[发明专利]一种长效防冰涂料及其制备方法和应用

说明书

一种长效防冰涂料及其制备方法和应用，属于涂层制备技术领域。制备过程如下：首先将多孔粉末进行疏水亲油改性，再对其进行储油处理，使硅油充分进入多孔粉末的孔隙内部，再将稀释剂、树脂、固化剂和改性多孔粉末按照一定的比例混合得到防冰涂料，对其进行滴涂、刮涂或旋涂，涂层固化后即可制得长效防冰涂层。本发明制得的防冰涂层兼具防冰性和耐久耐磨性，且漆膜附着力强，方法操作容易、成本低、简单有效，适合多种种类的基底材料，可应用于飞行器表面、制冷设备内壁、寒冷地区户外设施。

技术领域

本发明属于涂层制备技术领域，具体涉及一种长效防冰涂料及其制备方法和应用。

背景技术

基于仿生学概念的提出，人们最早从荷叶的表面观察到其表面特殊的微米-纳米复合结构，从而提出了超疏水的概念，进一步的制备出了超疏水涂层。这种对水极度排斥的表面可应用于防冰、自清洁、腐蚀防护、强化传热以及水下减阻等领域。但这种界面普遍存在的缺点是由于表面具有一定的粗糙度，在湿度冷凝等环境下，表面仍然会结冰；而且涂层表面的微结构易被破坏，耐磨性差，冰层会和表面粗糙结构形成机械互锁，反而增加了冰层的粘附力，冰层难以去除。

受到仿生猪笼草的启发，一种滑液注入式多孔界面(即SLIPs表面)引起关注。这种界面具备极低粘附性，可实现优异的抗污染、抗粘附性，可用于表面防冰。制备这种界面，通常是首先制备出具有多孔、粗糙结构的超疏水表面，然后在这种界面上注入润滑液，从而实现润滑液在超疏水微结构内部的贮存，使得外界与这种界面接触由固-固接触转变为固-液接触，降低表面粘附力。但这种涂层表面的硅油成分极易挥发，一般硅油在表面的存储时间不超过3个月，从而丧失其抗结冰性。

中国专利CN110240855公布的一种多孔超滑防冰涂层及制备方法，将聚碳酸脂、聚氯乙烯与改性膨润土加热搅拌混合后，喷涂后干燥即得到超疏水性质的多孔树脂薄膜，然后在多孔结构中注入硅油制备得到超滑防冰涂层。该发明制得的多孔超滑界面具有优异的疏水特性，可显著降低冰的粘附力，但其注入的硅油成分在涂层表面，挥发速度快，耐久性能差。美国密歇根大学Anish Tuteja课题组通过调整不同弹性体涂层的交联密度或添加硅油的方式使得界面滑移，设计出了具有低冰附着力的界面润滑涂层(Kevin Golovin,SaiP.R.Kobaku,Duck Hyun Lee,Edward T.DiLoreto,Joseph M.Mabry,Anish Tuteja,Designing durable icephobic surfaces,Sci.Adv.2016,2,e1501496.)，这种涂层在以PU树脂为基体时，可以在1100g压力下磨耗仪磨损5000转、100次结冰/除冰循环或暴露在密歇根州冬季条件下4个月等条件下仍保持较好的疏冰性能，冰层粘附力仍低于20KPa。尽管如此，该涂层的耐久性还不够，涂层表面因没有硅油层或润滑层而结冰延迟时间短，且涂层的基体材料较为单一，仅限于PU树脂，涂层中弹性体的交联密度不够导致其附着力下降等问题仍需解决。同时，与大多数SLIPs 表面类似，这种界面润滑涂层还存在不能自清洁问题，极易沾染灰尘而失去防覆冰效果。

发明内容

解决的技术问题：针对上述技术问题，为了避免超疏水防冰涂层耐磨性不好、润滑涂层寿命不足，本发明提供一种长效防冰涂料及其制备方法和应用，所述方法操作容易、成本低、简单有效，制得的涂层兼具防冰性和耐久耐磨性。

技术方案：一种长效防冰涂料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)改性多孔粉末制备：将纳米颗粒进行表面疏水亲油改性，得到改性溶液，将此溶液移入80～150℃的烘箱中烘干，得到改性颗粒聚集体形成的改性多孔粉末；(2)储油粉末制备：将改性多孔粉末和粘度为100～1000CS的硅油按照重量比1：(0-8)的比例混合，搅拌10～20min，然后将其置于高压反应釜中加压至0.2～1MPa，保持5～10min，得到储油粉末；(3)防冰涂料制备：将稀释剂、树脂和储油粉末按照重量比1：(0.5-2)：(0.05-0.2)进行混合，超声0.5～2min后，再加入树脂固化剂，再超声10-20min后获得防冰涂料。