材料物理
镜
片
防
雾
论
文
姓名：赵雯雯
学号：1051
引言：材料表面结雾是一种自然现象,形成原理是气温降低造成水的饱和蒸气压减低于空气中的水蒸气分压,使水蒸气凝结成小水滴[1-2]。因此,当材料表面和外界环境之间存在显著温差时,表面就会出现水雾甚至是水滴[3-4]。例如,冬季时人戴着眼镜从屋外进入室内,眼镜表面会凝结水雾影，戴口罩时眼镜也容易有雾气，戴眼镜喝开水的时候也是。
关键词：防雾剂 表亲水化 光学防雾膜 表面改性
镜片起雾原因
1.镜片内较热的气体遇较冷的镜片所产生的液化现象；
2.被眼镜密封的皮肤表面的水分蒸发，在镜片上的气体凝结，这也是喷防雾剂不起作用的主要原因。
采取方式及深入了解
（一）简易方法
1.防雾剂：通过一定的化学喷剂，有清洁、去污、防霜、防雾、保护视力等功效，对皮肤无
刺激，使用方便，使用一次可保持1－3天不生雾。缺点是防雾剂掺杂了许多化学成分，会对镜片的膜层造成影响。
2.肥皂水：用肥皂水在眼镜片上抹匀，然后用镜布擦干可起到暂时的防雾效果，防雾的时间特别短一般2-4小时以上。缺点是：因为镜片表面有人工膜，长期使用碱性，酒精会对膜的伤害很大，这样就大大增加了眼镜片的磨损速度，简短镜片使用寿命。也会很大程度上影像镜片的透光性。
3.自制防雾水：先用甘油30毫升，肥皂液10毫升混匀，然后加松节油数滴，搅拌均匀备用，到使用时将防雾水涂在镜片上，再用眼镜布擦拭，防雾可持续3－4小时。
4.把湿肥皂均匀地涂擦在眼镜片上，稍等一会儿，将镜片用软布擦亮。然后在镜片两面均匀地涂抹一层甘油，稍等一会儿，用软布擦亮。经过这样处理，镜片遇水蒸气就不会起水雾了。这样不仅使眼镜光亮一新，还能在一定时间内有效抵挡雾气的困扰。如果用树脂镜片就会比玻璃镜片要好得多，可以解决冬天进屋眼镜有热气的问题，
5.在眼镜片上涂上表面活性物质，如洗洁精、沐浴露等，轻轻涂在眼镜片上，再拿水冲洗干净就可以了，注意，洗的时候不要用手哦！
原理：因为肥皂类的洗衣涤剂中含有油脂成分，用其涂抹眼镜，镜片上就形成了一层膜，阻挡水蒸气与镜面接触，镜片不容易附着水蒸气，那也就不容易起雾了，甘油用来来减慢肥皂的挥发。
镜片：其散热性能高，或者选择具有一定防雾功能的镜片，防雾镜片的表面有最新型的镀膜，可以有效地减少镜片出现雾化的现象，采用这种镀膜的工艺，散雾的效果尤为明显。
7.防雾眼镜布：直接擦拭镜面，污渍去除即可。具有防雾、防霜、去污等功能。对皮肤无刺激，对镜面无腐蚀，使用方便，擦拭一次可保持1-2天不生雾。
（二）树脂镜片
镜片表面防雾主要采用使镜片表面亲水化的原理。水分在还没有形成水滴之前，会湿润、扩散于镜片表面，形成一层透明薄膜，不再对入射光产生散射作用。能达到此效果的顶膜称防雾膜。当液体与镜片接触角小于10°时，镜片具有自清洁作用（薄的水膜能够隔断污物与镜片表面之间的结合，雨淋等水流冲刷时可以产生自动清洗效果），小于7°时，有防雾效果。因此，部分防雾膜可同时有防污效果。
