研究背景

● 聚合物涂料具有易于制造、加工、重量轻、可应用于塑料基材和成本更低等优点，非常适合开发耐用、长期的防雾涂料。

● 聚合物涂层在磨损过程中的机械耐久性可以用拉特纳-兰开斯特关系来描述，表明聚合物磨损系数与界面摩擦系数成正比，与薄膜硬度、拉伸断裂时的应变和应力成反比。因此，增加涂层硬度、拉伸应力和断裂应变并降低表面摩擦系数可以提高聚合物的耐磨性。

● 亲水性防雾涂层的设计存在两个主要挑战：首先，亲水性聚合物往往具有较窄的混溶性范围，限制了可用于提高其硬度和拉伸性能的添加剂的数量；其次，亲水性防雾聚合物涂料的高表面能本身就会导致高附着力，从而导致高摩擦系数。尽管已经进行了多次尝试来设计耐磨聚合物防雾涂层，到目前为止，还不可能同时克服这两个材料设计挑战。

研究思路

探索耐用聚合物防雾涂层的系统设计和制造，使这些涂层同时表现出高表面硬度、应力、断裂应变和低摩擦系数。这些涂料是利用交联聚乙烯吡咯烷酮（PVP）基质制成的，该基质用两种关键添加剂改性，可同时提高防雾性能和机械耐久性。还开发了1种简单的两步喷涂工艺，将这些涂层涂覆到各种塑料表面上，这种制造工艺可以很容易地扩大规模，开发的涂层在防止起雾方面非常有效。

主要结论

● 基于聚乙烯吡咯烷酮的涂料基于经典的Ratner-Lancaster磨损模型设计设计了不同的耐磨防雾涂层，其性能大大优于基础聚合物以及所有经过测试的市售防雾涂料。与基础聚合物相比，这些涂层的雾化时间增加了400%，耐磨性提高了50,000%，并且具有出色的长期防雾性能。

● 研究了HLB值和利用汉森溶解度参数（S*）的独特混溶系数，作为提高防雾性能和涂层耐久性的标准。结果表明摩擦减少与添加剂HLB值和S*无关，而光学清晰度和防雾能力可以分别通过较低的S*和较高的HLB值来提高。

● 优化的PVP防雾涂层具有连续的防雾性能和很强的耐磨性，在防雾性能、耐磨性和长期循环性能方面明显优于所有经过测试的市售防雾涂层。

应用前景

● 将增韧剂和亲水性防滑剂加入现有的亲水性防雾聚合物中，为开发高性能、耐用的防雾涂料提供了新的策略。