[發明專利]一種抗紫外的涂料組合物及制備方法和應用

在審

• 申請號: 201710018775.5
• 申請日: 2017-01-11
• 公開（公告）號: CN106752166A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 陳凱;王強;胡曉佳;夏祖西
• 申請（專利權）人: 中國民用航空總局第二研究所
• 主分類號: C09D4/00
• 分類號: C09D4/00;C09D7/12
• 代理公司: 成都高遠知識產權代理事務所(普通合伙)51222
• 代理人: 李高峽,左翔

技術領域

本發明涉及一種抗紫外的涂料組合物及其制備方法和應用。

背景技術

飛機表面結冰對飛機飛行安全具有極大危害。機械除冰、電熱除冰、氣熱除冰及化學除冰液除冰等技術是常用的飛機表面除冰技術。這些技術雖在一定程度上解決了飛機表面結冰問題，但都以除冰、融冰為思路，待冰在飛機表面形成后，再將其從飛機表面移除，不能從根源上解決飛機表面結冰，且存在能耗高，環境污染大等問題。

過冷水撞擊飛機表面，長時間不能從飛機表面脫離是造成飛機表面結冰的關鍵。要從根本上解決飛機表面結冰問題，需減少過冷水與飛機表面的接觸時間，使其在結冰前從飛機表面脫落。受荷葉效應影響，研究者們提出了超疏水表面概念。超疏水表面是一類具有特殊物理化學性質的表面，其表面接觸角大于150°，滾動角小于10°，微小擾動即可使靜止在表面的液滴迅速滾落不殘留，這就為從源頭上解決飛機表面結冰提供了方法。丁桂甫等提出了一種用于飛機防冰除冰的納米超疏水表面制備方法(CN 101704410 A)，由該方法制備的飛機表面降低了水滴滑過機身表面的粘滯力，減少了水珠在機身表面凝結的數量，有效降低了飛機表面的結冰程度。

然而，大量研究表明超疏水表面耐久性差，在多個結冰除冰循環后，表面微納結構被破壞，疏水能力下降。(見S.Farhadi,M.Farzaneh,S.A.Kulinich."Anti-icing performance of superhydrophobic surface",Applied Surface Science 257(2011)6264-6269.S.A.Kulinich,S.Farhadi,K.Nose.X.W.Du"Superhydrophobic surface:are they really ice-repellent"Langmuir Letter 2011,27(1),25-29)。更有研究指出，超疏水表面長期在紫外光的照射下，疏水能力逐步尙失。Xiu的研究指出，在經過數百小時的紫外光老化試驗后，涂覆有聚二甲基硅烷、聚丁烯等疏水涂料的超疏水表面，表面接觸角分別從153°，162°降為80°，70°，表面完全尚失其疏水能力。(XiuYonghao,Fabrication of Surface Micro-and Nanostructures for superhydrophobic surfaces in electric and electronic applications,PhD Dissertation,Georgia Institute of Technology,2008)飛機在高空飛行，長時間受紫外線照射，如不能解決上述問題，將無法實現超疏水表面在民用客機上的應用。美國專利US2015/0368496A1提出了一種抗紫外線超疏水涂層配方，該配方由聚氟化合物、有機硅、氧化鋅及二硫化鉬混合而成。由該混合物制備而成的超疏水表面，在1W/m²紫外光照射下150小時，表面接觸角至少不小于140°。

雖然上述發明在一定程度上解決了超疏水表面抗紫外性能差、耐久性差的問題，然而，專利US2015/0368496A1提出的配方僅能保證長時間在紫外光的照射下，表面接觸角不小于140°，而不是150°(注：當表面接觸角大于90°，小于150°時，該表面被稱為是疏水表面，而不是超疏水表面)。進一步研究發現，利用專利US2015/0368496A1制備的超疏水表面，當紫外光照射強度提高到2W/m²，在150小時老化實驗中，表面接觸角降低至120°，表面疏水性能下降。根據專利US2015/0368496A1制備的超疏水表面，雖具有一定程度的抗磨性，但專利案例8表明，即使最優配方，對表面進行4.5分鐘的摩擦處理，表面的超疏水能力完全尚失。此外，上述配方主要用于電纜表面的防疏水/冰應用，當其應用于飛機表面時，未必能同時實現疏水、抗紫外線、耐磨等多種功能。

因此，為了克服現有涂料組合物的缺陷，亟需發明一種新的涂料組合物，能同時增強超疏水表面的疏水、抗紫外線、耐磨等功能，以解決現有超疏水表面抗性能差，抗磨能力差的問題。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種抗紫外的涂料組合物，它由以下質量百分比的組分組成：

樹脂：65～78％；

納米顆粒：8～16％；

有機溶劑：12～19％。

進一步地，所述的樹脂由有機硅樹脂和氟碳樹脂組成；

其中，有機硅樹脂的質量分數為10～30％，優選的質量分數為10～22％。