对于树脂镜片而言，理想的表面系统处理应该是包括耐磨损膜、多层减反射膜和顶膜的复合膜。防污膜、防雾膜、防水膜则是三种不同的顶膜，是在减反射膜的基础上镀膜。顶膜要求非常薄，是整个镜片表面系统中最薄的膜层，以不影响减反射效果为前提，一般约为~μm，比较其他膜层，加硬膜最厚，约为3~5μm，多层减反射膜的厚度约为μm。各类顶膜中，防雾膜和防水膜因为其对液体的两种极端不同的作用，所以不能同时存在于一种镜片中。顶膜物质分子颗粒小、分子之间空隙小，使镜片表面更加光洁，增加了防水、防雾、防尘等等防污染等功能。
防水膜材料多种多样，以金属氧化物为主，目前各文献对这类材料尚无系统归类。加工工艺主要有两种制备方法，分别为真空镀膜法和溶胶—凝胶法。防水膜不仅可以用热蒸发法镀制，也可以用电子束蒸镀法。溶胶—凝胶法（Sol-Gel法），是指金属有机或无机化合物经过溶液、溶胶、凝胶而固化，再经热处理而成氧化物或其他化合物固体的方法，具有低温合成氧化物，生产效率高，适合批量生产等特点。另外，需注意，防水膜材料与其他膜料搭配镀膜时，可能产生镀层不牢的现象，所以需要选择合适的匹配膜料。
近年来研究发现，新型纳米材料二氧化钛TiO2在紫外线照射下，具有高度亲水性，同时有耐
磨损、耐溶剂侵蚀等特点，可用于镀制防雾膜。但该技术尚未应用于树脂镜片上，其树脂镜片防雾效果有待进一步研究。镀防雾膜也可采用真空镀膜法和溶胶—凝胶法。
综上所述，在树脂镜片上镀顶膜，可以使镜片不易脏，易清洗，有利于延长镜片寿命，方便配戴者日常生活。
（三）光学防雾膜
利用乙烯基双键的加聚反应原理对透明基材进行表面改性,可研制既能与光学玻璃等透明基材牢固连接,又具有高亲水性和高透光率的防雾材料。
目的:通过表面改性的方法研制透光性高、防雾效果好的稳定光学防雾膜。 方法:以正硅酸乙酯、乙烯基三乙氧基硅烷为基质,加入乙醇、盐酸、双蒸水,采用溶胶-凝胶法制备增透、高硬度防雾膜前体物。以前体物为基质,加入丙烯酸铵、甲基丙烯酸铵和过硫酸铵,并加入甲基丙烯酸β-羟乙酯、甲基丙烯酸甲酯等辅助官能团,采用加成聚合法制备纳米级增透、高硬度亲水防雾膜。以红外光谱分析仪、X射线衍射仪测定膜层结构,以紫外分光光度计测定镀膜前后材料的透光率,以扫描电子显微镜测量材料表面结构,并测量材料的粒径大小、膜层硬度和水
接触角。结果与结论:亲水防雾膜中不仅存在Si-O-Si网状结构,还存在有机聚合亲水基团。镀膜透光率最高值为%,提示该膜层具有良好的透光性。液态防雾材料粒径为±nm。水接触角为°,显示为高亲水性材料。"铅笔法"测得膜层硬度为6H,结合度为%。采用正硅酸乙酯、乙烯基三乙氧基硅烷等材料制成的Si-O-Si网状结构在乙烯基双键打开后可以连接亲水性官能团。当水滴接触防雾膜表面时会铺展开来并形成均匀的水膜,提高透光率。在保证膜层增透、高硬度的同时,还保证了光学镜片的防雾功能。该制备工艺可行性好,质量控制方法简便、可靠。
（4）表面改性对光学眼镜膜增透防雾
利用防雾材料本身的电极性，采用逐层涂膜法对光学镜片进行表面改性，以提高膜透光和防雾性能。
汽车防雾剂 目的：通过表面改性的方法研制透光和防雾效果良好的光学防雾膜。
方法：将聚丙烯酸、阳离子聚丙烯酰胺和硅酸钠通过逐层涂膜法构建丙烯酸/聚丙烯酰胺-硅酸钠亲水防雾膜，烘后得到稳定的纳米膜层结构，并进行透光率、亲水性和硬度的测量。
实验制得的防雾膜层在 200 nm 波长附近，其透光率高于 %，在波长为700~800 nm 区域内，
