生物基环氧疏冰涂层及其实现方法技术

一种生物基环氧疏冰涂层的实现方法，将聚二甲基硅氧烷、动态共价化合物和生物基环氧在四氢呋喃中混合均匀，经回流加热后得到预聚物并涂覆于待处理表面，再经固化处理后实现生物基环氧疏冰涂层。本发明专利技术制备得到的涂层具有优异的紫外屏蔽性能和突出的综合疏冰性能，如降低水的结晶温度、延长结冰时间和降低冰附着强度；并且在经过高低温处理一定时间后，其疏冰性能几乎不变；更重要的是，该疏冰涂层表现出优异的自愈性能，并且自愈之后仍然保持着优异的疏冰性能，表现出优异的耐久性。该生物基环氧疏冰涂层，可促进疏冰涂层的长效性和可持续发展，创造更大的经济效益和环境效益。该方法简单易操作，无需使用特制的仪器设备，且可操作性强，适合扩大化生产。适合扩大化生产。适合扩大化生产。

【技术实现步骤摘要】
生物基环氧疏冰涂层及其实现方法


[0001]本专利技术涉及的是一种疏冰涂层领域的技术，具体是一种兼具自愈和紫外屏蔽性能的生物基环氧疏冰涂层及其实现方法。

技术介绍

[0002]冰雪的积累严重影响基础设施和交通，包括飞机、海洋建筑、风力涡轮机、电线和许多其他设施。传统的除冰方法，例如主动加热或使用防冻液，已被证明是能源密集型的，或可能产生无法解决的环境问题。近年来，许多研究都集中在开发各种不同类型的被动疏冰表。超疏水表面作为防冰材料已被广泛研究。然而，许多研究人员发现，在低温高湿环境下，超疏水材料由于其表面和微纳结构之间的变质和霜核形成，并不能表现出稳定的抗冰性能。鉴于此，光滑液体注入表面(SLIPS)因其显著的防冰性能而被开发为新的防冰策略。采用硅油或氟油作为润滑剂制备了传统的光滑液体注入多孔表面(SLIPS)。然而，SLIPS的润滑油或低冰点液体往往易受到机械损伤，导致润滑油或低冰点液体快速流失。此外，疏水材料基疏冰涂层也很容易受到损坏，导致除冰性能的丧失。这些长期暴露在外的疏冰表面在机械上并不坚固，其不耐久和寿命短的缺陷是不可避免的。因此，延长防冰表面的使用寿命非常重要。要实现这些低冰附着涂层的长时间除冰性能，必须将机械耐久性和智能功能集成到材料中，这些问题是目前尚未解决的。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有涂层不具有自愈性能，无法解决涂层损伤后的性能恢复的缺陷以及无法屏蔽紫外光的不足，提出一种生物基环氧疏冰涂层及其实现方法，具有优异的紫外屏蔽性能；具有优异的综合疏冰性能，如降低水的结晶温度、延长结冰时间和降低冰附着强度；并且在经过高低温处理一定时间后，其疏冰性能几乎不变；更重要的是，该疏冰涂层表现出优异的自愈性能，并且自愈之后仍然保持着优异的疏冰性能，表现出优异的耐久性。该生物基环氧疏冰涂层，可促进疏冰涂层的长效性和可持续发展，创造更大的经济效益和环境效益。该方法简单易操作，无需使用特制的仪器设备，且可操作性强，适合扩大化生产。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0005]本专利技术涉及一种生物基环氧疏冰涂层的实现方法，将聚二甲基硅氧烷、动态共价化合物和生物基环氧在四氢呋喃中混合均匀，经回流加热后得到预聚物并涂覆于待处理表面，再经固化处理后实现生物基环氧疏冰涂层。
[0006]所述的生物基环氧为甘油三缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚或腰果酚基环氧中的任意一种。
[0007]所述的动态共价化合物为二硫代二苯酚、二硫代二苯甲酸、二硫代二乙胺或二硫代二苯胺中的任意一种。
[0008]所述的聚二甲基硅氧烷为双羟基封端的聚二甲基硅氧烷、双羧基封端的聚二甲基硅氧烷、双巯基封端的聚二甲基硅氧烷或双氨基封端的聚二甲基硅氧烷中的任意一种。
[0009]优选地，所述的反应物中含有的环氧基与能与环氧基发生开环固化反应的基团的摩尔比为1:1。
[0010]所述的聚二甲基硅氧烷与动态共价化合物的基团摩尔比为2:1～1:2。
[0011]所述的四氢呋喃用量为聚二甲基硅氧烷和甘油三缩水甘油醚两者混合物呈现澄清透明现象即可。
[0012]所述的回流时间为36～84h，温度为60℃。
[0013]所述的固化时间为10～15h，温度为60℃。
[0014]所述的待处理表面为铝。技术效果
