一种亲水性抗冰涂层的制备方法技术

本发明专利技术提供一种亲水性抗冰涂层的制备方法，属于涂层制备技术领域。该方法是先在溶剂中加入聚乙二醇二缩水甘油醚、二胺类单体和稀释剂，搅拌，得到混合溶液A；所述的二胺类单体包括脂肪族二胺或芳香族二胺；将混合溶液A在0

【技术实现步骤摘要】
一种亲水性抗冰涂层的制备方法


[0001]本专利技术属于涂层制备
，具体涉及一种亲水性抗冰涂层的制备方 法。

技术介绍

[0002]自然界中不可避免的结冰现象对日常生活、工业生产、道路交通等领域 都造成了巨大影响。雪灾导致线缆覆冰，引发大面积停电，造成了巨大的财产 损失；飞机表面覆冰，改变气动外形，增加飞行阻力，导致升力损失，降低飞 机的操纵性、稳定性等安全性能，影响飞行安全；汽车表面覆冰，影响出行。 为了减少覆冰造成的损失，已经开发了多种防冰和除冰的方法，例如飞机起飞 前喷涂防冰液的化学除冰法、线缆两端架设直流融冰装置的电加热除冰法、汽 车表面敲击除冰的机械去除法等传统主动除冰方法。但是，这些方法往往带来 耗能高、成本高、环境污染等问题。
[0003]为了避免以上传统主动除冰方法带来的不利影响，近年来，科研人员围 绕被动涂层除冰法开发了一系列抗冰涂层。目前，主要的抗冰涂层制备方法有： 1)受荷叶表面微/纳结构启发的超疏水抗冰涂层；2)受猪笼草“光滑嘴唇”启 发的光滑的润滑液注入多孔表面(SLIPS)抗冰涂层；3)亲水性抗冰涂层。2002 年，Laforte等首次证明超疏水涂层具有较低的冰粘附力(Proceedings of theinternational workshop on atmospheric icing of structures(IWAIS).Vol.6.2002.)，随 后Kimura等采用有机
‑
无机杂化的方法制备了丙烯酸聚氨酯
‑
PTFE超疏水抗冰 涂层(No.2007
‑
01
‑
3315.SAE Technical Paper,2007.)。中国专利CN111303738A 通过将微/纳粒子喷涂在基材表面后经热处理和氟化处理后得到超疏水抗冰涂 层。但是随后发现低温下雨水粘度变大，在接触到超疏水涂层的微/纳结构后被 固定难以弹开，失去抗冰性能。由于超疏水抗冰涂层存在以上缺点以及新型被 动抗冰方法的涌现，超疏水表面抗冰法逐渐被取代。2011年，Joanna Aizenberg 受猪笼草光滑表面(Nature 477.7365(2011):443
‑
447.)的启发，通过用低表面能、 化学惰性液体渗透功能化的多孔/纹理固体以在基材表面上形成物理光滑且化 学均匀的注入润滑液的多孔光滑表面(SLIPS)抗冰涂层。但是，这种注入润滑 液的多孔光滑表面(SLIPS)由于润滑液多为多孔吸附的注入方式，使得润滑液 难以在涂层内稳定存在，故而存在润滑液易流失的缺点，限制了它的应用。此 外，2014年，Jianjun Wang制备了表面含有季铵盐的亲水性抗冰涂层，表现出 较低的冰粘附力(ACS applied materials&interfaces 6.10(2014):6998
‑
7003.)。但 是这种含季铵盐的亲水性抗冰涂层制备条件苛刻，涉及多种异氰酸酯以及高温 反应，不利于广泛应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有技术中超疏水抗冰涂层抗冰效果不理想、耐 磨性不好以及光滑的润滑液注入多孔表面(SLIPS)抗冰涂层润滑液易流失的缺 点，而提供了一种亲水性抗冰涂层的制备方法。
[0005]本专利技术提供一种亲水性抗冰涂层的制备方法，其步骤如下：
[0006]步骤一：在溶剂中加入聚乙二醇二缩水甘油醚、二胺类单体和稀释剂，搅 拌，得到混合溶液A；所述的二胺类单体包括脂肪族二胺或芳香族二胺；
[0007]步骤二：将步骤一的混合溶液A在0
‑
100℃下搅拌反应0.5
‑
6小时，得到 待涂溶胶B；
[0008]步骤三：将步骤二得到的待涂溶胶B制备成抗冰涂层，并在0
‑
50℃下凝胶 2
‑
48小时，得到亲水性抗冰涂层。
[0009]优选的是，所述的步骤一还加入其他缩水甘油醚类单体和补强剂。
[0010]优选的是，所述的其他缩水甘油醚类单体选自聚乙二醇单缩水甘油醚或芳 香类缩水甘油醚中的一种或两种。
[0011]优选的是，所述的芳香类缩水甘油醚具有以下结构：
