一种智能主动型抗结冰涂层材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种智能主动型抗结冰涂层材料及其制备方法和应用，该材料包括以下配方：温敏相变材料１０－６０ｗｔ％，含有酰脲基团的高分子量聚合物１０－６０ｗｔ％，溶剂２０－８０ｗｔ％，将上述搅拌混合制成抗结冰涂层材料溶液，溶剂挥发干燥后形成抗结冰涂层材料，得到的抗结冰涂层材料采用浸泡方式，手工刷涂或静电喷涂方式附着到待处理物上。与现有技术相比，本发明专利技术的特点是得到的抗结冰涂层材料具有长期抗结冰能力、耐老化性、耐磨性和透明性好，对基质的颜色没有影响等特点。

Intelligent active anti icing coating material, preparation method and application thereof

The invention relates to an intelligent active anti icing coating material and preparation method and application thereof. The material comprises the following formula: thermosensitive phase change material 10 60wt%, containing hydantoin groups of high molecular weight polymer 10 60wt%, solvent 20 - 80wt%, the mixing made anti icing coating material solution, solvent evaporation after drying to form anti icing coating materials, the anti icing coating materials by immersion method, manual brush or electrostatic spraying attached to the object to be processed. Compared with the prior art, the invention is characterized in that the anti icing coating material has the characteristics of long freezing resistance, aging resistance, good abrasion resistance and transparency, no influence on the color of the substrate, etc..

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及智能、主动型抗结冰涂层材料的制备方法，将其喷涂在基质表面，基质表面具有长期抗结冰能力。尤其适合航空、船舰、铁路、电力、石化、管道、建筑等行业中使用。
技术介绍
冰在基质上的积累将产生巨大的问题。如高速公路结冰将导致运输变得十分困难。电缆上结冰，将导致电线承重过载而断裂，电力系统中断。飞机机翼结冰，将导致机毁人亡的事故发生。屋顶结冰过厚，房屋将坍塌。因此，抗结冰涂层材料的制备受到高度关注。并且抗结冰涂层材料有着广阔的应用市场。 目前除冰(抑制结冰)主要是通过热辐射、化学融雪剂以及表面加热等方法实现。这些方法都需要大量能源和助剂，实施时间长，并且过度使用融雪剂会导致周围环境的盐碱化。因此，开发一种环保，长效型抗结冰涂层材料，其在结冰时具有智能、主动型抗结冰能力是本专利技术主旨。 基质表面结冰现象与基质表面和水的亲和能力密切相关，亲水表面容易发生吸附水份，加速结冰，而疏水表面就相反。因此，基质覆盖聚四氟乙烯层，其抗结冰能力大大提高。然而这种方法不具有长效性。这是因为聚四氟乙烯虽然具有憎水性，但它无法干扰水分子间氢键聚集，冰的结晶核形成。