一种防结冰纳米涂料、制备方法和应用技术

本发明专利技术属于涂料技术领域，具体是涉及一种防结冰纳米涂料、制备方法和应用，包括A组份和B组份，所述A组份包括如下重量份组分：丙烯酸树脂45～55份，含氟硅氧烷25～40份，纳米二氧化钛3～6份，纳米氧化锌4～7份，纳米氧化铝1～3份，有机改性蒙脱土2～5份，溶剂8～12份；B组份为脂肪族异氰酸酯12～16份；A组份的制备方法为，将纳米二氧化钛，纳米氧化锌和纳米氧化铝各自分散在含有有机蒙脱土和含氟硅氧烷的溶剂中，与有机硅改性丙烯酸树脂混合得到；本发明专利技术显著地提高了涂料的附着力、硬度和耐酸碱性能，涂层具有表面疏水性，并且显著提高了涂料的防结冰能力。料的防结冰能力。

【技术实现步骤摘要】
一种防结冰纳米涂料、制备方法和应用


[0001]本专利技术属于涂料
，具体是涉及一种防结冰纳米涂料、制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，风电装机规模不断扩大，发电占比大幅提高。我国大部分地区冬季冰冻天气较多，因覆冰影响导致风电机组退备现象日益凸显，对电网的安全调度运行带来极大影响。
[0003]当风机叶片表面大量积冰时，由于每个叶片上的冰载不同，使机组的不平衡载荷增大，从而降低风机的零部件寿命，对机组造成较大的危害；由于积冰厚度不一，叶片原有的气动外形将发生改变，降低机组的风能利用系数，从而造成发电功率降低，严重时还可造成风电机组无法正常启动；结冰后，如果风机继续运行，抛出的冰层碎块或掉落的大冰块可能会伤害到风机自身及其附近的人或物。
[0004]冰对涂层表面的附着力受以下几个因素影响：1、憎水性。涂层表面具有较好的憎水性，能减少水对表面的润湿，就大大减少了温度接近0℃的覆冰量。研究也发现，憎冰表面必须憎水，但也不是基材表面对水的接触角越高，疏水性越强，冰的附着力越低。
[0005]2、温度。水在
‑
6~0℃时主要形成雨凇，整个冰比较致密，对基材表面附着力好；水在低于
‑
10℃时，由于水结晶速度快，形成比较疏松的外观白色的冰霜，对基材附着力较低。
[0006]3、粗糙度。涂层表面的粗糙度对冰的附着力影响非常大，例如，冰对一般不锈钢表面的附着力高达1.65MPa，但对抛光的不锈钢，冰的附着力只有0.07MPa。
[0007]4、润滑性。涂层表面具有很好的自润滑性时，也能大大降低冰的附着力。

