本发明专利技术公开了一种有机氟硅氧烷纳米防冻粘涂料及其制备工艺。该涂层包括氟硅氧烷溶液和/或端羟基含氟硅油、催化剂、聚乙烯醇缩醛、稀释剂、固化剂、增塑剂、分散剂、消泡剂和纳米粉体。合成工艺：将15-20％的氟硅氧烷溶液和/或端羟基含氟硅油与30-36％聚乙烯醇缩醛加入到16-30％的稀释剂中，再加入0.5％-1％的催化剂，之后，加入2-5％的增塑剂和1-2％的纳微米级无机粉体、0.5-10％的分散剂、0.5-2％的消泡剂，在90℃下反应2-4小时球磨，最后加入10-20％的固化剂，搅拌均匀涂覆于工件表面室温固化。该涂层可以明显降低冰霜与金属基底之间的粘结强度，可有效的减少或抑制冰霜的形成。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种含氟硅氧烷的溶液和/或端羟基含氟聚硅氧烷与聚乙烯醇缩醛的缩聚物，是一种金属表面防结冰涂料，属于高分子材料领域。
技术介绍
冻粘是北方地区的一种自然现象，是在低温及水分的共同作用下产生的作为一种特殊环境下的粘附现象，是水冻结过程中对物体表面产生的粘附作用。冻粘问题与人们的日常生活和工农业生产密切相关，同时冻粘层的存在也给人类的生产和生活带来诸多不便，例如消耗资源、加速部件损耗、降低生产与工作的效率和可靠性，严重时引发重大事故，根据各种部件实际使用工况条件和工作性质要求，现有的冻粘防范技术主要有(I)人工或机械清理法利用各种工具或机械对冻粘层表面进行敲击，方法历史悠久，可行性高，设备投入少，操作方便，缺点是被动性强，效率低，工作强度大且受部件结构形状或地形限 制，而且工作部件易受损，只能作为一种应急方法，既不安全，又不十分有效。还存在着清理不彻底的问题，只能解决短暂的冻粘。(2)化学试剂法用化学试剂降低水的冰点、延缓冻粘层的形成过程，降低冻粘强度，具有见效快，效果好，缺点是有腐蚀作用，对周围环境的污染严重，且每次消耗资源较多。如市区冬季路面撒盐用以清理路面积雪结冰，虽然是至今为止最有效的方法，但对路面的腐蚀作用很强，大大加速了路面损坏的过程。(3)加热法如汽车前、后风挡玻璃表面的霜、雾和冰雪主要采用电热风和电加热玻璃去除冻粘层。加热法需要消耗一定能源，在使用上受到一定的限制，仅限于局部的防冻粘。防冻粘材料和技术一直是国际上的研究重点和急需解决的重大难题，冻粘方面的技术大致可以分为主动抗冻粘和被动防冻粘2个方面，即抗冻粘和防冻粘技术。抗冻粘技术主要是依赖人工外加的热、力、物理或化学的作用去除冻粘层。而防冻粘技术是在部件表面构建一种低能表面，这种低能表面能够有效减少表面对液态水、水气及水分子的粘附或吸附，以致降低表面与水、冰和雪的结合强度或延缓结冰时间，能够利用自身或自然离心力、应力、振动和风力的作用去除冻粘层。现有公开或正在使用的防冻粘技术存在成本高，作业困难，防冻粘的同时也会损害产品的其他功能等缺点，都缺乏耐久性、持续性、有效性和可靠性等。随着众多工程领域对防冻粘材料和技术的迫切需求，如何通过制备工艺的优化和简化以及制备方法的创新降低防冻粘材料和技术的制备成本，技术具有实用化和可靠，实现金属部件表面防冻粘功能是具有挑战性和实用性的课题。含氟长链硅氧烷或含氟聚硅氧烷由于氟元素的存在，使其具有很低的表面能，由于金属材料表面是高能表面，要从空气中吸收水汽来降低其表面能，当温度降低到水的冰点以下时，冰霜就会在金属表面产生。所以在金属材料表面构建低能表面，减少液态水、水气及水分子的粘附或吸附，降低金属材料表面与水、冰和雪的结合强度、结冰量或延缓结冰时间，能有效解决金属材料的表面冻粘问题。近几年，运用具有低能表面的涂层来解决冻粘问题受到了许多国外研究人员的关注，他们已经开始研究低能表面对结冰及防冰方面的影响，见(I)Nature Materials,2007,6:597-601，研究了超疏水表面水分子的聚集到形成冰晶的过程，并且提出水分子与金属基底成键与水分子之间氢键的形成存在一个竞争的过程；(2) Langmuir，2009，25 (21)12444 — 12448，研究了由纳米粒子和聚合物组合的复合材料超疏水涂层确实具有防结冰的效果，但是这种防结冰效果不仅与材料的超疏水表面有关系，而且还与处于表面的粒子尺寸大小有关系。利用低能表面来解决冻粘方面的专利很多，如中国专利，见公开号CN101225272A，利用亲水材料和超疏水材料制成溶液，然后利用相分离法制备了防冰霜涂层；CN101307208A，利用有机硅烷和/或含氟硅树脂制备了高疏水性防结冰防结霜涂料，该涂料可以使初始冰霜的出现形成延长3小时以上，结霜量减少40%，且所结霜层疏松，可以在机械振动下除去；CN 101358106，实际上是属于RTV(室温硫化硅橡胶)的体系范畴内合成的防覆冰涂料，并且对导线的三个覆冰阶段(覆冰早期、覆冰中后期、覆冰完成)，进行阐述，此外该涂料还具有防污闪、自清洁等功能。虽然上述专利方法在防冻粘方面具有比较好的效果，但是其在具体使用中也存在以下多种缺点。(I)在一定程度上加速电能的损耗；(2)涂层在固化过程中，需要苛刻的固化条件如温度、压力等，这与实际的施工条件不符；(3)涂料自身的稳定性能比较差，如放置时间长可发生互交联，使涂料失去防冻粘的作用。 (4)涂层在固化后，与基底的粘附力差，涂层寿命短；(5)施工条件比较苛刻。举例说明I:专利CN 1995251A主要运用聚硅氧烷和导电填料来构成防绝缘子覆冰涂料，虽然在一定程度上可以预防覆冰的生成，但是由于涂料中有导电填料，所以有加大电能损耗的缺点。举例说明2 :专利CN 101225272A合成的涂层需要在减压的条件下固化，这就在实际应用中受到施工条件的限制，而且从涂层的配方来看，涂层与基底的粘附能力比较差，涂层寿命短。举例说明3 :专利CN 101307208A合成的防冰霜涂料虽然具有一定的防冰霜效果，但是涂层与基地的粘附力差，且其固化条件为100°C，7小时。这在实际施工中很难实现。权利交叉方面，CN102093812A是用脂肪族仲胺与异氰酸酯为主要反应基料，填加含氟硅氧烷来制成防冻粘底面合一涂料，其异氰酸酯为HDI、MDI、IPDI中的一种或几种；而本专利以聚乙烯醇缩醛为主料，以组合异氰酸酯(T-M-H)为固化剂的防冻粘涂料，通过查阅专利资料，迄今为止还未发现以聚乙烯醇缩醛、氟硅氧烷溶液和/或端羟基含氟硅油为主料，以组合异氰酸酯为固化剂的防冻粘涂料。由于目前现有的各种防冻粘涂料不能满足实际生产和生活的需求，所以急需开发出一种能够常温固化，施工方便，涂层使用寿命长的防冻粘涂料；而仅仅依靠长链氟硅氧烷水解后产生的Si-OH与金属基底产生的羟基发生缩合发生缩合反应后，产生的Si-0-M(金属)键合力弱，涂层与金属基底结合力差，涂层使用寿命短，而且涂层需要高温固化(IOO0C _150°C )，使其在实际应用中大大受到限制。本专利将长链含氟基团引入到聚乙烯醇缩醛的分子结构中，不仅可以用组合异氰酸酯对其进行常温固化，还改变了涂层的疏水性能，提高其与金属基底的粘接强度，将该防冻粘涂层用到高压输电线、风机叶片、飞机的机身特别是机翼等产品表面可以起到明显降低结冰量及结冰强度的作用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有含氟硅氧烷的纳米防冻粘涂料，优点是本专利技术将长链多氟硅氧烷或端羟基含氟聚硅氧烷与聚乙烯醇缩醛发生反应，将含氟基团弓I入到聚乙烯醇缩醛中，然后通过组合异氰酸酯常温固化，这样不仅能够大大提高低能表面与基底的粘附能力，而且由于聚乙烯醇缩醛本身特殊的分子结构，使涂层的韧性大大增强，同时由于其价格低廉、具有施工简便，节省能源等优点。在涂料配方材料选择方面应主要考虑以下几个因素(I)选择能够有效降低固体材料表面能的材料；(2)选择能够显著提高涂层与基底之间的粘结强度；(3)固化剂的选择方面，优先选择能够常温固化的固化剂。本专利技术的上述目的是这样实现的，结合附图说明如下其配比如下(质量百分比(Wt/% ))氟硅氧烷溶液和/或端羟基含氟硅油15%-20%·催化剂0.5%本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种有机氟硅氧烷纳米防冻粘涂料，其特征是，以质量百分比计，其组分和含量分别为：.。FDA00002144599100011.jpg
【技术特征摘要】
1.一种有机氟硅氧烷纳米防冻粘涂料，其特征是，以质量百分比计，其组分和含量分别为 氟硅氧烷溶液和/或端羟基含氟硅油15%-20%催化剂0.5%-1% 聚乙烯醇缩醛30%-36%稀释剂16%-30% _ 化剂10%-20% .。增塑剂2%-5%分散剂0.5%-10%消泡剂0.5%-2%纳米粉体1%-2%2.根据权利要求I所述的一种有机氟硅氧烷纳米防冻粘涂料，其特征是，所述的氟硅氧烷溶液为十七氟癸基三乙氧基硅烷、十三氟辛基三乙氧基硅烷或端羟基含氟聚硅氧烷含氟硅氧烷中的一种或几种的混合物，其结构式分别如下所示3.根据权利要求I所述的一种有机氟硅氧烷纳米防冻粘涂料，其特征是，所述的催化剂为辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡中的一种或几种的混合物。4.根据权利要求I所述的一种有机氟硅氧烷纳米防冻粘涂料，其特征是，所述的聚乙烯醇缩醛为低缩醛度的聚乙烯醇缩甲醛或聚乙烯醇缩丁醛中的一种或二者的混合物，其结构示意图如下5.根据权利要求I所述的一种有机氟硅氧烷纳米防冻粘涂料，其特征是，所述的稀释剂为乙醇、乙二醇、1，4_ 丁二醇、去离子水、丙酮、正丁醇、二甲苯、乙酸乙酯、1，4_ 二氧六环、四氢呋喃其中的一种或几种的混合物。6.根据权利要求I所述的一种有机氟硅氧烷纳米防冻粘涂料，其特征是，所述的固化剂为组合二异氰酸酯T-M-H，其中T为TDI，M为MDI，H为HDI，将三者按I : I : 3的比例进行混合。7.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：管东波，孙国恩，邱小明，任露泉，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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