一種超親水聚碳酸酯光學(xué)球罩的制備方法
【專(zhuān)利摘要】一種超親水聚碳酸酯光學(xué)球罩的制備方法，其要點(diǎn)在于：其制備步驟為：光學(xué)球罩退火消除內(nèi)應(yīng)力，表面清洗，干燥，配置超親水涂層的溶液：親水劑為雙組份聚氨酯，按照質(zhì)量比將9份親水劑A、1份親水劑B置于帶攪拌裝置的容器中，在持續(xù)攪拌下加入10~40份二丙酮醇，待親水劑完全溶解后，加入10~40份乙醇，攪拌3~10min，得到形成親水涂層的溶液；球罩的超親水涂層涂覆和涂層的固化。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)有：工藝簡(jiǎn)單，不必改變?cè)泄に囋O(shè)備，只要在制得光學(xué)球罩后再進(jìn)行后處理即可，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)連續(xù)化生產(chǎn)。產(chǎn)品透光率高、親水性好，且持久；成本低，符合環(huán)保要求，原材料無(wú)毒無(wú)害。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種超親水聚碳酸酯光學(xué)球罩的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，更具體涉及一種超親水光學(xué)球罩的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在安防領(lǐng)域，為對(duì)監(jiān)控?cái)z像機(jī)鏡頭進(jìn)行保護(hù)，一般會(huì)在鏡頭外部設(shè)置聚碳酸酯(PC)的防護(hù)球罩。聚碳酸酯的水接觸角通常在80°左右，水在其表面既不能完全鋪展開(kāi)而流平，又不能保持因?yàn)橥耆荒茕佌苟x聚碳酸酯表面，而是保持水滴狀掛在材料表面的現(xiàn)象。當(dāng)上述材質(zhì)的防護(hù)球罩在雨天使用時(shí)，懸掛在球罩外表面的雨滴會(huì)對(duì)光線造成扭曲，嚴(yán)重影響攝像機(jī)成像的質(zhì)量。
[0003]為使球罩能夠在雨天正常應(yīng)用，原則上可對(duì)球罩外表面進(jìn)行超親水或超疏水處理。超疏水是指:當(dāng)球罩外表面水接觸角接近180°時(shí)，水滴在球罩表面完全不能鋪展，會(huì)在重力作用下滑離球罩表面，且不留下痕跡；超親水是指:當(dāng)球罩外表面水接觸角接近0°時(shí)，水滴能夠在球罩表面鋪展開(kāi)，并在重力的作用下形成一層均勻的、薄薄的水層，成像時(shí)，由于水層薄且均勻，對(duì)成像質(zhì)量的影響可以忽略不計(jì)。雖然超親水或超疏水處理都能保證球罩在雨天正常應(yīng)用，但是目前的技術(shù)條件，超疏水處理并不可行——現(xiàn)有對(duì)光學(xué)材料的疏水處理多采用在材料表面涂覆一層表面能較低的無(wú)極材料(如硅系)，其工藝的特點(diǎn)要求后處理溫度多在160°C以上，而聚碳酸酯的熱變形溫度只有135°C，無(wú)法承受160°C以上的后處理溫度。
[0004]本發(fā)明所述的球罩是指聚碳酸酯光學(xué)球罩。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是提供一種超親水聚碳酸酯光學(xué)球罩的制備方法，使制作出的球罩能夠在雨天正常應(yīng)用。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為一種超親水聚碳酸酯光學(xué)球罩的制備方法，其要點(diǎn)在于:其制備步驟為:
1.1光學(xué)球罩退火消除內(nèi)應(yīng)力；
1.2光學(xué)球罩的表面清洗，除去表面的灰塵、脫模劑和油脂；
1.3光學(xué)球罩的干燥；
