一种廉价生物质基防雾剂及其制备方法与流程

1.本发明属于防雾剂领域，具体涉及一种廉价生物质基防雾剂及其制备方法。


背景技术：

2.透明基材(如玻璃、塑料等)是人们日常生活、工作和生产中不可或缺的材料，但在其使用过程中常常会由于温差变化产生结雾现象，造成基质的透光率、反射率降低，影响视线，给人们的生活带来不便，甚至会发生危险。在透明基材表面涂敷一层防雾材料是解决结雾的一种比较简单方便和有效的办法。防雾材料有亲水型、疏水型和亲水-疏水型3种，目前人们对亲水型防雾材料研究较多。亲水性防雾材料主要是通过改善基材表面的润湿性，使水均匀铺展在基材表面，使光的透过率尽量大，从而达到防雾的效果。但目前所制备的亲水型防雾材料配方复杂、需要多步化学反应才可得到，使得所得防雾剂成本较高，不够绿色环保，且大规模生产困难。
3.魔芋为天南星科魔芋属多年生宿根草本植物，在我国栽培、食用历史已相当悠久。魔芋的主要成分是葡甘聚糖，又称kgm。它是一种天然高分子可溶性膳食纤维，因其能减少和延缓葡萄糖的吸收，抑制脂肪酸的合成，且自身不含热量、使人有饱腹感，目前常被作为重要组分用于生产减肥代餐食品。在人们充分利用魔芋的这些优良特性的同时，忽略了魔芋强的吸水性，据报道魔芋粉在水中可吸水膨胀80-100倍；另外，魔芋还兼具良好的成膜性。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种廉价生物质基防雾剂及其制备方法。
5.本发明所提供的生物质基防雾剂，每100ml生物质基防雾剂由下述物质制成：魔芋粉0.01-4g，表面活性剂0.01-2g，相调节剂0.001-4g，余量为水。
6.更进一步的，每100ml生物质基防雾剂由下述物质制成：魔芋粉0.05-2g，表面活性剂0.1-1g，相调节剂0.05-2g，余量为水。
7.具体的，每100ml生物质基防雾剂由下述质量含量的物质制成：魔芋粉0.8g，表面活性剂0.5g，相调节剂0.1g，余量为水。
8.本发明所提供的上述生物质基防雾剂的制备方法，包括下述步骤：
9.1)取适量的水置于容器中，在搅拌条件向所述水中加入魔芋粉，在20-25℃条件下搅拌均匀，使得魔芋粉充分溶胀、溶解，得到浓度为0.01-4％的魔芋凝胶溶液；；
10.2)以水为溶剂，配制浓度为0.1-20％(g/100ml)的表面活性剂溶液，在搅拌条件下使得表面活性剂充分溶解；
11.3)以水为溶剂，配制浓度为0.01-40％(g/100ml)的相调节剂溶液，在搅拌条件下使得相调节剂充分溶解；
12.4)将步骤1)至步骤3)所得溶液以一定比例混合，搅拌均匀后即得所述防雾剂产品。
13.本发明中，所述魔芋粉可为普通魔芋粉、纯化魔芋粉、魔芋葡甘聚糖等魔芋粗制及精制产品，并且粒度大小无特殊要求，只要满足易于溶胀溶解的条件即可。
14.本发明中，所述表面活性剂包括阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂及两性表面活性剂，如十二烷基硫酸钠、二辛基琥珀酸磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、甘胆酸钠、十八烷基硫酸钠、硬脂酸钠等，满足可以一定比例溶于水且可得到澄清透明溶液即可。
15.本发明中，所述相调节剂为乙醇或者乙二胺四乙酸二钠盐，所用试剂均为工业或分析纯；
16.本发明中，所述水可为自来水、去离子水、蒸馏水、无菌水等的一种或几种。
17.本发明制备的防雾剂以魔芋粉为溶质，水为溶剂配制而成，同时为提高所得防雾剂在部分超疏水表面(镀膜眼镜、汽车玻璃等)的粘合性能，加入少量表面活性剂及相调节剂。该防雾剂可以广泛应用于眼镜/游泳镜镜片、窗玻璃、汽车后视镜、测量仪器、农用大棚等领域。
18.本发明利用了魔芋的成膜性和强吸水性，首先将魔芋制成溶液涂覆于透明基材表面，形成一层亲水膜，在水雾形成时，因魔芋强的吸水性，可快速降低水的接触角，使水均匀铺展在基材表面，从而达到防雾的效果。
19.本发明的优点在于所制备的防雾剂以可食用魔芋粉为主要成分，成本低廉、绿色环保、配方简单，克服了现有防雾剂的很多不足之处，非常适合工业化大规模生产。
附图说明
20.图1为实施例1制备的防雾剂的防雾效果图。
21.图2为涂覆防雾剂前后玻璃透光度测试结果。
22.图3为重复哈气-晾干8次前后防雾涂层微观结构变化图。
具体实施方式
23.下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
24.下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
25.下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
26.下述实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，结果取平均值。
27.下述实施例中所使用的魔芋粉为市售魔芋粉。
28.下述的“％”是指“g/100ml”。
29.实施例1、制备生物质基防雾剂
30.1)取20ml水置于容器中；
31.2)在搅拌的条件向步骤1)的水中加入200mg魔芋粉，在20-25℃条件下搅拌均匀，使得魔芋粉充分溶胀、溶解，得到浓度为1％的魔芋凝胶溶液；
32.3)以水为溶剂，加入一定量硬脂酸钠，在搅拌条件下使得表面活性剂充分溶解，配制浓度为5％的表面活性剂溶液10ml；
33.4)以水为溶剂，配制浓度为1％的乙醇溶液，在搅拌条件下使得相调节剂充分溶
解；
34.5)将步骤2)至步骤4)所得溶液以8:1:1(体积比)比例混合，搅拌均匀后即得所需防雾剂产品。
35.6)将所得防雾剂涂覆在透明玻璃片上，晾干后测试其防雾性能；
36.7)将涂覆防雾剂的玻璃在温度为80℃的热水上哈气1min后晾干，重复此过程8次，用扫描电子显微镜(sem)测试其结构变化(如图3所示)。
37.从图1可以看出，所得防雾剂有良好的防雾效果；从附图2可以看出，涂覆防雾剂后，对玻璃的透光度无影响；从附图3可以看出，经过反复多次使用，此防雾涂层结构更加致密，可能更有利于其发挥防雾作用。
38.实施例2
39.1)取20ml水置于容器中；
40.2)在搅拌的条件向步骤1)的水中加入200mg魔芋粉，在20-25℃条件下搅拌均匀，使得魔芋粉充分溶胀、溶解，得到浓度为1％的魔芋凝胶溶液；
41.3)以水为溶剂，加入一定量硬脂酸钠，在搅拌条件下使得表面活性剂充分溶解，配制浓度为5％的表面活性剂溶液10ml；
42.4)以水为溶剂，配制浓度为1％的乙二胺四乙酸二钠溶液，在搅拌条件下使得相调节剂充分溶解；
43.5)将步骤2)至步骤4)所得溶液以8:1:1(体积比)比例混合，搅拌均匀后即得防雾剂产品。
44.6)将所得防雾剂涂覆在透明玻璃片上，晾干后测试其防雾性能；
45.7)将涂覆防雾剂的玻璃在温度为80℃的热水上哈气1min后晾干，发现其同样具备良好的防雾效果。


