高强度防冰涂料、高强度防冰涂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了高强度防冰涂料、高强度防冰涂层及其制备方法和应用，属于功能材料技术领域。本发明专利技术提供的高强度防冰涂料，按质量份数计，包括以下制备原料：骨架材料100份，固体润滑剂0～40份，流平剂0.2～0.8份，消泡剂0.2～0.8份，催化剂0.2～1份，有机溶剂100～10000份；所述骨架材料为涂层前驱体和固化剂；所述涂层前驱体包括树脂前驱体和有机硅前驱体。采用本发明专利技术提供的高强度防冰涂料制备的涂层强度高且与基底粘合性好，并可长时间保持界面的防冰性能。防冰性能。防冰性能。

【技术实现步骤摘要】
高强度防冰涂料、高强度防冰涂层及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及功能材料
，尤其涉及高强度防冰涂料、高强度防冰涂层及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]在航空航天、电力网络、机械和工程等领域中，设备或器件裸露表面上的结冰会造成不可估量的损失，如何防止结冰引起了研究人员的关注。防/除冰研究的关键在于减少冰与表面之间的粘附。现有的防冰策略可分为两种方法：第一种为主要依靠外部能量输入的主动策略，第二种为主要基于液体驱避技术的被动策略。与主动策略相比，被动策略摆脱了能量和系统的约束，被认为是新一代防冰系统最重要的组成部分之一。
[0003]疏水表面和润滑剂注入表面(SLIPS)是最典型的被动防冰表面，它们分别依赖于荷叶启发的固体
‑
空气界面和猪笼草启发的固体/液体界面。具体的，前者主要是通过疏水物质构筑表面粗糙结构，采用喷涂、旋涂、滴涂等方法制备超疏水表面。后者主要是通过表面构筑多孔结构，并进行疏水修饰，再通过注入液态润滑剂(如硅油、全氟聚醚、液体石蜡等)，可有效降低界面冰粘附力。但是较差的耐久性使这些表面难以在恶劣的外部环境中，如在高速、高压或高剪切条件下保持防冰功能。其中，采用由固体润滑剂注入的有机凝胶(如采用PDMS与固化剂形成凝胶材料)可提高SLIPS的防冰耐久性。固体润滑剂的引入将增强界面润滑性，避免界面功能失效。然而，该方式制备的涂层与基体的附着力弱，机械强度低，制备工艺复杂，极大地限制了其在航空航天、电力网络、机械和工程领域的应用。为了改善这一问题，一般是在基底表面构建特殊底漆，制备过程较为复杂，且涂层强度仍有待提高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高强度防冰涂料、高强度防冰涂层及其制备方法和应用，采用本专利技术提供的高强度防冰涂料制备的涂层强度高且与基底粘合性好，并可长时间保持界面的防冰性能。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种高强度防冰涂料，按质量份数计，包括以下制备原料：
[0007]骨架材料100份，固体润滑剂0～40份，流平剂0.2～0.8份，消泡剂0.2～0.8份，催化剂0.2～1份，有机溶剂20～75份；
[0008]所述骨架材料为涂层前驱体和固化剂；所述涂层前驱体包括树脂前驱体和有机硅前驱体。
[0009]优选地，所述树脂前驱体包括聚氨酯、环氧树脂、氟硅树脂和丙烯酸树脂中的一种或几种。
[0010]优选地，所述有机硅前驱体包括羟基硅油、氨基硅油、双乙烯基封端硅油和聚二甲基硅氧烷中的一种或几种。
[0011]优选地，所述固化剂包括树脂固化剂和有机硅固化剂。
[0012]优选地，所述树脂固化剂包括聚醚胺、聚酰胺胺、六氟磷酸胺和异氰酸酯中的一种或几种，所述树脂固化剂的质量为树脂前驱体质量的5～50％。
[0013]优选地，所述有机硅固化剂包括正硅酸乙酯，硅酸四丁酯、钛酸四丁酯、钛酸乙酯和聚二甲基硅氧烷固化剂中的一种或几种，所述有机硅固化剂的质量为有机硅前驱体质量的5～50％。
[0014]优选地，所述固体润滑剂包括油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸酰胺、固体石蜡和十八烷中的一种或几种。
[0015]本专利技术提供了一种高强度防冰涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0016]将上述技术方案所述高强度防冰涂料涂覆至基底的表面，固化后在所述基底的表面形成高强度防冰涂层。
[0017]本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的高强度防冰涂层。
