[發明專利]一種“一步法”潤滑性有機硅防覆冰涂層及其制備方法

在審

• 申請號: 201810316527.3
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108587453A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 袁曉燕;高淑輝;彭杰;劉波;李曉暉;朱孔營
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C09D183/05
• 分類號: C09D183/05;C09D183/07;C09D7/65
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗

本發明公開了一種潤滑性有機硅防覆冰涂層及制備方法；該有機硅防覆冰涂層是以含氫聚二甲基硅氧烷為主鏈、單端乙烯基聚二甲基硅氧烷為支鏈、雙端乙烯基聚二甲基硅氧烷為交聯劑，以不參與交聯反應的聚二甲基硅氧烷為添加劑，采用“一步法”制備的潤滑性有機硅防覆冰涂層。由單端乙烯基聚二甲基硅氧烷形成的支鏈，為未參與反應的油潤滑性聚二甲基硅氧烷提供存貯空間；在低溫下未反應的聚二甲基硅氧烷遷移至表面來降低涂層的冰粘附強度。采用“一步法”制備的潤滑性有機硅防覆冰涂層的冰剪切強度可低至4.5kPa。本發明材料易得，制備方法簡便，條件可控，在解決基礎設施表面防覆冰方面具有很大的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種“一步法”潤滑性有機硅防覆冰涂層及其制備方法，屬于有機硅涂層制備及疏水防覆冰涂層材料應用領域。

背景技術

冰在飛機、汽車、輪船和風力渦輪機等基礎設施表面的附著和積累，不僅會造成能源浪費，同時也可能會導致嚴重的交通事故和重大災難。傳統的主動除冰方法如機械除冰法耗能大、噴灑防凍液會污染環境，故高效且成本較低的被動防冰涂層方法受到越來越多的關注和研究。通過在基材表面涂覆防冰功能涂層，抑制或減緩冰的形成，降低冰與基材表面的附著力。按組分和性能特征可將防覆冰涂層分為三類：低表面能涂層、表面潤滑涂層和超疏水防覆冰涂層。

潤滑液體浸潤多孔表面是目前防覆冰涂層研究的熱點(Sojoudi H,Wang M,Boscher ND,McKinley GH,Gleason KK.Durable and scalable icephobic surfaces:similarities and distinctions from superhydrophobic surfaces.Soft Matter,2016,12:1938-1963)。有機硅材料憑其低表面能等優良性質，已成為制備防覆冰涂層的首選材料。有機硅具有較低的玻璃化轉變溫度，柔性好，比含氟涂層具有更低的冰粘附強度。

本課題組前期在低表面能涂層方面進行了相關探索，在通過硅氫加成方法制備有機硅防覆冰涂層方面具有較好的理論基礎。在聚甲基氫硅氧烷和聚甲基乙烯基硅氧烷的涂層體系中引入氟化多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)，通過硅氫加成反應制備出有機硅防覆冰涂層(Xiaoyan Yuan,Chao Tao,Kongying Zhu,Chenghao Luo,Yunhui Zhao,Xiaohui Li,Kaiqiang Zhang.Polysiloxane/fluorinated POSS hybrid coatings,preparation andanti-icing application thereof,US Patent 20170218209 A1)。

中國專利CN 106519968 A公開了一種制備具有較低冰粘附力的防覆冰涂層方法，其通過固化交聯聚硅氧烷等聚合物制備具有低模量的聚合物彈性網絡結構，并且通過網絡結構中自由鏈段的遷移來構造界面潤滑，以降低冰層的粘附力(王亞玲，王健君.一種低冰粘附力的防覆冰涂層及其制備方法和應用.CN 106519968A,2016)。Tuteja等在不同種彈性體的基體中加入反應性潤滑油或不參與交聯反應的潤滑油添加劑，通過改變交聯密度構建滑移表面，制備了一系列潤滑性防覆冰涂層(Golovin K,Kobaku SPR,Lee DH,DiLoretoET,Mabry JM,Tuteja A.Designing durable icephobic surfaces.Science Advances,2016,2:e1501496)。

聚硅氧烷的低溫柔性好，廣泛應用在防覆冰材料領域，但其冰剪切強度一般在50kPa以上。本發明將作為主鏈、支鏈、交聯劑和添加劑的聚硅氧烷為原料，采用“一步法”制備潤滑性有機硅防覆冰涂層。其原料易得，制備方法簡便，條件可控，易固化成膜，且未參加反應的聚硅氧烷硅油作為油性潤滑液體，可以在低溫下被釋放遷移至涂層表面來降低冰粘附強度。結合形成的無纏結聚二甲基硅氧烷交聯基體的柔性、疏冰性和添加劑的潤滑作用，使得涂層具有較低的冰剪切強度。該項工作目前未見報道。

發明內容