[发明专利]聚合物、其制备方法和液膜防除冰材料

说明书

本发明提供了一种式(I)结构的聚合物。本发明通过分子结构设计合成相变长链嵌段的多嵌段聚合物，利用羟基与异氰酸酯基团反应形成化学共价键，规避相变材料界面与泄露问题，再通过扩链剂和封端剂的引入得到具有两亲性链段的疏水光热相变聚合物低聚物，通过多官能团交联剂形成交联网络使体系性能更加稳定，耐久性更好。结合聚合物材料光热转换和储能的能力，促使聚合物相变链段形成类液膜除冰介质层，并且分子链段的运动促使两亲性链段形成分子链驱动力，提高防除冰效率，降低主动除冰能耗。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其是涉及一种聚合物、其制备方法和液膜防除冰材料。

背景技术

针对飞机结冰问题，目前比较成熟的是主动防除冰技术，包括冰点抑制法、机械除冰法以及热融法。其中，冰点抑制法主要通过喷洒除冰剂降低结冰温度，但是除冰剂消耗大，会出现载荷增加、环境污染和喷孔堵塞等问题。机械除冰法则存在气动外形影响较大、蒙皮受损、除冰不全、研发应用和技术壁垒等问题。热融法主要包括气热防除冰技术和电热防除冰技术，气热防除冰技术要对发动机热气进行引流利用会对飞机的飞行性能造成影响；而电热防除冰技术因技术成熟故而应用最为广泛，但是存在电能消耗大的问题。电热防除冰系统大约需要2kW/m²～25kW/m²的热量才能达到防冰效果，而除冰所需要的热量则要达到5kW/m²～50kW/m²，一架波音787客机热电防除冰系统中消耗的总热量大约为76kW/m²。

为了降低积冰与材料表面之间的“固-固接触”粘附力，从而实现低热节能高效除冰，学界和工业界都在研发可提供防除冰介质层的材料，例如超疏水表面、超滑表面和“类液膜隔离”滑移防冰涂层。近年来，有研究人员利用荷叶表面非润湿性的特点，通过疏水性使水滴与接触面之间构建一层微纳尺度空气膜，以减少水滴在表面的附着，达到降低结冰粘附、防止表面结冰的效果。但是在低温、高湿、外部压力环境下，超疏水层的脆弱性会使超疏水材料的除冰功效丧失，降低材料的使用寿命。通过仿生构筑储存大量润滑液的多孔结构超滑表面可以形成液膜介质层有效的抑制水滴凝结，大幅度降低冰层粘附强度。但在使用过程中润滑液流失严重，因此性能不稳定而且也造成环境污染。

有研究人员结合具有吸光功能的氮化钛纳米颗粒和疏水功能的二氧化硅纳米颗粒，通过超声喷涂的方式在金属表面第一层喷涂氮化钛纳米颗粒，然后再喷涂一层有机聚硅氮烷，再喷涂一层超疏水二氧化硅纳米颗粒，制备一种低反射率的光热超疏水涂层。疏冰涂层的平均太阳能吸收率为90％，而红外发射率仅为6％，因此大大抑制了辐射热损失，在-15℃时，在860秒内1太阳光照射下，从积冰会在涂层电缆上慢慢消融，而且在-15℃时也能快速除霜(515秒)。

现有研究主要以功能纳米材料复合体系出发研究其对结冰时长、除冰效率、冰粘附力等宏观结果的影响规律。但是，纳米填充对涂层的耐久性和规模化制备依旧有影响，另外单纯的光热效应，还存在太阳光辐照时长、辐照均衡性等受限问题。

因此仍需改善防除冰材料的结构性能，构建新的防除冰介质层，从而提高除冰材料的耐久性和除冰功效的稳定性。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种聚合物，本发明的聚合物制备的光热相变类液膜防除冰材料具有良好的耐久性和除冰功效的稳定性。

本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示:单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A,B可以是单数或者复数。

本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。

应理解，在本申请的各种实施例中，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。