技术实现思路

[0008]本专利技术要解决的技术问题是提供一种防结冰纳米涂料、制备方法和应用，由该涂料制得的涂层具有表面疏水和低粘性，涂层光滑、对底材附着力好、耐候性好、硬度高，在野外环境测试防冰效果良好，克服了传统超疏水防冰涂料在低温、震动、压力等户外环境下易失去防冰效果的缺点。
[0009]本专利技术提供一种防结冰纳米涂料，包括A组份和B组份，所述A组份包括如下重量份组分：丙烯酸树脂45～55份，含氟硅氧烷 25～40份，纳米二氧化钛3～6份，纳米氧化锌4～7份，纳米氧化铝1～3份，有机改性蒙脱土2～5份，溶剂8～12份；B组份为脂肪族异氰酸酯12～16份；A组份的制备方法为，将纳米二氧化钛，纳米氧化锌和纳米氧化铝各自分散在含有有机改性蒙脱土和含氟硅氧烷的溶剂中，与丙烯酸树脂混合得到。
[0010]优选的，所述A组份和B组份的重量比为100:12～16。
[0011]优选的，所述A组份包括如下重量份组分：丙烯酸树脂45～50份，含氟硅氧烷25～
30份，纳米二氧化钛3～6份，纳米氧化锌4～7份，纳米氧化铝1～3份，有机改性蒙脱土2～5份，溶剂8～12份。
[0012]优选的，所述有机改性蒙脱土为十八烷基三甲基氯化铵或十六烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土。制备方法为，将钠基蒙脱土和有机季铵盐水溶液混合，过滤，滤饼干燥（优选80℃烘干），得到有机改性蒙脱土；所述钠基蒙脱土的制备方法为，蒙脱土浸泡在氯化钠溶液（优选饱和氯化钠水溶液）中，将溶液抽滤，反复洗涤滤饼，然后将滤饼干燥后为钠基蒙脱土；蒙脱土和氯化钠溶液的重量体积比为：25
‑
35：400
‑
600；停止滤饼洗涤的条件为：洗液中加入AgNO3溶液不产生白色沉淀为止。
[0013]所述有机季铵盐为十八烷基三甲基氯化铵或十六烷基三甲基溴化铵，浓度为0.01
‑
0.02g/mL。
[0014]优选的，所述A组份还包括石墨烯0.3
‑
0.6份。
[0015]优选的，所述丙烯酸树脂为有机硅改性丙烯酸树脂（cas编号：9003
‑
01
‑
4，购买自深圳市吉鹏硅氟材料有限公司）。
[0016]优选的，所述含氟硅氧烷为聚三氟丙基甲基硅氧烷或聚（九氟己基）硅氧烷等。
[0017]优选的，所述溶剂为醋酸丁酯。
[0018]所述脂肪族异氰酸酯为异氟尔酮二异氰酸酯（IPDI）、六亚甲基二异氰酸酯（HDI）或4,4'
‑
二环己基甲烷二异氰酸酯（HMDI），优选六亚甲基二异氰酸酯（HDI）。
[0019]本专利技术提供一种防结冰涂料的制备方法，包括如下步骤，将A组份和B组分混合，得到防结冰涂料；所述A组份的制备方法为，将纳米二氧化钛，纳米氧化锌和纳米氧化铝各自分散在含有有机改性蒙脱土和含氟硅氧烷的溶剂中，与丙烯酸树脂混合得到。
[0020]优选的，将石墨烯和溶剂混合，得到分散液，然后将纳米二氧化钛，纳米氧化锌和纳米氧化铝各自分散在含有有机改性蒙脱土和含氟硅氧烷的分散液中。
[0021]本申请中纳米二氧化钛，纳米氧化锌和纳米氧化铝各自在分散时使用部分有机改性蒙脱土、含氟硅氧烷和溶剂，进行充分分散即可。
[0022]本专利技术提供一种防结冰涂料的应用，所述防结冰涂料应用于风电叶片。
[0023]本专利技术的有益效果是，纳米粒子作为涂料中的功能填料，一般来说，在涂料制备中是直接将其慢慢加入到树脂或乳液中分散即可，即使有多种不同的纳米粒子，也是混合分散即可。专利技术人发现，当有多种不同的纳米粒子时，即存在纳米二氧化钛，纳米氧化锌和纳米氧化铝时，将其各自分散，然后混合，相比直接分散的方式，可以显著提高涂料的附着力和硬度，从而有效改善涂料在野外环境的持久防结冰能力。
[0024]有机改性蒙脱土既有防沉剂的作用，同时，蒙脱土的纳米层状结构可以改善涂层的硬度、韧性、耐腐蚀性能，蒙脱土的片层结构中存在许多无机阳离子水合物，有机改性后蒙脱土具有一定的亲油、亲水性，与涂料中的有机组份混溶性好，且有助于其他纳米成分分散；纳米氧化铝加入涂料中，在保证涂层透明的同时，可以大幅度提高涂层的耐磨性和硬度。石墨烯的加入提升涂料耐腐蚀性。纳米氧化锌和纳米钛白粉可提升涂层的耐紫外光老化性，并由于其光催化效应能够分解油污、有机物等，赋予涂层自洁功能。
[0025]本专利技术所述涂料施工性能良好，尤其是抗沾污性能大大提高，具有优良的自洁能
力，对底材附着力好，水滴、灰尘等不易附着。
[0026]纳米粒子均匀分散在涂料体系中，形成强大的活性吸附中心，在涂膜表面产生键合，大大提高了涂膜的致密性、韧性、耐洗刷性和耐沾污性。
[0027]通过在基材表面涂覆防结冰涂料，减少冰对基材表面的附着力和表面的覆冰量，再利用风和重力的作用下使冰更容易脱离基材表面。此类方法简单易行，成本低，在很多地方可以起到减少冰灾的作用。即便在极端条件下必须采用人工除冰时，因冰对基材表面附着力小，人工除冰的难度也会大大降低，提高工作效率。
[0028]本专利技术多种纳米成分的加入，提高了涂料对底材的附着力、涂层硬度、耐沾污性。得到的涂层具有良好的防结冰功效，可用于风机叶片防结冰；涂层表干0.5小时，实干24小时，可采用喷涂、辊涂等方式施工，施工简便、高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防结冰纳米涂料，其特征是，包括A组份和B组份，所述A组份包括如下重量份组分：丙烯酸树脂45～55份，含氟硅氧烷25～40份，纳米二氧化钛3～6份，纳米氧化锌4～7份，纳米氧化铝1～3份，有机改性蒙脱土2～5份，溶剂8～12份；B组份为脂肪族异氰酸酯12～16份；A组份的制备方法为，将纳米二氧化钛，纳米氧化锌和纳米氧化铝各自分散在含有有机改性蒙脱土和含氟硅氧烷的溶剂中，与丙烯酸树脂混合得到。2.如权利要求1所述的防结冰纳米涂料，其特征是，所述A组份和B组份的重量比为100:12～16。3.如权利要求1所述的防结冰纳米涂料，其特征是，所述A组份包括如下重量份组分：丙烯酸树脂45～50份，含氟硅氧烷25～30份，纳米二氧化钛3～6份，纳米氧化锌4～7份，纳米氧化铝1～3份，有机改性蒙脱土2～5份，溶剂8～12份。4.如权利要求1
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3任一项所述的防结冰纳米涂料，其特征是，有机改性蒙脱土的制备方法为，将钠基蒙脱土和有机季铵盐水溶液混合，过滤，滤饼干燥、研磨、过筛，得到有机改性蒙脱土；所述钠基蒙脱土的制备方法为，将蒙脱土浸泡在氯化钠溶液中，将滤液洗涤，抽滤，得到滤饼，干燥后为钠基蒙脱土；所述有机季铵盐为十八烷基三甲基氯化铵或...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈桂福，游益，张凤菊，秦建民，
申请(专利权)人：湖南益涂纳米材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：