透光率达到%，提示该膜层具有良好的透光性；水滴在接触膜层表面 230 ms 后完全分散，显示为高亲水性。制得的涂膜烘干后形成稳定的膜层结构，“铅笔法”测得硬度达到 4H。因此，采用逐层涂膜法制备防雾膜方法简单，防雾性及稳定性好提高了光学镜片的整体质量。
当丙烯酸和聚丙烯酰胺-硅酸钠膜层形成稳定、均匀的结构后，水滴接触膜层时会迅速分散，这就实现了膜层亲水性[9-10]，实现了通过对光学眼镜膜的表面改性提高增透、防雾性能的效果。实验旨在利用丙烯酸等材料的高亲水性，使光学镜片表面获得均匀的防雾膜层，并利用丙烯酸和聚丙烯酰胺-硅酸钠的阴、阳极性，通过逐层涂膜法获得稳定的丙烯酸/聚丙烯酰胺-硅酸钠光学防雾膜，检测其透光率、亲水性和硬度。阳离子聚丙烯酰胺-硅酸钠已经构成连接结构并发挥作用。
由于丙烯酸以及阳离子聚丙烯酰胺具有极强的亲水性。当膜层形成稳定、均匀的连接结构后，膜层与膜层彼此连接牢固，同时膜层表面又形成致密的亲水层。当水滴接触膜层时能迅速分散到膜的表面形成一层均匀的水膜。降低了因水滴引起的反射和折射，从而达到防雾效果。
结语：对于戴眼镜的人们而言，真心希望眼镜片不会起雾。镜片起雾影响我们的生活，有时
也会使人们处于危险中。平时我们可以通过一些简便的方式来进行防雾，但这改变不了实质问题。所以，研制防雾膜成了我们需要克服的难题。现在已经有研制出防雾膜应用在眼镜片，浴室镜片及汽车玻璃等等一些方面，但价格实在有点贵，需要我们的有志之人在这方面更好地研究，使其普遍应用在我们身边。
参考文献
[1] Huang WX,Huang Huagong. 2008;35(10):46-49.黄伟欣,黄洪.超亲水涂料的研究进展[J].广东化工,2008,35(10):46-49.
[2]Liu DL,Zhou LM,Fang SM,et Qinggongye XueyuanXuebao:Ziran Kexueban. 2003;18(1):68-70.刘东亮,周立明,方少明,等.基础树脂的化学改性对农用防雾膜性能的影响[J].郑州轻工业学院学报:自然科学版,2003,18(1):68-70.
[3] Lü Tuijinji yu Gaofenzi Cailiao. 2004;2(3):23-26.吕咏梅. 聚烯烃棚膜用防滴消雾剂生产与发展[J]. 化学推进剂与高分子材料,2004,2(3):23-26.
[5] Liu XG,Lou Tuliao. 2005;43(1):31-33.刘宣国,楼白杨. 新型玻璃防雾涂料的制备与性能[J].
上海涂料,2005,43(1):31-33.
[6] Zhang ZQ,Wang YP,Hu Jianzhu Kexue Yanjiu. 2008;34(2):180-181.张志强,王玉平,胡家林.玻璃表面功能性憎水膜的实验[J].四川建筑科学研究,2008,34(2):180-181.
[7] Zhang Y,Wang XM,Yang Tuliao. 2008;23(5):45-47.张燕,王贤明,杨凯.高憎水性含氟丙烯酸树脂及其涂料的制备[J].中国涂料,2008,23(5):45-47.
发布评论