防止塑料起雾的添加剂有哪些类型？本文为你解读

本文为大家整理了各种防雾添加剂的类型和机理，以供参考：

根据操作环境，有多种防雾添加剂/机制可供选择。要对抗雾气，了解其化学基础至关重要。

表面活性剂是可溶于水的两亲性物质。它有亲水-疏水平衡控制着表面活性剂在水相中的溶解，其疏水部分阻止水滴完全扩散。因此，表面活性剂分子的方向可以产生亲水或疏水基团。表面原子和官能团的排列和方向影响暴露于润湿液的表面的润湿性。

这些表面活性剂长期以来一直用于各种应用以实现防雾效果。这些极性添加剂分子相对较小，可以像聚烯烃一样快速迁移到聚合物表面。防雾配方中使用的常见非离子防雾表面活性剂有以下几种：

甘油酯

聚甘油酯

聚氧乙烯酯

山梨醇酯

醇乙氧基化物

合成或天然聚合物可用于制作防雾表面。常见的合成防雾聚合物如表1所示。此外，使用天然聚合物进行防雾也非常有吸引力，因为它无毒且环保。

防雾应用中使用的无机材料可分为两类。

第一种是由本质上亲水的材料（如SiO₂或In₂O₃ -SnO₂）以各种形式集成而成，包括实心、空心或介孔纳米颗粒、纳米薄片和纳米棒。

第二组由TiO₂或ZnO等光活性材料组成。它们在暴露于紫外线或经过适当的化学或物理改性后，可变成超亲水性材料。

使用石墨烯的电热涂层在防雾/除霜方面的应用越来越受到人们的关注。它们可用于：户外显示器，车辆的后窗和侧窗，窗户除霜器，保温窗等。

双层氢氧化物纳米粒子与聚（4-苯乙烯磺酸钠）的堆叠已显示出用于防雾涂层的潜力，特别是由金属氧化物组成的涂层。

有多种不同的方法可用于在塑料表面产生防雾效果，从而最大限度地减少雾的形成。方法可分为3种类型，即内部添加、外部涂层和表面改性。选择合适的防雾效果取决于以下标准：

聚合物类型

塑料的厚度

处理工艺

物理条件（例如温度、湿度等）

内部防雾添加剂是表面活性材料，主要是非离子表面活性剂。这些添加剂大多以母料的形式添加到塑料中。它们是在混合或制造过程中添加的。

内部防雾添加剂在向塑料表面迁移时会在塑料表面形成亲水层，从本体层向塑料表面的迁移是由于这些添加剂和聚合物基质彼此不相容。

防雾添加剂会随着时间的推移不断向塑料表面迁移。如果聚合物中含有防雾添加剂，就会发生迁移，润湿性能也会得到改善。防雾添加剂的性能取决于它从本体层向塑料表面的迁移。图1说明了塑料中防雾添加剂的工作原理。

图1：防雾添加剂的工作原理

在塑料表面涂上防雾涂层可防止水在表面凝结（如图2）。防雾涂层即使经过多次使用也不会退化，因为它们具有半透明，耐磨和持久的特点。

外部涂层通常是粘胶液体，可用水或酒精稀释或不稀释使用。防雾涂层使用浸涂机或喷涂机均匀地涂在塑料表面上。添加外部涂层后，薄膜通常会经过干燥机，溶剂蒸发后涂层会在薄膜表面固化。防雾涂层通常离线应用。但是，由于成本节省，在线应用更可取。

图2：防雾涂层的机理

防雾涂层根据其化学性质可分为三类，包括有机、无机和无机-有机。

有机涂层：这涉及沉积具有亲水功能的天然或合成水溶性聚合物薄膜。这是赋予任何透明材料防雾性能的最简单、最有效的方法之一。

无机涂层：与有机涂层相比，无机涂层更耐用，更耐刮擦、磨损和化学降解。这使得它们适合在涂层表面暴露于恶劣条件或频繁清洁的情况下使用。常见的添加剂包括金属氧化物、金属盐和多孔材料（沸石和二氧化硅气凝胶）。

有机-无机涂层：制备防雾涂层的另一种成功策略涉及混合材料。在这里，有机和无机成分在纳米级混合。无机纳米材料与聚合物混合以构建纳米结构的 3D 网络。这是设计防雾膜的核心概念，可展现两种材料的特性。

有许多表面处理方法可用于处理聚合物表面特性。这些是创建塑料防雾性能的经济有效的替代方案。例如，可以通过使用等离子、电晕、火焰处理、接枝等来改变聚合物表面的化学性质。

等离子处理在空气或氧气中进行，是氧化聚合物表面最常用的技术。空气等离子处理的氧化深度大于10纳米。

同样使用的技术是电晕处理和火焰处理。在火焰处理中，聚合物发生表面燃烧，表面形成氢过氧化物和羟基自由基。火焰处理的氧化深度为 5-10 纳米。

所有等离子、电晕和火焰处理均可有效处理聚合物表面，从而改善润湿性。然而，处理效率取决于所处理的聚合物。表面氧化过程中形成的极性基团不会保留在聚合物表面上。当塑料与空气长时间接触时，它们往往会渗透到聚合物本体中。如果表面与极性环境接触，极性基团会更好地保留在表面上。