[发明专利]水性抗结冰涂料及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种水性抗结冰涂料及其制备方法。

【背景技术】

在交通运输、航空航天、热能交换、电力通信等诸多领域，结冰/霜给人类和社会带来非常大的危害和安全隐患。现有的抗结冰方法如机械除冰、加热除冰以及喷洒化学试剂等虽然有效，但是存在耗能大、环境污染和持久性差等问题。采用抗结冰功能涂层进行基材表面改性施工便捷、效果显著，其中牺牲性涂层、疏冰涂层和超疏水涂层更是成为研究热点。

相关技术中的抗结冰/霜主要采用超疏水表面处理的方式，如中国专利CN103013316A公开的一种超耐候耐磨防结冰风电叶片涂料及其制备方法是一种有机无机体系涂料，以氟碳树脂和聚酯树脂为成膜物，辅以纳米填料和分散剂制备的耐磨耐候防结冰风电叶片涂料，这些表面通过一定的表面形貌控制和低表面能物质相配合，可以达到抵抗外来污染或者污染物的易清洁，但采用疏水表面，无法持久满足抗结冰性能要求，多次使用后抗结冰效果衰减显著。中国专利CN103194130A公开了一种用丙烯酸树脂辅以无机填料制备的防覆冰涂料，需要借助风力或者重力等外力来除去冰层达到防结冰效果，仅能加速冰层快速脱离。但对于消除空调两器、冰箱/柜内胆等冷表面因环境水分凝华形成的结冰或和结霜无明显成效。因而，相关技术的抗结冰涂层存在抗结冰性能较差，持续抗结冰效果较弱的不足。

因此，实有必要提供一种新的水性抗结冰涂料及其制备方法来克服上述技术问题。

【发明内容】

本发明需要解决的技术问题是提供一种抗结冰性能强，持续抗结冰效果显著的水性抗结冰涂料及其制备方法。

本发明一种水性抗结冰涂料，按总计100重量份计算，包括以下重量份的组分：水性树脂10～30重量份；固化剂2～4重量份；功能填料0～30重量份；助剂0.05～0.15重量份；助溶剂1～20重量份；水16～86重量份，其中，所述固化剂与所述水性树脂的固含量比值为9：1～1：1，所述水性树脂为改性丙烯酸树脂、水溶性改性淀粉树脂、聚乙二醇及其衍生物、聚丙二醇及其衍生物、聚乙二醇及其衍生物、聚乙烯吡咯烷酮及其衍生物、聚乙烯醇及其衍生物、水性环氧树脂、水性聚氨酯树脂、水性环氧丙烯酸乳液中的至少一种，所述固化剂为含氮衍生物、多羟基醇、水溶性氨基树脂中的至少一种，所述功能填料可以是与树脂反应型的填料，也可以是非反应型的惰性填料，反应型的填料为硅酸钠、铝溶胶、硅溶胶、二氧化钛溶胶中的至少一种，非反应型的惰性填料为纳米二氧化硅、超细滑石粉、钛白粉、碳纳米管、氧化石墨烯中的至少一种，所述助剂为抗菌剂、水性流平剂、润湿剂、分散剂、流变剂、消泡剂、偶联剂中的至少一种。

优选的，所述水性树脂为水溶性改性淀粉树脂，由以下重量份的组分共聚而成：至少一种可溶性淀粉80～100重量份；至少一种含有一个双键的水溶性酸(盐)单体25～50重量份；至少一种含有一个双键的水溶性羟基单体3～20重量份；含有一个双键的水溶性含氮单体20～50重量份；至少一种含有两个双键的水溶性交联单体5～10重量份；至少一种水溶性热引发剂5～10重量份；水80～120重量份。

优选的，所述固化剂与所述水性树脂的固含量比值为17：3～4：1。

优选的，所述含氮衍生物包括具有β-羟烷基酰胺结构式的物质。

优选的，所述多羟基醇包括聚合度为2-50的聚合甘油、三羟甲基丙烷及二聚体、季戊四醇及二聚体中的至少一种。

优选的，所述助剂为水性流平剂，所述水性流平剂为烷基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯磺酸盐或硫酸盐、烷基二苯醚磺酸盐或硫酸盐、烷基苯磺酸盐或硫酸盐、烷基磺酸盐或硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚中的至少一种。

优选的，所述水性流平剂为烷基二苯醚磺酸盐和/或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐。

优选的，所述助溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、二乙二醇乙醚、二乙二醇丁醚中的至少一种。

本发明还提供了一种水性抗结冰涂料的制备方法，按总计100重量份计算，将10～30重量份的水溶性改性淀粉树脂、2～4重量份的固化剂、0～30重量份的功能填料、0.05～0.15重量份的助剂、1～20重量份的助溶剂以及16～86重量份的水依次加入到容器中，搅拌均匀，用pH调节剂将PH值调为9～12，连续搅拌1.5小时以上，得到水性抗结冰涂料。