2021年第8期广东化工
第48卷总第442期www.gdchemꞏ157ꞏ防毒面具用防雾保明涂液概述 刘彦妮1，崔江舟1*，武慧恩2，刘平2，雷晓军1，胡月1，王京1
(1．山西新华防化装备研究院有限公司，山西太原030008；
2．中国人民解放军陆军装备部防化军事代表局驻太原地区防化军事代表室，山西太原030002) [摘要]防毒面具在使用过程中会出现镜片表面起雾现象。通过结构式防雾技术和物化式防雾技术结合的方法可以提高镜片保明效果。本文 太阳能小屋
综述了不同种类的防雾保明涂液，筛选出适用于防毒面具的防雾保明涂液，辅助解决在有较大温差使用环境下防毒面具镜片表面雾化的问题。
[关键词]防毒面具；镜片；起雾；保明；涂液
[中图分类号]TQ[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2021)08-0157-02
伊枯草菌素Review of Antifogging Coating Solution for Gas Mask
Liu Yanni1,Cui Jiangzhou1*,Wu Huien2,Liu Ping2,Lei Xiaojun1,Hu Yue1,Wang Jing1
(1.Shanxi Xinhua Chemical Defense Equipment Research Institute Co.,Ltd,Taiyuan030008；
2.Military Representative Office for Chemical Defense of PLA Army Armament Department in Taiyuan Area,Taiyuan030002,China)
Abstract:The phenomenon of fogging on the surface of the lens will appear during the use of the gas mask.The combination of structural antifogging technology and physicochemical antifogging technology can improve the effect of lens protection.In this paper,different kinds of antifogging coating solutions are summarized,and the antifogging coating solution suitable for gas mask is selected to help solve the problem of atomization on the surface of gas mask lens in the environment of large temperature difference.
Keywords:gas mask；lens；fogging；antifogging；coating solution
防毒面具是一种保护人员的呼吸器官、眼睛和面部，防止毒气、粉尘、细菌、有毒有害气体或蒸汽等有毒物质伤害的个体防护器材[1]。聚碳酸酯因透明性高、抗冲击性能好、耐疲劳和耐候性好、不易破碎、折射率高和易于成型等特点[2]，常用作防毒面具的镜片，但同时也存在适用温度低、不耐磨，尤其是表面会发生起雾等问题，带来极大的安全隐患。
1起雾原因
镜片表面会发生起雾结霜现象，原因是在极寒极热的使用过程中，防毒面具佩戴人员呼出的气体若不能及时排出或被面具密封的面部皮肤水分蒸发，在高温高湿环境下，水蒸气遇到较冷镜片发生凝结形成水珠，在温度降低时，微小液滴冷却到其露点，水蒸气达到饱和，在镜片内形成雾气甚至结霜。两种情况都会对光线进行折射和散射，改变镜片表面的光学性质，影响透光性，造成镜片不透明现象，给使用者带来操作障碍，影响使用。
根据防毒面具镜片起雾机理，改善防毒面具防雾保明主要有以下两种方法：(1)采用结构式防雾镜片，包括Y行管、阻水罩、双层镜片等结构技术的组合[3]；(2)采用物化式防雾技术，通过镜片表面处理，防止水汽在防毒面具表面形成雾滴。
目前，主要采用结构式镜片防雾方法，但由于作业环境和使用要求等差异，通过在镜片表面涂覆防雾涂液等辅助措施得到进一步应用。
2防雾涂液
防雾涂液通过改变水汽与基材表面的接触角(接触角是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线和固-液界面之间的夹角θ，是润湿程度的量度)，达到防雾的效果。按照原理可将防雾涂液分为疏水性防雾涂液(θ＞90°，液体不润湿固体)和亲水性防雾涂液(θ＜90°，液体可润湿固体)。
2.1疏水性防雾涂液
疏水性防雾涂液对镜片表面做疏水化处理，疏水基团因子与水分子相互排斥，增大水分子和物体表面的接触角，使水汽在物体表面逐渐凝结成一个具有很大接触角的水滴难以在物体表面停留而不断滑落，产生“荷花效应”，通过自身重力作用滑落下来，起到防雾作用。