解决此问题可在涂层材料中引入酰脲基团，干扰水分子氢键间结合能，减少氢键聚集，实现抗结冰能力，如美国波音公司专利US6809169。但这种技术也存在着不足，随着基质上水或冰厚度增加，酰脲基团抑制能力会降低，抗结冰的能力减弱。抗冰涂层材料必须借助高速空气辅助去除机翼结冰。因此这种技术无法适用低速运动或静置的基质上实现不结冰能力，属于非智能型抗冰涂层材料。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有长期抗结冰能力、耐老化性、耐磨性和透明性好，对基质的颜色没有影响的智能主动型抗结冰涂层材料的制备方法。 本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现一种智能主动型抗结冰涂层材料，其特征在于，该材料包括以下配方温敏相变材料10-60wt^，含有酰脲基团的高分子量聚合物10-60wt % ，溶剂20-80wt % 。 所述的温敏相变材料是硅与聚合物嵌段共聚物形成的硅相变材料中的一种或多种混合物。 所述的温敏相变材料包括聚硅氧烷_丙烯酸酸脂共聚物，聚硅氧烷_酰胺共聚物，聚硅氧烷_环氧共聚物，聚硅氧烷_醚共聚物，聚硅氧烷_氨脂共聚物，聚硅氧烷_脲共聚物或聚硅氧烷_乙烯基醚共聚物。 所述的温敏相变材料是采用a，-双羟基聚硅氧烷和烷氧基硅反应制备而成，分子式如下H:-+》++—3—- 其中R2、 R5、 R6是含有1-10个C原子的烷氧基或芳氧基；R3、 R4是含有1_6个C原子的烷基、苯基或环烷基；重复单元数X、 Y为3-30 ;聚硅氧烷重复元数Z为3-10。 所述的含有酰脲基团的高分子量聚合物为含有酰脲基团的聚硅、聚丙烯酸酸脂、聚酰胺、环氧树脂、聚醚、聚氨脂、聚脲或聚乙烯基醚。 所述的含有酰脲基团的高分子量聚合物采用高分子量a ，-双氨基聚硅氧烷与双异氰酸脂反应合成，制备含有酰脲基团高分子量聚合物，分子结构如下Si- 其中RpRe是氢基、l-6个碳原子的烷基、芳基、环烷基、杂芳环基团；1 2、1 5是1-10个碳原子的烷基、芳基、聚苯基；1 3、1 4是含有1-6个碳原子的烷基、芳基或环烷基；重复单元数X为1-100 ;CYAN为双异氰酸脂主链分子。 所述的溶剂为低沸点挥发迅速的有机化合物或水溶性溶剂。 所述的溶剂包括二氯甲烷，二氯甲烷与甲苯混合溶剂，水溶性聚氨脂或水溶性丙烯酸酯。 —种智能主动型抗结冰涂层材料的制备方法，其特征在于，该方法是将温敏相变材料10-60wt % ，含有酰脲基团的高分子量聚合物10-60wt % ，溶剂20-80wt % ，经搅拌混合制成抗结冰涂层材料溶液，溶剂挥发干燥后形成抗结冰涂层材料。 —种智能主动型抗结冰涂层材料的应用，其特征在于，将抗结冰涂层材料采用浸泡方式，手工刷涂或静电喷涂方式附着到待处理物上。 与现有技术相比，本专利技术方法得到的智能、主动型抗结冰涂层材料，将其喷涂在基质表面上，基质表面具有长期抗结冰能力。涂层材料具有耐老化性、耐磨性和较好透明性，对基质的颜色没有影响，此外涂层材料中的温敏相变材料受外界温度变化，实现相转变，释放热能，消除冰的结晶过程发生，因此涂料具有智能、主动性特点；另外，涂层材料中酰脲基团强化对水分子氢键的干扰能力，进一步促进涂层材料的抗结冰能力，使其具有长效性，从而减少融雪剂的使用量，减少环境污染，利于环保，尤其适合航空、船舰、交通、电力、石化、管道、建筑、汽车等行业中大规模推广、使用。 本专利技术的抗结冰涂层材料的制备方法，可以采用浸泡方式，手工刷涂和静电喷涂等方式实施，与传统除冰方法相比，该方法具有施工时间短，能耗低，并具有环保型，污染小的特点，由于施工灵活，能在短时间内对基质表面进行喷涂，可现场进行施工，抑制结冰，降低维护成本，延长了设备的使用寿命，具有很高经济回报。附图说明 图1基质表面结冰粘附性能测试示意图,具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。 1.