[發明專利]由涂覆離子物種的聚合物制造的防污涂層

有效

• 申請號: 201680081985.2
• 申請日: 2016-03-18
• 公開（公告）號: CN108699203B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 安德魯·諾瓦克;亞當·格羅斯;阿普里爾·羅德里格斯;阿什利·納爾遜
• 申請（專利權）人: HRL實驗室有限責任公司
• 主分類號: C08G18/08
• 分類號: C08G18/08;C08L71/00;C09D5/16
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 武晶晶;鄭霞

在此提供了一種防污涂層，該防污涂層包含：包含第一組分的連續基體；包含第二組分的多個內含物，其中該第一組分為具有表面能的低表面能聚合物，并且該第二組分為包含一種或多種離子物種的吸濕材料。該低表面能聚合物和該吸濕材料以離子或共價方式化學連接，諸如在包含含氟聚合物軟鏈段和包含在這些軟鏈段中的離子物種的鏈段共聚物組合物中。該連續基體和這些內含物在濕度的存在下形成潤滑表面層。給出了各種樣品涂層的摩擦系數實驗數據。將離子物種摻入聚合物鏈骨架中增大了總體結構的吸濕行為。潤滑的改善使得能夠使用汽車或航天飛行器的自然運動將材料從表面上清除。

優先權日

本國際專利申請要求于2015年12月18日提交的美國臨時專利申請號62/269,366、2015年12月19日提交的美國臨時專利申請號62/269,984、以及2016年3月17日提交的美國專利申請號15/073,610的優先權，將其中每一個特此通過引用結合在此。

技術領域

本發明整體涉及防污材料、涂層、以及系統。

背景技術

涂層和材料可因碰擊表面的碎片(顆粒、昆蟲、油等)而變得污濁。碎片影響表面上的氣流以及美觀性，并且通常通過洗滌移除。

在飛機研發的早期用以減輕昆蟲聚積的許多嘗試已有描述。這些包括機械刮刀、偏轉器、陷阱、飛行中可拆卸的表面、飛行中可溶解的表面、粘性表面流體、持續洗滌流體、以及抽吸槽。大多數這些試驗的結果被確定是無效或對于商業使用不實際的。

近期，Wohl等人，“Evaluation of commercially available materials tomitigate insect residue adhesion on wing leading edge surfaces[可商購獲得的材料減輕機翼前緣表面上的昆蟲殘余物粘附的評價]，”Progress in Organic Coatings[有機涂層進展]76(2013)42-50描述了在NASA的產生防昆蟲粘附表面的工作。Wohl等人測試了有機系涂層對表面的昆蟲粘附的影響，但是這些涂層不完全解決這個問題。Wohl等人還描述了用以減少小蟲粘附的先前所用的方法，諸如機械刮刀、偏轉器、紙和/或其他覆蓋物、彈性表面、可溶膜、以及持續用流體洗滌表面。

一種方法是形成自清潔表面，其通過控制碎片與表面之間的化學相互作用將碎片從其自身移除。酶填充的涂層浸出酶，這些酶將表面上的碎片溶解。然而，酶快速耗盡并且不可再填充，從而使得這種方法是不實際的。含氟流體填充的表面在碰擊碎片與表面之間具有非常低的粘附性。然而，一旦施涂在車輛上，如果任何流體損失，那么表面不可再填充/恢復，并且因此喪失其特性(參見Wong等人，“Bioinspired self-repairing slipperysurfaces with pressure-stable omniphobicity[具有壓力穩定全疏性的生物啟發自修復光滑表面]，”Nature[自然]477,443–447,2011)。

超疏水性和超疏油性表面相應地在表面與水滴和油滴之間產生非常高的接觸角(150°)。高接觸角導致這些液滴滾落表面，而不是保留在表面上。這些表面不排斥固體異物或污染物的蒸氣。一旦通過碰擊被污濁，碎片將保留在表面上并且使其變得無效。另外，如果納米結構的頂部表面被刮傷，那么這些表面喪失功能。

Kok等人，“Influence of surface characteristics on insect residueadhesion to aircraft leading edge surfaces[表面特征對機翼前緣表面的昆蟲殘余物粘附的影響]，”有機涂層進展76(2013)1567-1575描述了在碰擊后針對減小的昆蟲粘附性進行測試的各種聚合物、溶膠-凝膠、以及超疏水性涂層。性能最佳的材料是高粗糙度的超疏水性表面。然而，它們不顯示出一旦昆蟲在表面上破裂，碎片可從超疏水性表面上移除。

含氟聚合物片材或經處理的表面具有低表面能以及因此異物與表面之間的低粘附力。然而，碰擊碎片與表面之間的摩擦導致污染物的粘著。