[发明专利]用于制造耐久的低冰粘附性涂层的组合物

说明书

本发明提供了具有优异的冰粘附性降低的耐久的低冰粘附性涂层。一些变型提供了一种低冰粘附性组合物，其包含至少含有第一材料相和第二材料相的复合材料，所述第一材料相和所述第二材料相以从10纳米至小于100纳米的长度尺度被纳米相分离，其中所述第一材料相和所述第二材料相进一步以从0.1微米至100微米的长度尺度被微相分离。较大分离长度尺度由乳化过程驱动，所述过程提供除经典分子水平相分离之外的微相分离。所述复合材料具有高于‑80℃的玻璃化转变温度。所述涂层的特征可以在于最高达100或更高的AMIL离心机冰粘附性降低因子。这些涂层可用于航空航天表面和许多其他应用。

优先权数据

本专利申请是要求于2018年1月31日提交的美国临时专利申请号62/624,226以及于2018年9月27日提交的美国专利申请号16/144,123的优先权的国际专利申请，将其各自特此通过援引并入本文。

发明领域

本发明总体上涉及低冰粘附性涂层。

背景技术

涂层和材料可能因撞击表面的碎片(颗粒、昆虫、油等)以及表面上形成的冰而变得污浊。碎片和冰影响表面上方的气流。

在航空中，结冰条件是那些可以导致在飞机表面上形成水冰、或在发动机内如化油器结冰的大气条件。入口结冰是另一种与发动机相关的危险，经常发生在喷气式飞机中。当空气含有过冷液态水滴时，存在结冰条件。当被冰污染时，机翼将通常以更低的迎角失速，并且因此空速更高。

如果在起飞之前飞机上存在冰，则必须从关键表面去除冰。去除可以采取许多形式，包括机械装置、除冰液、热水、或红外线加热。这些技术可以去除现有的污染，但在空中结冰条件下不提供实际保护。除冰液可能抵抗雪和雨的影响持续一些时间，但旨在在起飞过程中剪切离开飞机，并且因此不提供飞行保护。

为了保护飞机免遭飞行中的结冰，使用各种形式的防冰或除冰。一些飞机配备有将积聚在表面上的冰分散的气动除冰器(deicing boot)。可以使用漏液翼系统(weepingwing system)，其具有许多小孔，这些小孔根据需要释放防冰液以防止冰的积聚。电加热可以用于保护飞机和部件(包括螺旋桨)免遭结冰。现代商用飞机经常采用位于机翼前缘后面的中空管，引导热发动机引气通过所述中空管来融化并释放冰。

几十年来，被动的耐久的防冰涂层已被确定为航空航天领域的需要。然而，先前的解决方案在冰粘附性降低、足够的长期耐久性、或这两者中均缺乏所需的性能水平。用于降低冰粘附性的最有效涂层中的一些依赖于具有有限的有用寿命并需要定期重新涂覆的牺牲油或润滑脂。目前，用于固定机翼和旋翼飞机上的暴露区域(如机翼或转子叶片的前缘)的耐久涂层包括使用膜粘合剂或结合到涂层本身中的活化粘合剂背衬粘合到车辆表面的热塑性弹性体。然而，现有组合物在降低冰粘附性上不提供任何益处。

仍希望在飞机外部(和其他航空航天相关表面)上的涂层，以便被动地抑制在车辆上的战略点(如转子叶片边缘、机翼前缘、或发动机入口)附近的冰的生长。还需要以在航空航天结构的实际使用过程中保持涂层功能的方式制造的高性能涂层材料。

低冰粘附性涂层当然不限于航空航天相关表面。其他潜在应用将包括风力涡轮机叶片、汽车、卡车、火车、远洋船、电力传输线、建筑物、窗户、天线、过滤器、仪器、传感器、照相机、卫星、武器系统、和化工厂基础设施(例如，蒸馏塔和热交换器)。

鉴于本领域的缺点，需要改进的低冰粘附性涂层材料和系统、以及适用于这些系统的组合物。

发明内容

本发明解决了本领域中的前述需求，如现将概括并且然后在下文中进一步详细描述的。