1.4配置形成超親水涂層的溶液:親水劑為雙組份聚氨酯，按照質(zhì)量比將9份親水劑A、1份親水劑B置于帶攪拌裝置的容器中，在持續(xù)攪拌下加入10-40份二丙酮醇，待親水劑完全溶解后，加入10^40份乙醇，攪拌3~lOmin，得到形成親水涂層的溶液；
1.5球罩的超親水涂層涂覆和涂層的固化
退火的目的是消除或者減弱殘留在聚碳酸酯球罩內(nèi)部的應(yīng)力。若殘余應(yīng)力過(guò)大，在步驟1.5對(duì)球罩進(jìn)行涂覆時(shí)，球罩會(huì)在二丙酮醇的作用下發(fā)生環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂。
[0007]本發(fā)明具體設(shè)計(jì):所述的光學(xué)球罩退火消除內(nèi)應(yīng)力是指將注塑成型的聚碳酸酯光學(xué)球罩置于110°C~120°C烘箱中0.5~2h后，緩慢冷卻至室溫。[0008]所述的緩慢冷卻至室溫是指球罩冷卻速度為0.5-rc /分鐘。
[0009]所述的光學(xué)球罩退火消除內(nèi)應(yīng)力是指將注塑成型的聚碳酸酯光學(xué)球罩置于IlO0C~120°C烘箱中0.5~2h，關(guān)閉烘箱電源，使球罩在烘箱內(nèi)冷卻至室溫。
[0010]所述的光學(xué)球罩的表面清洗是指將退火后的光學(xué)球罩經(jīng)過(guò)6槽超聲清洗，其中，1-2#槽為濃度為3%的CHALLENGE 810S水溶液，溫度為室溫；3~6#槽為純水，其中3、4#槽水溫 40°C "50°C ；5# 槽水溫 50°C ~60°C、6# 槽 60°C ~70°C，浙干。
[0011]所述的光學(xué)球罩的干燥是指將超聲清洗后的球罩置于60°C~80°C的烘箱中干燥20~60min。
[0012]所述的球罩超親水涂層涂覆和涂層的固化是指在百級(jí)潔凈度的無(wú)塵室中，控制空氣濕度在50%RH以下，將經(jīng)過(guò)退火、清洗、干燥處理的球罩置于步驟1.4中配好的溶液中，等球罩在液體中完全浸沒(méi)后，將球罩從溶液中取出，將球罩凸面朝上置于架子上，在200C~25°C的溫度下將球罩晾干(預(yù)固化)后放入110°C~120°C的烘箱中加熱15~60min，使表面親水涂層徹底固化，得到超親水聚碳酸酯光學(xué)球罩。
[0013]所述的將球罩從溶液中取出是指將球罩豎直即球罩的水平端面與地面垂直從溶液中取出。
[0014]所述的將球罩從溶液中取出的速度小于0.5m/s。
[0015]將球罩從溶液中取出后在液面上方靜置3(T60s。
[0016]拉出速率小于0.5m/s。速率太快時(shí)，容易造成球罩上下邊緣涂層薄厚不均勻，并影響成像質(zhì)量；球罩拉出液面后，將球罩在液面上方靜置停留30s，使球罩上附著的液體在重力的作用下回流，回收再利用。在20°C~25°C的溫度下晾干預(yù)固化后放入120°C的烘箱中加熱15-6Omin，使表面親水涂層徹底固化，得到超親水聚碳酸酯光學(xué)球罩。本步驟中，晾干溫度必須控制在20°C~25°C。當(dāng)晾干溫度高于25°C時(shí)，涂層最外層預(yù)固化的速度過(guò)快，會(huì)包裹住涂層內(nèi)部未來(lái)得及揮發(fā)的溶劑(二丙酮醇和乙醇)，造成溶劑的殘留。涂層完全固化后，殘留在涂層內(nèi)部的溶劑會(huì)造成光線的散射和折射，進(jìn)而影響球罩的外觀和透光率；當(dāng)晾干溫度低于20°C時(shí)，晾干時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，影響生產(chǎn)效率。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)有:該制備簡(jiǎn)單，不必改變?cè)泄に囋O(shè)備，只要在制得光學(xué)球罩后再進(jìn)行后處理即可；產(chǎn)品透光率高(達(dá)90%)、親水性好(表面水接觸角可達(dá)10°以下)且持久；表面親水涂層不溶于水，所得到的親水性為永久性。