[發明專利]一種“兩步法”潤滑性耐久有機硅防覆冰涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201810317697.3
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108641593B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 袁曉燕;高淑輝;劉波;彭杰;李曉暉;朱孔營
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C09D183/10
• 分類號: C09D183/10;C09D183/07;C09D7/65;C08G77/44
• 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“兩步法”潤滑性耐久有機硅防覆冰涂層的制備方法。第一步先由含氫聚二甲基硅氧烷與單端乙烯基聚二甲基硅氧烷反應形成刷型接枝聚合物；第二步由刷型接枝聚合物為主要原料，并以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，配成均一的反應溶液，在Karstedt't催化劑作用下，制備具有潤滑性的耐久有機硅防覆冰涂層。由上述“兩步法”制得的潤滑性耐久有機硅防覆冰涂層具有超低的冰剪切強度，冰剪切強度最低為2.4kPa和優異的耐磨損性能。本發明制備方法簡便，材料易得，制備出的防覆冰涂層透明性好，用于疏水、防冰涂層領域。

技術領域

本發明涉及一種“兩步法”潤滑性耐久有機硅防覆冰涂層的制備方法，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

在航空航天、交通運輸、電力通訊等領域，基體的表面覆冰給人類和社會帶來嚴重的經濟損失和重大危害。雖然傳統的主動除冰方法，如機械除冰、加熱除冰、噴灑防凍液等已廣泛運用，但消耗大且效率低、污染環境的缺點也制約了其在防覆冰領域的應用。在基體表面構筑防結冰、疏冰功能涂層的方法，成本低，應用實施簡便，具有更大的發展應用價值。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(Kreder MJ,Alvarenga J,Kim P,Aizenberg J.Design of anti-icing surfaces:smooth,textured or slippery？Nature Reviews Materials,2016,1:15003)，其中的油性液體潤滑性涂層通過釋放油性潤滑層使其遷移到涂層表面來降低冰粘附強度，但防冰過程中有機液體會發生流失(ZhangSN,Huang JY,Cheng Y,Yang H,Chen Z,Lai YK.Bioinspired surfaces withsuperwettability for anti-icing and ice-phobic application:concept,mechanism,and design.Small,2017,13,1701867)。

有機硅材料具有較低的表面能和良好的疏水性，廣泛應用于防覆冰涂層的制備。有機硅具有較低的玻璃化轉變溫度，柔性好，使得在低溫下硅氧烷鏈段仍具有柔順性及向外遷移的能力，具有良好的耐低溫性能。

Kota等將乙烯基封端、硅氫封端和三甲基封端的聚二甲基硅氧烷混合成均一的溶液，通過硅氫加成反應制備出具有優異的力學持久性和超低冰粘附強度的潤滑性耐用聚二甲基硅氧烷凝膠，其中三甲基封端的聚二甲基硅氧烷作為增塑劑來調控體系的交聯密度，同時起到一定的潤滑作用，使得冰粘附強度最低達到5.2kPa(Beemer DL,Wang W,KotaAK.Durable gels with ultra-low adhesion to ice.Journal of Materials ChemistryA,2016,4:18253-18258)。

聚硅氧烷的低溫柔性好，廣泛應用在防覆冰材料領域，但力學性能相對較差，且冰剪切強度一般在50kPa以上。為了改善有機硅涂層的耐磨損等力學性能，并制備具有超低冰剪切強度的防覆冰涂層，本發明以聚二甲基硅氧烷為原料，首先將主鏈和支鏈通過硅氫加成反應制備成刷型接枝聚合物，之后在該體系中加入不同組分及含量的交聯劑和添加劑，采用“兩步法”制備潤滑性耐久有機硅防覆冰涂層。結合刷型接枝聚合物規整的分子排列、低溫下較好的柔韌性等力學性能和添加劑的潤滑作用，使得涂層在經過多次磨損后仍具有超低的冰剪切強度，冰在涂層上可以借助風和重力的作用而除去，提高涂層的耐磨損性能。該項工作目前未見報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種“兩步法”潤滑性耐久有機硅防覆冰涂層的制備方法。