[0018]本专利技术提供了上述技术方案所述高强度防冰涂层在风力发电、飞行器、飞机、高寒线铁路或雷达的表面防冰中的应用。
[0019]本专利技术提供了一种高强度防冰涂料，按质量份数计，包括以下制备原料：骨架材料100份，固体润滑剂0～40份，流平剂0.2～0.8份，消泡剂0.2～0.8份，催化剂0.2～1份，有机溶剂20～75份；所述骨架材料为涂层前驱体和固化剂；所述涂层前驱体包括树脂前驱体和有机硅前驱体。本专利技术通过采用树脂前驱体和有机硅前驱体复配固化剂等原料形成具有互穿聚合物网络(包括具有硬质特性以及高粘结性能的树脂骨架和具有软弹特性的有机硅骨架)的涂层，其具有较高强度且在基底表面具备极强的附着力，界面冰粘附力低，并可长时间保持界面的防冰性能，能够有效解决风力发电叶片、机翼防冰等问题，适用于具有防冰需求的各类装备表面，并满足飞行器等器件表面对于涂层的强度要求。
[0020]进一步地，通过引入固态润滑剂，在改善涂层对于液态润化剂固持能力的基础上，有利于进一步提高涂层的强度，并可在严苛磨损环境下保持极低的冰粘附性能。
[0021]同时，本专利技术提供的方法原料简单，操作简便，可大面积制备涂层，生产成本低，适宜规模化生产。
附图说明
[0022]图1为本专利技术中高强度防冰涂层的制备方法示意图；
[0023]图2为本专利技术中高强度防冰涂层的结构示意图；
[0024]图3为本专利技术的固化过程中形成有机硅骨架的反应流程图；
[0025]图4为本专利技术的固化过程中形成树脂骨架的反应流程图；
[0026]图5为本专利技术中高强度防冰涂层的光学照片；
[0027]图6为实施例1～9制备的高强度防冰涂层的接触角测试结果图；
[0028]图7为实施例1～9及对比例1～6制备的防冰涂层的滑移角测试结果图；
[0029]图8为实施例1～9及对比例1～6制备的防冰涂层的冰粘附力测试结果图；
[0030]图9为实施例1～9及对比例1～6制备的防冰涂层的基底粘附力测试结果图；
[0031]图10为本专利技术中高强度防冰涂层的耐磨性测试示意图；
[0032]图11为实施例4～9制备的高强度防冰涂层在200磨损周期后的厚度减少量对比
图；
[0033]图12为实施例4～9制备的高强度防冰涂层在200磨损周期后冰粘附强度变化图；
[0034]图13为实施例6、实施例9、对比例3以及对比例6制备的防冰涂层在200磨损周期后冰粘附强度变化图。
具体实施方式
[0035]本专利技术提供了一种高强度防冰涂料，按质量份数计，包括以下制备原料：
[0036]骨架材料100份，固体润滑剂0～40份，流平剂0.2～0.8份，消泡剂0.2～0.8份，催化剂0.2～1份，有机溶剂20～75份；
[0037]所述骨架材料为涂层前驱体和固化剂；所述涂层前驱体包括树脂前驱体和有机硅前驱体。
[0038]在本专利技术中，若无特殊说明，所用原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。
[0039]按质量份数计，本专利技术中所述高强度防冰涂料的制备原料包括骨架材料100份。在本专利技术中，所述骨架材料为涂层前驱体和固化剂，所述涂层前驱体包括树脂前驱体和有机硅前驱体，其中，当所述涂层前驱体为树脂前驱体和有机硅前驱体，所述树脂前驱体和有机硅前驱体可以为任意配比，具体的，所述树脂前驱体和有机硅前驱体的质量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度防冰涂料，按质量份数计，包括以下制备原料：骨架材料100份，固体润滑剂0～40份，流平剂0.2～0.8份，消泡剂0.2～0.8份，催化剂0.2～1份，有机溶剂100～10000份；所述骨架材料为涂层前驱体和固化剂；所述涂层前驱体包括树脂前驱体和有机硅前驱体。2.根据权利要求1所述的高强度防冰涂料，其特征在于，所述树脂前驱体包括聚氨酯、环氧树脂、氟硅树脂和丙烯酸树脂中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的高强度防冰涂料，其特征在于，所述有机硅前驱体包括羟基硅油、氨基硅油、双乙烯基封端硅油和聚二甲基硅氧烷中的一种或几种。4.根据权利要求1～3任一项所述的高强度防冰涂料，其特征在于，所述固化剂包括树脂固化剂和有机硅固化剂。5.根据权利要求4所述的高强度防冰涂料，其特征在于，所述树脂固化剂包括聚醚胺、聚酰胺胺、六氟磷...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈华伟，王泽林澜，刘晓林，赵泽辉，朱彦曈，陈济琛，孙师泽，占潇洋，马峥，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：