目前，科研人员研究较多的是含有硅、氟等成分的高分子树脂。Jeong[4]等以全氟烷基硅烷和四乙氧基硅烷为前驱体，采用溶胶-凝胶法制备疏水涂膜，涂膜与水的接触角可达118°，表现出较好的疏水性。Hikita[5]等通过烷氧基硅烷化合物的水解和缩合制备了溶胶-凝胶膜，当二氧化硅和氟烷基硅烷的含量均达到最佳时，与水的接触角可达到150°。Rao[6]以甲基三甲氧基硅烷为前驱体，甲醇为溶剂，氢氧化铵为催化剂合成超疏水二氧化硅气凝胶，接触角最高可达173°。李竹君[7]介绍一种防雾剂制备方法，将甲基三氟丙基硅油、挥发性全硅油、油酸等混合，氟的引入使防雾剂具有较好的憎水性和防雾效果。
疏水性防雾涂液体系因含硅、氟等高分子树脂价格较高[8]，加工成膜工艺复杂，且制备的疏水涂层与基材的结合力较差，且随着水滴的滑落镜面会留下不规则的水痕，影响视线，防雾效果随之变差，在镜片中应用较少。 立柱桩
2.2亲水性防雾涂液
亲水性防雾涂液对镜片表面做亲水化处理，利用涂液中的亲水基团吸引水分子，并降低水的表面张力，减小水分子与物体表面的接触角，使水汽在没有形成细小水珠之前，就会润湿、扩散或者吸附于镜片表面，形成超薄透明的水膜，并且不再对入射光线产生散射的作用，不干扰人的视线，从而达到防雾的目的。
亲水性防雾材料因具有良好的防雾效果，研究较多。目前市场上主要有以下四类亲水性防雾涂液。
2.2.1表面活性剂防雾涂液
表面活性剂作为常用的防雾剂，憎水性基团与基材表面接触，朝向内部，另一端亲水性基团被排斥朝向外部，与水分子之间形成作用力[9]。将表面活性剂涂覆于基材表面后，由于亲水基团较低的表面张力，空气中的水蒸气冷凝后的水滴能够迅速在形成均匀透明水膜，避免小水滴对光线的反射和折射造成的雾化现象。
表面活性剂使用时没有依靠化学作用力，形成的涂膜不耐擦拭，无法保证长久有效的亲水性。
2.2.2无机亲水防雾涂液
无机亲水性防雾涂液主要依靠三维网状结构成膜，可以是无机粒子构筑成物理吸附堆积形成的，也可以是无机醇盐水解缩合形成的。依据无机成分自身的化学活性或光学活性和形成的膜层的多孔结构达
到亲水防雾效果。
Song[10]等采用溶胶-水热法制备了十二烷基苯磺酸钠修饰的纳米TiO2薄膜，结果表明，制备TiO2膜在不受紫外线照射的情况下仍具有超亲水性。Ye等[11]以正硅酸乙酯、十六烷基三甲溴化氨、盐酸、乙醇和水为原料，通过溶胶-凝胶法经700℃快速淬火200s，制备SiO2纳米薄膜，解决紫外光线或阳光照射条件。
文献报道的TiO2[12]和SiO2等纳米防雾涂层，需要高温固化[13]才会提高涂层的机械耐久性和与基底的结合力，无法应用于不耐热的基材表面。
2.2.3高分子防雾涂液
高分子涂液中大都含有大量的亲水性基团，如羟基、羧基、氨基等，依靠这些基团的存在，使涂层呈现亲水特性。常用的成膜物质主要有聚丙烯酸酯、氨基树脂、聚氨酯、有机硅树脂等。
Howarter[14]等通过硅烷偶联剂将聚乙二醇接枝到基材表面，使基材具有防雾功能，同时还具有自清洁功能；吴城锋[15]等为提高聚醚类亲水涂层的耐水性，添加聚醚改性多面体低聚倍半硅氧烷，调节水分子在涂层中的扩散，水接触角可达7.41°，防雾性能优异。王海峰[16]等制备环氧树脂改性的环保型水性聚氨酯涂液，随环氧树脂的用量增加，涂液的粘度增大，且环氧树脂添加量为6Wt%~8Wt%时，涂液的综合性能最优。
[收稿日期]2021-03-14
[作者简介]刘彦妮(1990-)，女，山西吕梁人，工程师，主要研究方向为高分子材料。*为通讯作者。
广东化工2021年第8期ꞏ158ꞏwww.gdchem第48卷总第442期
高分子防雾涂液具有合成原料易得，防雾时间持久等优点，但溶剂型防雾涂液存在资源浪费和环境污染的危害，水溶性涂膜的综合性能有待提高。通过调节大分子链段的软硬单体的比例及交联单体的量可以改善涂膜的性能，更好的满足使用要求。
2.2.4有机-无机杂化复合防雾涂液
有机-无机杂化防雾涂层是无机亲水防雾涂层和高分子亲水防雾涂层的结合，通过溶胶凝胶法将无机醇盐水解形成透明溶胶，然后加入水性高分子溶液生成防雾涂液。
Dong[17]等采用混合二氧化硅纳米颗粒和含有活性三甲氧基硅基的聚合物制备纳米复合涂层，实现超亲水性，具有高稳定性和防雾性能，并显示出易清洗的特点；孔令涛[18]确定了有机杂化无机聚氨酯丙烯酸酯体系防雾涂液的最优配方，具有良好的耐擦性和耐水洗性，水接触角为13.8°。
涂膜的防雾性主要由有机高分子树脂提供，机械性能由无机涂层提供，但还需进一步探讨和完善无机材料和有机材料的共溶性及涂层间的亲合力问题。
3结语与展望
通过对四种防雾涂液进行比较，高分子防雾涂液因制备工艺相对简单，防雾效果明显，应用较多。通过制备集耐磨和防雾性能为一体的高分子防雾涂液，将涂液涂覆于防毒面具镜片表面，改变基材表面的润湿性，使镜片整体的防雾效果得到改善，辅助解决在有较大温差使用环境下防毒面具镜片表面雾化的问题，提高防毒面具在高温、高湿及高寒地区的适应性，更好的适用部队训练、作战需求。
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(本文文献格式：刘彦妮，崔江舟，武慧恩，等．防毒面具用防雾保明涂液概述[J]．广东化工，2021，48(8)：157-158)
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(本文文献格式：邱伟楠，何文会，徐广通．氢气催化燃烧研究进展[J]．广东化工，2021，48(8)：141-145)
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