成本低，綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著；符合環(huán)保要求，原材料無(wú)毒無(wú)害，經(jīng)化學(xué)分析，未發(fā)現(xiàn)有毒物質(zhì)存在。工藝簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)連續(xù)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面的實(shí)施例可以使本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員更理解本發(fā)明，對(duì)下述的實(shí)施例進(jìn)行修改，添加和替換都是可能的，都沒(méi)有超出本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0019]1.1光學(xué)球罩退火消除內(nèi)應(yīng)力，將注塑成型的聚碳酸酯光學(xué)球罩置于Iio0C~120°C烘箱中0.5^2h后，緩慢冷卻至室溫，通?？刂魄蛘掷鋮s速度為0.5-1°C /分鐘；
1.2光學(xué)球罩的 表面清洗，除去表面的灰塵、脫模劑和油脂，將退火后的光學(xué)球罩經(jīng)過(guò)6槽超聲清洗，其中，廣2#槽為濃度為3%的CHALLENGE 810S水溶液，溫度為室溫；3~6#槽為純水，其中3、4#槽水溫40°C "50°C ；5#槽水溫50°C~60°C、6#槽60°C~70°C，浙干。；
1.3光學(xué)球罩的干燥，將超聲清洗后的球罩置于60°C~80°C的烘箱中干燥2(T60min ；
1.4配置形成超親水涂層的溶液:親水劑為雙組份聚氨酯，按照質(zhì)量比將9份親水劑A、1份親水劑B置于帶攪拌裝置的容器中，在持續(xù)攪拌下加入10-40份二丙酮醇，待親水劑完全溶解后，加入10^40份乙醇，攪拌3~lOmin，得到形成親水涂層的溶液；
1.5球罩的超親水涂層涂覆和涂層的固化，在百級(jí)潔凈度的無(wú)塵室中，控制空氣濕度在50%RH以下，將經(jīng)過(guò)退火、清洗、干燥處理的球罩置于步驟1.4中配好的溶液中，等球罩在液體中完全浸沒(méi)后，將球罩從溶液中取出，最好是將球罩豎直(即球罩的水平端面與地面垂直)從溶液中取出，球罩從溶液中取出的速度小于0.5m/s。將球罩凸面朝上置于架子上，在200C~25°C的溫度下將球罩晾干后放入110°C~120°C的烘箱中加熱15~60min，使表面親水涂層徹底固化，得到超親水聚碳酸酯光學(xué)球罩。
[0020]原料來(lái)源:本發(fā)明所用原料均為市售普通商品，無(wú)需前處理。
[0021]其中，親水劑為雙組份聚氨酯(購(gòu)于美國(guó)Hydromer公司)，分為A組分和B組分，親水劑A為樹(shù)脂，親水劑B為異氰酸酯，配比按質(zhì)量比，二者比例為A:B=9:1 ;稀釋劑為二丙酮醇10-40份；極性調(diào)節(jié)劑為乙醇10-40份。由于聚碳酸酯的內(nèi)聚能密度(CED)為
9.5 (Cal.__3)1/2，與二丙酮醇的溶解度參數(shù)9.2化&1.cm_3)1/2十分接近，前者可在后者中溶解。當(dāng)接觸到二丙酮醇時(shí)，存在內(nèi)應(yīng)力的聚碳酸酯制品會(huì)發(fā)生環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂。加入溶解度參數(shù)為12.9(Cal.cm—3)1/2的乙醇后，由于溶劑的溶度參數(shù)提高，可避免聚碳酸酯球罩在進(jìn)行親水涂覆時(shí)發(fā)生環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂，但是又不會(huì)因?yàn)槿軇┤芙舛葏?shù)改變過(guò)多而造成溶解在其中的親水劑的析出。此外，由于乙醇沸點(diǎn)較低(78.4°C),乙醇的加入可以有效縮短涂覆工藝中球罩晾干時(shí)間。
