测试两种菌株(金黄色葡萄球菌和大肠杆菌)的活细胞数。结果显示，本发明涂层接种细菌细胞悬液并培养24h后，两种细菌的活菌数均显著减少，表现出了很好的抗菌性能。
综上可见，本发明提供了一种兼具防雾、抗菌效果的医用护目镜涂层液，使用该涂层液后，能够得到防雾、抗菌效果好的护目镜。