技术特征：
1.一种生物质基防雾剂，每100ml生物质基防雾剂由下述物质制成：魔芋粉0.01-4g，表面活性剂0.01-2g，相调节剂0.001-4g，余量为水。2.根据权利要求1所述生物质基防雾剂，其特征在于：每100ml生物质基防雾剂由下述物质制成：魔芋粉0.05-2g，表面活性剂0.1-1g，相调节剂0.05-2g，余量为水。3.根据权利要求1或2所述的生物质基防雾剂，其特征在于：所述魔芋粉选自下述任意一种：普通魔芋粉、纯化魔芋粉和魔芋葡甘聚糖。4.根据权利要求1-3中任一项所述的生物质基防雾剂，其特征在于：所述表面活性剂包括阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂及两性表面活性剂。5.根据权利要求1-4中任一项所述的生物质基防雾剂，其特征在于：所述相调节剂为乙醇或者乙二胺四乙酸二钠盐。6.根据权利要求1-5中任一项所述的生物质基防雾剂，其特征在于：所述水为自来水、去离子水、蒸馏水、无菌水中的一种或几种。7.权利要求1-6中任一项生物质基防雾剂的制备方法，包括下述步骤：1)取适量的水置于容器中，在搅拌条件向所述水中加入魔芋粉，在20-25℃条件下搅拌均匀，使得魔芋粉充分溶胀、溶解；2)以水为溶剂，配制浓度为0.1-20％的表面活性剂溶液；3)以水为溶剂，配制浓度为0.01-40％的相调节剂溶液；4)将步骤1)至步骤3)所得溶液按比例混合，搅拌均匀后即得所述生物质基防雾剂。

技术总结
本发明公开了一种生物质基的防雾剂及其制备方法。此防雾剂以魔芋粉为溶质，水为溶剂配制而成，同时为提高所得防雾剂在部分超疏水表面(镀膜眼镜、汽车玻璃等)的粘合性能，加入少量表面活性剂及相调节剂。该防雾剂可以广泛应用于眼镜/游泳镜镜片、窗玻璃、汽车后视镜、测量仪器、农用大棚等领域。因所用溶质为可食用魔芋，溶剂为去离子水，不含任何对人体有害的成分，绿色环保，成本低廉；而且配方简单，易于得到大量的防雾剂产品，因此，该防雾剂非常适合扩大和工业化生产。适合扩大和工业化生产。


技术研发人员：白静
受保护的技术使用者：中国科学院近代物理研究所
技术研发日：2020.04.29
技术公布日：2021/10/28