·[0022]實(shí)施例1，一種超親水聚碳酸酯光學(xué)球罩的制備方法，其制備步驟為:
1.1光學(xué)球罩退火消除內(nèi)應(yīng)力，將注塑成型的聚碳酸酯光學(xué)球罩置于110°C ~120°C烘箱中0.5^2h后，緩慢冷卻至室溫，球罩冷卻速度為0.5-rc /分鐘；
1.2光學(xué)球罩的表面清洗，將退火后的光學(xué)球罩經(jīng)過(guò)6槽超聲清洗，除去表面的灰塵、脫模劑和油脂，其中，廣2#槽為濃度為3%的CHALLENGE 810S水溶液，溫度為室溫；3~6#槽為純水，其中3、4#槽水溫40°C "50°C ；5#槽水溫50°C~60°C、6#槽60°C~70°C，浙干；
1.3光學(xué)球罩的干燥，將超聲清洗后的球罩置于60°C~80°C的烘箱中干燥2(T60min ；
1.4配置形成超親水涂層的溶液:親水劑為雙組份聚氨酯，在持續(xù)攪拌下，按順序分別按質(zhì)量比加入各組分，9份親水劑A、1份親水劑B、10-40份稀釋劑二丙酮醇(DAA)，待親水劑完全溶解后，加入10-40份極性調(diào)節(jié)劑乙醇(C2H5OH),攪拌5min，得到形成親水涂層的溶液:
1.5球罩的超親水涂層涂覆和涂層的固化，在百級(jí)潔凈度的無(wú)塵室中，控制空氣濕度在50%RH以下，將經(jīng)過(guò)退火、清洗、干燥處理的球罩置于步驟1.4中配好的溶液中，等球罩在液體中完全浸沒(méi)后，將球罩以0.2m/s的速率豎直從溶液中拉出。球罩拉出液面后，將球罩在液面上方靜置停留30s，使球罩上附著的液體在重力的作用下回流。隨后將球罩凸面朝上置于架子上并在室溫下靜置晾干(預(yù)固化)，ISOmin后將晾干的球罩置于120°C的烘箱中加熱30min使表面涂層固化。得到的超親水聚碳酸酯光學(xué)球罩可見(jiàn)光透過(guò)率89.5 %，球罩表面水接觸角6°。[0023]實(shí)施例2，一種超親水聚碳酸酯光學(xué)球罩的制備方法，其制備步驟為:
1.1光學(xué)球罩退火消除內(nèi)應(yīng)力，將注塑成型的聚碳酸酯光學(xué)球罩置于110°C ~120°C烘箱中0.5~2h,關(guān)閉烘箱電源,使球罩在烘箱內(nèi)冷卻至室溫；
1.2光學(xué)球罩的表面清洗，除去表面的灰塵、脫模劑和油脂；
1.3光學(xué)球罩的干燥；
1.4配置形成超親水涂層的溶液:
在持續(xù)攪拌下，按順序分別加入各組分，配比按質(zhì)量比為 親水劑A:9 親水劑B:1
稀釋劑二丙酮醇(DAA):20
極性調(diào)節(jié)劑乙醇(C2H5OH):20
1.5球罩的超親水涂層涂覆和涂層的固化 將上述溶液持續(xù)攪拌5min，然后將經(jīng)過(guò)前處理的聚碳酸酯球罩置于形成親水涂層的溶液中，完全浸沒(méi)后，將球罩以小于0.5m/s的速率豎直從溶液中拉出。球罩拉出液面后，將球罩在液面上方靜置停留60s，使球罩上附著的液體在重力的作用下回流。隨后將球罩凸面朝上置于架子上并在室溫下靜置晾干，20min后將晾干的球罩置于110°C的烘箱中加熱20min使表面涂層固化。得到的超親水聚碳酸酯光學(xué)球罩可見(jiàn)光透過(guò)率90 %，球罩表面的水接觸角8°。其余未述部分與上例相同。
【權(quán)利要求】