[0015]本专利技术以多亲水基团的生物基环氧、疏水的PDMS和动态共价化合物制备出具有综合疏冰性能、自愈性能和紫外屏蔽的生物基疏冰涂层。与裸铝板相比，通过本专利技术处理后的涂层的结冰延迟时间延长了12.5倍；结冰附着强度降低了6.6倍；结冰温度了降低了11℃。动态共价化合物的引入使其具备优异的紫外屏蔽性能和自愈性能。
附图说明
[0016]图1为裸铝和三个实施例在铝板上基材的冰附着强度(a)；和裸铝与实施例3的结冰延迟时间(b)；
[0017]图2为三个实施例的紫外屏蔽性能(a)；和实施例3自愈前后图片(b)。
具体实施方式
实施例1
[0018]制备兼具自愈和紫外屏蔽性能的生物基环氧疏冰涂层，其实现方法如下：
[0019]步骤1)将分子量5000的双氨基封端的聚二甲基硅氧烷、二硫代二苯胺和甘油三缩水甘油醚混合均匀，加入适量的四氢呋喃直至混合液澄清透明，然后在60℃的条件下回流84h，其中控制聚二甲基硅氧烷与二硫代二苯胺的基团摩尔比为2:1；
[0020]步骤2)将上述回流所得的预聚物旋涂到铝板上，最后将涂层放置真空烘箱中固化10h。
[0021]测试其接触角为120.9
±
0.5
°
。通过差示扫面量热仪测试水滴在涂层表面的结晶温度为
‑
26.3℃，同时又通过相机观察在
‑
15℃时水滴在涂层表面的结冰延迟时间为455s。将装满水且内径为20mm的聚四氟乙烯模具倒扣在涂层上，并在
‑
20℃的冰箱中冰冻24h，然后以含推拉力计仪器的设备测试其冰附着强度，其冰附着强度为32.6
±
1.2kPa。另外，用手术刀对涂层进行划痕损伤后，该涂层在经过80℃加热24h后可实现完全自愈，自愈后仍然保持优异的疏冰性能。实施例2
[0022]制备兼具自愈和紫外屏蔽性能的生物基环氧疏冰涂层，其实现方法如下：
[0023]步骤1)将分子量5000的双氨基封端的聚二甲基硅氧烷、二硫代二苯胺和甘油三缩水甘油醚混合均匀，加入适量的四氢呋喃直至混合液澄清透明，然后在60℃的条件下回流72h，其中控制聚二甲基硅氧烷与二硫代二苯胺的基团摩尔比为1:1；
[0024]步骤2)将上述回流所得的预聚物旋涂到铝板上，最后将涂层放置真空烘箱中固化
10h。
[0025]测试其接触角为116.0
±
0.2
°
。通过差示扫面量热仪测试水滴在涂层表面的结晶温度为
‑
27.5℃，同时又通过相机观察在
‑
15℃时水滴在涂层表面的结冰延迟时间为605s。将装满水且内径为20mm的聚四氟乙烯模具倒扣在涂层上，并在
‑
20℃的冰箱中冰冻24h，然后以含推拉力计仪器的设备测试其冰附着强度，其冰附着强度为40.7
±
2.3kPa。另外，用手术刀对涂层进行划痕损伤后，该涂层在经过80℃加热8h后可实现完全自愈，自愈后仍然保持优异的疏冰性能。实施例3
[0026]制备兼具自愈和紫外屏蔽性能的生物基环氧疏冰涂层，其实现方法如下：
[0027]步骤1)将分子量5000的双氨基封端的聚二甲基硅氧烷、二硫代二苯胺和甘油三缩水甘油醚混合均匀，加入适量的四氢呋喃直至混合液澄清透明，然后在60℃的条件下回流36h，其中控制聚二甲基硅氧烷与二硫代二苯胺的基团摩尔比为1:2；
[0028]步骤2)将上述回流所得的预聚物旋涂到铝板上，最后将涂层放置真空烘箱中固化10h。
[0029]测试其接触角为115.3
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物基环氧疏冰涂层的实现方法，其特征在于，将聚二甲基硅氧烷、动态共价化合物和生物基环氧在四氢呋喃中混合均匀，经回流加热后得到预聚物并涂覆于待处理表面，再经固化处理后实现生物基环氧疏冰涂层。2.根据权利要求1所述的生物基环氧疏冰涂层的实现方法，其特征是，所述的生物基环氧为甘油三缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚或腰果酚基环氧中的任意一种。3.根据权利要求1所述的生物基环氧疏冰涂层的实现方法，其特征是，所述的动态共价化合物为二硫代二苯酚、二硫代二苯甲酸、二硫代二乙胺或二硫代二苯胺中的任意一种。4.根据权利要求1所述的生物基环氧疏冰涂层的实现方法，其特征是，所述的聚二甲基硅氧烷为双羟基封端的聚二甲基硅氧烷、双羧基封端的聚二甲基硅氧烷、双巯基封...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄小彬，王祥昭，刘洪，李小飞，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：