[0012][0013]其中R1包括以下结构：
[0014][0015]优选的是，所述的脂肪族二胺包括以下结构：
[0016]n＝2、3、4、6、8、10、12、14、16、18、20、24、30
[0017][0018]R2、R4、R7、R
10
独立的选自
‑
CH2‑
、
‑
CH2CH2‑
、
‑
(CH2)3‑
、
‑
CH2OCH2‑
、
ꢀ‑
(CH2)2O(CH2)2‑
或
‑
(CH2)2O(CH2)2O(CH2)2‑
；
[0019]R3、R5、R6、R8、R9、R
11
、R
12
独立的选自
‑
CH3、
‑
C2H5、
‑
t
Bu、
‑
CH2OCH3或
‑
CH(CH3)2。
[0020]优选的是，所述的芳香类二胺包括以下结构：
[0021][0022][0023]优选的是，所述的步骤一中聚乙二醇二缩水甘油醚、其他缩水甘油醚类单 体、二胺类单体、补强剂和稀释剂的质量比为(1
‑
10)：(0
‑
1)：(0.1
‑
10)：(0
‑
0.5)： (5
‑
20)。
[0024]优选的是，步骤一的补强剂为二氧化硅纳米粒子、轻质碳酸钙、滑石粉、 二氧化钛或他们的组合。
[0025]优选的是，所述的步骤一中还加入流平剂、消泡剂、抗氧化剂和抗紫外 吸收剂，所述的流平剂、消泡剂、抗氧化剂和抗紫外吸收剂的重量比为1: (0.1
‑
10)：(0.1
‑
10)：(0.1
‑
10)，且上述物质的添加量占总重量的0.1％
‑
10％。
[0026]优选的是，所述的流平剂包括德国毕克的BYK
‑
300、301、302、306、307、 310、313、315、320、322、323、325、330、331、333、337、340、341、344、 345、346、347、348、349、350、352、353、354、355或356中的一种或几种。
[0027]优选的是，所述的消泡剂包括德国毕克的BYK
‑
011、012、014、016、017、 018、019、020、021、022、023、024、025、028、031、032、033、034、035、 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种亲水性抗冰涂层的制备方法，其特征在于，其步骤如下：步骤一：在溶剂中加入聚乙二醇二缩水甘油醚、二胺类单体和稀释剂，搅拌，得到混合溶液A；所述的二胺类单体包括脂肪族二胺或芳香族二胺；步骤二：将步骤一的混合溶液A在0
‑
100℃下搅拌反应0.5
‑
6小时，得到待涂溶胶B；步骤三：将步骤二得到的待涂溶胶B制备成抗冰涂层，并在0
‑
50℃下凝胶2
‑
48小时，得到亲水性抗冰涂层。2.根据权利要求1所述的一种亲水性抗冰涂层的制备方法，其特征在于，所述的步骤一还加入其他缩水甘油醚类单体和补强剂。3.根据权利要求2所述的一种亲水性抗冰涂层的制备方法，其特征在于，所述的其他缩水甘油醚类单体选自聚乙二醇单缩水甘油醚或芳香类缩水甘油醚中的一种或两种。4.根据权利要求3所述的一种亲水性抗冰涂层的制备方法，其特征在于，所述的芳香类缩水甘油醚具有以下结构：其中R1包括以下结构：5.根据权利要求1所述的一种亲水性抗冰涂层的制备方法，其特征在于，所述的脂肪族二胺包括以下结构：n＝2、3、4、6、8、10、12、14、16、18、20、24、30R2、R4、R7、R
10
独立的选自
‑
CH2‑
、
‑
CH2CH2‑
、
‑
(CH2)3‑
、
‑
CH2OCH2‑
、
‑
(CH2)2O(CH2)2‑
或
‑
(CH2)2O(CH2)2O(CH2)2‑
；R3、R5、R6、R8、R9、R
11
、R
12
独立的选自
‑
CH3、
‑
C2H5、
‑
t
Bu、
‑
CH2OCH3或
‑
CH(CH3)2。6.根据权利要求1所述的一种亲水性抗冰涂层的制备方法，其特征在于，所述的芳香类
二胺包括以下结构：7.根据权利要求1所述的一种亲水性抗冰涂层的制备方法，其特征在于，所述的步骤一中聚乙二醇二缩水甘油醚、其他缩水甘油醚类单体、二胺类单体、补强剂和稀释剂的质量比为(1
‑
10)：(0

【专利技术属性】
技术研发人员：方佳，李胜海，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：