1.一種超親水聚碳酸酯光學(xué)球罩的制備方法，其特征在于:其制備步驟為: 1.1光學(xué)球罩退火消除內(nèi)應(yīng)力； 1.2光學(xué)球罩的表面清洗，除去表面的灰塵、脫模劑和油脂； 1.3光學(xué)球罩的干燥； 1.4配置形成超親水涂層的溶液:親水劑為雙組份聚氨酯，按照質(zhì)量比將9份親水劑A、1份親水劑B置于帶攪拌裝置的容器中，在持續(xù)攪拌下加入10-40份二丙酮醇，待親水劑完全溶解后，加入10-40份乙醇，攪拌3~10min，得到形成親水涂層的溶液； 1.5球罩的超親水涂層涂覆和涂層的固化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種親水聚碳酸酯光學(xué)球罩的制備方法，其特征在于:所述的光學(xué)球罩退火消除內(nèi)應(yīng)力是指將注塑成型的聚碳酸酯光學(xué)球罩置于110°C ~120°C烘箱中0.5^2h后，緩慢冷卻至室溫。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種親水聚碳酸酯光學(xué)球罩的制備方法，其特征在于:球罩冷卻速度為0.5-l°C/分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種親水聚碳酸酯光學(xué)球罩的制備方法，其特征在于:所述的光學(xué)球罩退火消除內(nèi)應(yīng)力是指將注塑成型的聚碳酸酯光學(xué)球罩置于110°C ~120°C烘箱中0.5~2h,關(guān)閉烘箱電源,使球罩在烘箱內(nèi)冷卻至室溫。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種親水聚碳酸酯光學(xué)球罩的制備方法，其特征在于:所述的光學(xué)球罩的表面清洗是指將退火后的光學(xué)球罩經(jīng)過(guò)6槽超聲清洗，其中，f 2#槽為濃度為3%的CHALLENGE 81 0S水溶液，溫度為室溫；3~6#槽為純水，其中3、4#槽水溫40°C~50°C;5#槽水溫50°C~60°C、6#槽60°C~70°C，浙干。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種親水聚碳酸酯光學(xué)球罩的制備方法，其特征在于:所述的光學(xué)球罩的干燥是指將超聲清洗后的球罩置于60°C~80°C的烘箱中干燥2(T60min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種親水聚碳酸酯光學(xué)球罩的制備方法，其特征在于:所述的球罩超親水涂層涂覆和涂層的固化是指在百級(jí)潔凈度的無(wú)塵室中，控制空氣濕度在50%RH以下，將經(jīng)過(guò)退火、清洗、干燥處理的球罩置于步驟1.4中配好的溶液中，等球罩在液體中完全浸沒(méi)后，將球罩從溶液中取出，將球罩凸面朝上置于架子上，在20°C~25°C的溫度下將球罩晾干后放入110°C~120°C的烘箱中加熱15飛Omin，使表面親水涂層徹底固化，得到超親水聚碳酸酯光學(xué)球罩。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種親水聚碳酸酯光學(xué)球罩的制備方法，其特征在于:所述的將球罩從溶液中取出是指將球罩豎直即球罩的水平端面與地面垂直從溶液中取出。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種親水聚碳酸酯光學(xué)球罩的制備方法，其特征在于:所述的將球罩從溶液中取出的速度小于0.5m/s。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種親水聚碳酸酯光學(xué)球罩的制備方法，其特征在于:將球罩從溶液中取出后在液面上方靜置3(T60s。
【文檔編號(hào)】C08J7/04GK103665410SQ201310696320
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】張偉, 章學(xué)堤, 陳志雄, 許德, 潘敏忠 申請(qǐng)人:福州富蘭機(jī)電技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司