温敏相变材料的制备 温敏相变材料的制备是采用a，-双羟基聚硅氧烷和烷氧基硅反应制备而成，分子式如下<formula>formula see original document page 5</formula> 其中&、 R2、 R5、 R6是含有1-10个C原子的烷氧基或芳氧基；R3、 R4是含有1-6个C原子的烷基、苯基或环烷基；重复单元数X、 Y为3-30 ;聚硅氧烷重复元数Z为3-10。 2.含酰脲基团高分子量聚合物的制备 含酰脲基团聚合物的合成采用高分子量a ，-双氨基聚硅氧烷与双异氰酸脂反应，制备含有酰脲基团高分子量聚合物，分子结构如下<formula>formula see original document page 5</formula> 其中RpRe是氢基、l-6个碳原子的烷基、芳基、环烷基、杂芳环基团；1 2、1 5是1-10个碳原子的烷基、芳基、聚苯基；1 3、1 4是含有1-6个碳原子的烷基、芳基或环烷基；重复单元数X为1-100 ;CYAN为双异氰酸脂主链分子。 此外，含酰脲基团高分子量聚合物的合成也可采用高分子量a ，-双氨基聚硅氧烷先与氯取代双羰基酸反应，合成出氨基封端的聚硅氧烷-聚酰胺中间体，中间体再与双异氰酸脂进一步反应，最后制备出交联型含有酰脲基团高分子量聚合物。如果采用高分子量a ， co-双氨基聚硅氧烷先与与双异氰酸脂反应，合成出氨基封端聚硅氧烷-酰脲中间体，中间体再与氯取代双羰基酸进一步反应，可制备出无规型含有酰脲基团高分子量聚合物。此外采用中分子量a ， co-双氨基聚硅氧烷与氯取代双羰基酸反应，合成出氨基封端的聚硅氧烷-聚酰胺中间体；采用中分子量a ，-双氨基聚硅氧烷先与与双异氰酸脂反应，合成出氨基封端的聚硅氧烷_酰脲中间体，氨基封端的聚硅氧烷_聚酰胺中间体和氨基封端的聚硅氧烷-酰脲中间体在与氯取代双羰基酸进一步反应，最后制备出嵌段型含有酰脲基团高分子量聚合物。含酰脲基团高分子量聚合物分子结构如下<formula>formula see original document page 5</formu本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能主动型抗结冰涂层材料，其特征在于，该材料包括以下配方：温敏相变材料１０－６０ｗｔ％，含有酰脲基团的高分子量聚合物１０－６０ｗｔ％，溶剂２０－８０ｗｔ％。

【技术特征摘要】
一种智能主动型抗结冰涂层材料，其特征在于，该材料包括以下配方温敏相变材料10-60wt％，含有酰脲基团的高分子量聚合物10-60wt％，溶剂20-80wt％。2. 根据权利要求1所述的一种智能主动型抗结冰涂层材料，其特征在于，所述的温敏相变材料是硅与聚合物嵌段共聚物形成的硅相变材料中的一种或多种混合物。3. 根据权利要求1或2所述的一种智能主动型抗结冰涂层材料，其特征在于，所述的温敏相变材料包括聚硅氧烷_丙烯酸酸脂共聚物，聚硅氧烷_酰胺共聚物，聚硅氧烷_环氧共聚物，聚硅氧烷_醚共聚物，聚硅氧烷_氨脂共聚物，聚硅氧烷_脲共聚物或聚硅氧烷_乙烯基醚共聚物。4. 根据权利要求1所述的一种智能主动型抗结冰涂层材料，其特征在于，所述的温敏相变材料是采用a，-双羟基聚硅氧烷和烷氧基硅反应制备而成，分子式如下<formula>formula see original document page 2</formula>其中RpR^R^Re是含有1-10个C原子的烷氧基或芳氧基；R3、R4是含有1_6个C原子的烷基、苯基或环烷基；重复单元数X、 Y为3-30 ;聚硅氧烷重复元数Z为3-10。5. 根据权利要求1所述的一种智能主动型抗结冰涂层材料，其特征在于，所述的含有酰脲基团的高分子量聚合物为含有酰脲基团的聚硅、聚丙烯酸酸脂、聚酰胺、环氧树脂、聚醚、聚氨脂、聚脲或聚乙烯基醚。6. 根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡益民，汪洪，陈晓东，
申请(专利权)人：上海波平航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]