[發(fā)明專利]氟硅丙烯酸酯共聚物的疏水防冰雪涂料及涂層制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110227677.5
• 申請(qǐng)日: 2011-08-10
• 公開（公告）號(hào): CN102277060A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁曉燕;李輝;趙蘊(yùn)慧;周建偉;余冬梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): C09D133/08
• 分類號(hào): C09D133/08;C08F220/18;C08F220/28;C08F230/08;B05D7/24;B05D3/00
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 王小靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氟硅丙烯酸酯共聚物的疏水防冰雪涂料及涂層制備方法，屬于疏水防冰雪涂料及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

防覆冰是一個(gè)世界性難題，冰災(zāi)、雪災(zāi)多發(fā)國家如加拿大、美國北歐等國家和地區(qū)早已成立了專門的研究機(jī)構(gòu)，對(duì)解決覆冰問題進(jìn)行大量研究。目前國內(nèi)外通常采用機(jī)械除冰、涂撒防結(jié)冰劑、加熱除冰和自然被動(dòng)法除冰4種除冰方法。前三種方法存在工作強(qiáng)度大、效率低、污染環(huán)境、耗能大等諸多問題；自然被動(dòng)除冰是通過在基材表面涂防覆冰的涂料，減少冰對(duì)基材表面的附著力和表面的覆冰量，再利用風(fēng)和自然力的作用使冰容易脫離基材表面。此類方法簡(jiǎn)單易行、成本低，在很多地方可以起到減少冰災(zāi)的作用。因此世界各國都在著力研究和開發(fā)防覆冰涂料(顧廣新，武利民，供用電，2008，3：35-37)。

疏水涂層在防覆冰領(lǐng)域的應(yīng)用是當(dāng)前其中研究的一個(gè)熱點(diǎn)問題(R.Menini，M.Farzaneh，Journal?of?Adhesion?Science?and?Technology，2011，25：971-992)。有機(jī)硅及含氟材料是自然界所有物質(zhì)中已知表面能最低的兩種材料，因此氟硅丙烯酸酯共聚物是制備疏水涂層的首選材料之一。疏水表面防覆冰的原理是基于疏水表面強(qiáng)的憎水性能，水滴在其表面具有較低的粘結(jié)力，不易在表面積累，水滴在未結(jié)冰之前靠自身的重力或外部的空氣動(dòng)力已從表面滑落。

當(dāng)前研究防覆冰疏水涂層大部分采用樹脂與納米粒子等無機(jī)填料復(fù)合制備而成(US?20100314575；M.Farzaneh，S.A.Kulinich，Applied?Surface?Science，2011，257：6264-6269)。樹脂賦予涂層低的表面能，而納米粒子賦予涂層表面一定的粗糙度，二者結(jié)合從而使涂層具有超疏水特性。但存在樹脂與納米粒子分散性不好、納米粒子需疏水處理而導(dǎo)致工藝復(fù)雜、成本增加等問題，一定程度上影響了超疏水涂層的推廣應(yīng)用。而采用聚合物直接制備超疏水涂層可避免上述所提到的問題，目前已有多種采用純聚合物制備超疏水表面的制備技術(shù)，如等離子處理技術(shù)(L.Jiang，H.Liu，L.Feng，D.Zhu，Langmuir，2004，20：5659-5661)、化學(xué)氣相沉積(P.Favia，G.Cicala，A.Milella，F(xiàn).Palumbo，R.Rossini，R.d′Agostino，Surface?and?Coatings?Technology，2003，169：609-612)等，但這些技術(shù)制備過程復(fù)雜，往往需要苛刻的條件或是特殊的儀器設(shè)備，不適合大面積的成膜，也限制了應(yīng)用。中科院的宋延林(何敏，宋延林，ZL200810057287.6)和華東理工大學(xué)的李欣欣課題組(魏海洋，王康，粟小理，李欣欣，韓哲文，高分子學(xué)報(bào)，2008，(1)：69-75)分別采用溶劑成膜法制備出聚合物的超疏水表面，前者需要減壓干燥，后者所用的溶劑是三氟三氯乙烷(F-113)對(duì)大氣臭氧層產(chǎn)生影響。這兩種方法也不適合大面積的成膜。采用純聚合物制備的超疏水涂層在防覆冰領(lǐng)域的應(yīng)用鮮見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種氟硅丙烯酸酯共聚物的疏水防冰雪涂料及涂層制備方法，該疏水防冰雪涂料具有超疏水特性，且易于形成均勻的涂層，涂層與底材附著性好、硬度大，不易脫落，防冰雪。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的，一種氟硅丙烯酸酯共聚物的疏水防冰雪涂料，其特征在于，該涂料在溫度為20℃～60℃下，以乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮，甲基異丁基甲酮和環(huán)己酮其中的一種或兩種為溶劑，在溶劑中含有質(zhì)量為2％～30％的溶質(zhì)，所述的溶質(zhì)為由氟硅丙烯酸酯共聚物與固化劑按質(zhì)量比為1∶0.05-0.12組成。

上述的氟硅丙烯酸酯共聚物的結(jié)構(gòu)式為式1所示，它的性質(zhì)為：共聚物的數(shù)均分子量為：8000～30000，分子量分布指數(shù)為1.5～2.8，質(zhì)量損失為5％時(shí)熱分解溫度，T_d⁵≥400℃，共聚物成膜后對(duì)水的接觸角大于110°，

式1

R₇為本結(jié)構(gòu)單元中R為烷基或氟化烷基。

上述的固化劑選自于甲苯二異氰酸酯(TDI)、1，4-二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、六亞甲基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯低聚物(HDI)和異氟爾酮二異氰酸酯(IPDI)其中的一種或兩種。

以上述的氟硅丙烯酸酯共聚物的疏水防冰雪涂料制備涂層的方法，其特征在于包括以下過程：