[發明專利]一種雙組分水性耐磨、低冰粘附防覆冰涂料、涂層及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201410005087.1
• 申請日: 2014-01-06
• 公開（公告）號: CN104762008A
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發明（設計）人: 王健君;竇仁美;呂健勇;宋延林
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C09D175/06
• 分類號: C09D175/06;C09D151/00;C09D163/00;C09D7/61;C09K3/18;C08G18/76;C08G18/42;C08G18/34;C08G18/32;C08F261/04;C08F220/06;C08F212/08;C08F220/56;C08
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞

本發明提供一種雙組分水性耐磨、低冰粘附防覆冰涂料及其涂層的制備方法。該雙組分水性防覆冰涂料由含核殼結構聚合物乳液與無機納米粒子的A組分，和含固化劑的B組分組成。本發明防覆冰涂料A組分中的核殼結構聚合物乳液外層為親水性殼層，使聚合物乳膠粒能穩定分散在水中，具有綠色環保的優點。A組分中的無機納米粒子為剛性粒子，能夠改善防覆冰涂層的機械性能，賦予涂層優異的耐磨性并延長涂層的使用壽命。固化成膜后，聚合物乳膠粒的親水殼層能夠吸收水分，從面在涂層表面形成水潤滑層，當涂層表面結冰之后，由于水潤滑層的存在，冰與涂層之間的作用力減小，同時還降低了基材表面的粗糙度，減小了冰與基底的接觸面積。

技術領域

本發明屬于化學化工、材料技術領域，涉及一種由核殼結構聚合物乳液組成的耐磨、低冰粘附防覆冰涂層的制備與應用。

背景技術

在公路、飛機、船舶、海上石油平臺、風力渦輪機、水壩、電力線、以及電信設備等表面結冰及堆積給人們的生命財產安全帶來巨大危害和安全隱患。如道路結冰增加發生交通事故的幾率；大規模降雪、霜凍天氣引起的電纜電線結冰，從而導致電力運輸系統破壞，給國民經濟帶來巨大損失；飛機表面與機翼結冰威脅飛行安全，如近些年在中國包頭、美國以及俄羅斯西伯利亞的多起飛機失事都與機翼結冰有關。目前所采用的防覆冰方法一般存在耗能大和環境污染等問題。因此，亟需開發出一種涂層能夠有效降低冰在其表面的粘附強度，以利于除冰。

目前，防覆冰材料主要集中于利用超疏水表面或者在材料表面添加油性潤滑劑來降低冰粘附強度。而這些手段雖然能夠降低冰粘附強度，但是在應用中都存在著一些問題：（1）超疏水表面隨溫度的降低，會失去了防冰霜的作用；同時，根據文獻報道（S.A.Kulinich,S. Farhadi,K.Nose,and X.W.Du.Langmuir,2011,27(1),25–29）超疏水表面會在除冰過程中遭到不斷破壞，失去超疏水性，從而增大冰粘附強度；（2）表面涂抹的油性潤滑劑難以持久，會揮發或者在除冰過程中逐漸損耗，且這種油性潤滑劑通常污染較大，給環境造成很大負擔 (Konrad Rykaczewski,Kripa K.Varanasi.Langmuir,2013,29,5230-5238)。為了克服上述缺陷，本發明提供一種雙組分水性耐磨、低冰粘附防覆冰涂料及其涂層的制備方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種雙組分水性耐磨、低冰粘附防覆冰涂料及其制備方法。

本發明的目的還在于提供一種雙組分水性耐磨、低冰粘附防覆冰涂層及其制備方法。

本發明的目的還在于提供一種雙組分水性耐磨、低冰粘附防覆冰涂料與涂層的應用。

本發明通過以下技術方案實現：

一種雙組分水性耐磨、低冰粘附防覆冰涂料，由含核殼結構聚合物乳液與無機納米粒子的A組分，和含固化劑的B組分組成。

根據本發明，所述A組分中的核殼結構聚合物乳液選自聚氨酯乳液、丙烯酸酯乳液、環氧樹脂乳液、環氧樹脂-聚丙烯酸酯乳液、環氧樹脂-聚氨酯乳液和環氧樹脂-丙烯酸酯-聚氨酯乳液、有機硅樹脂乳液、醇酸樹脂乳液、聚烯烴乳液等中的一種或幾種。優選地，所述乳液選自聚氨酯乳液、環氧樹脂乳液、丙烯酸酯乳液中的一種或幾種。

根據本發明，所述A組分中的核殼結構聚合物乳液由核殼結構聚合物乳膠粒子穩定分散在水中獲得。所述核殼結構是指聚合物乳膠粒子包括由親水單元構成的外殼和由疏水單元構成的內核。所述疏水單元為聚氨酯、丙烯酸酯、環氧樹脂、有機硅樹脂、醇酸樹脂、聚烯烴等一種或幾種聚合物的疏水單元，如上述聚合物的疏水性分子主鏈。所述親水單元為聚氨酯、聚丙烯酸酯、環氧樹脂、有機硅樹脂、醇酸樹脂、聚烯烴等一種或幾種聚合物上的親水單元，如上述聚合物側鏈上的羧基、磺酸基、氨基等，或由這些基團成鹽之后形成的離子基團。

本發明中，所述無機納米粒子均勻分散于核殼結構聚合物乳液中形成A組分。A組分與 B組分混合均勻得到防覆冰涂料。