[发明专利]一种具有磁热性能的超疏水防覆冰涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种涂料及其制备方法，尤其涉及一种具有磁热性的超疏水防覆冰涂料及制备方法。

背景技术

2008年初，一场冰雪灾害袭击中国南方数十个省区，导致南方大部分地区输电通信设备、铁路运输设施遭受重创，群众生活受到了严重的影响，因灾害而造成的直接经济损失达1111亿元。覆冰是自然界十分普遍的现象，结构物大气覆冰，如飞机的机翼和外壳结冰、导线覆冰、军舰的甲板覆冰、桅杆和天线的覆冰、铁路轨道覆冰等，均是常见的自然现象。但这种现象严重时会使得输电通信线路中断、铁路运输受阻，给人们生产生活带来诸多不便，甚至威胁生命财产安全。因此，防覆冰技术研究意义重大。

目前的防冰技术研究主要有四种类型即溶液防冰、机械除冰、热能防冰和涂层防冰。其中涂层防冰因为能耗小、适用范围广、且属于主动型防护，因此相比其他三种方法，涂层防冰是一种很理想的防冰方法。

疏水材料是防覆冰涂层研究的主流。超疏水表面较大的静态接触角有利于增大水凝固的势垒，延长结冰时间，较小的滚动角有利于液滴迅速滚落不残留。而且由于超疏水表面纳微粗糙结构所具有的气垫，使得液滴在超疏水表面形成固-液-气三相共存界面，与液体接触的气垫具有良好的绝热作用，当液滴滴到低温的界面上时，结冰速度大大降低。因此，目前超疏水防覆冰涂层已成为最活跃的研究主题和热点问题。

目前的超疏水防覆冰涂层材料，多是通过纳微粗糙结构和低表面能物质共同作用来构建超疏水表面，来达到延缓结冰的效果。然而，在高湿低温下，空气中的水雾会渗透在超疏水表面粗糙结构的空隙中，从而结冰；在空隙中结冰之后，会破坏涂层的粗糙结构使得涂层失去超疏水性能，且这样的结冰由于是在粗糙的纳微结构表面，结冰后冰与基材表面的粘附力大，非常难以去除。因此，寻找一种能够缓解结冰同时对涂层超疏水性没有危害的防覆冰涂料十分必要。

发明内容

为克服现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种既能有效缓解结冰、同时在高湿低温下一旦结冰，也能有效除冰而不破坏涂层超疏水性的防覆冰涂料及其制备方法。

本发明提供了一种具有磁热性能的超疏水防覆冰涂料，所述涂料的组分及其质量百分比含量为：(1)含氟丙烯酸酯改性环氧树脂：20％-68％；(2)无机颗粒：10％-50％；(3)有机溶剂：19％-69％；且所述的无机颗粒仅为磁性粒子或磁性粒子与非磁性粒子的混合。

进一步，所述非磁性粒子的含量为所述磁性粒子的质量的0％-85％；所述磁性粒子为四氧化三铁或三氧化二钴或该两种磁性粒子的混合；所述非磁性粒子为炭黑、二氧化硅、ZnO中的一种或者几种；所述无机纳米颗粒的粒径优选为20nm～50μm。

进一步，上面所述有机溶剂选自酯类、酮类或醚酯类溶剂，所述酯类溶剂为乙酸丁酯或乙酸乙酯或其任意比例的混合；所述酮类溶剂为丙酮或甲基乙基酮或其任意比例的混合；所述的醚酯类溶剂为乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯或者丙二醇丁醚醋酸酯中一种或者几种任意比例的混合。

本发明还提供了一种制备具有磁热性能的超疏水防覆冰涂料的方法，该方法包括以下步骤：

(1)将制备含氟丙烯酸酯改性环氧树脂所需的引发剂分为三份，第一份为引发剂总质量的1％-20％，第二份为引发剂总质量的50％-90％，第三份为引发剂总质量的9％-30％；将制备含氟丙烯酸酯改性环氧树脂所需的有机溶剂A分为两份，第一份为有机溶剂A总质量的10％-30％，第二份为有机溶剂A总质量的70％-90％；

(2)将第一份引发剂溶于第一份有机溶剂A中，预热；

(3)将氟碳链丙烯酸酯单体、碳氢链丙烯酸酯单体、含环氧基丙烯酸酯单体、链转移剂和第二份引发剂溶于第二份有机溶剂A中，加入步骤2)的溶液中；在氮气保护下，聚合反应，然后加入第三份引发剂，升温至60℃-105℃，保温反应；

(4)采用沉淀剂将聚合反应产物沉淀出，离心，真空干燥，得到含环氧基丙烯酸酯聚合物；所述的沉淀剂选自甲醇、石油醚、二氯甲烷、正己烷中的一种或几种；

(5)将步骤4)制得的含环氧基丙烯酸酯聚合物、多胺类或者酸酐类物质及有机溶剂B混合搅拌，制得含氟丙烯酸酯改性环氧树脂溶液；

(6)向步骤5)所制得的含氟丙烯酸酯改性环氧树脂溶液中加入无机颗粒，无机颗粒的用量为涂料总质量的10％-50％，搅拌分散，制得具有磁热性能的超疏水防覆冰涂料；其中所述的无机颗粒仅为磁性粒子或磁性粒子与非磁性粒子的混合。