專利名稱：氟硅丙烯酸酯共聚物的疏水防冰雪涂料及涂層制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種氟硅丙烯酸酯共聚物的疏水防冰雪涂料及涂層制備方法，屬于疏水防冰雪涂料及應用技術領域。
背景技術：
防覆冰是一個世界性難題，冰災、雪災多發(fā)國家如加拿大、美國北歐等國家和地區(qū)早已成立了專門的研究機構，對解決覆冰問題進行大量研究。目前國內外通常采用機械除冰、涂撒防結冰劑、加熱除冰和自然被動法除冰4種除冰方法。前三種方法存在工作強度大、效率低、污染環(huán)境、耗能大等諸多問題；自然被動除冰是通過在基材表面涂防覆冰的涂料，減少冰對基材表面的附著力和表面的覆冰量，再利用風和自然力的作用使冰容易脫離基材表面。此類方法簡單易行、成本低，在很多地方可以起到減少冰災的作用。因此世界各國都在著力研究和開發(fā)防覆冰涂料(顧廣新，武利民，供用電，2008，3 :35-37)。疏水涂層在防覆冰領域的應用是當前其中研究的一個熱點問題(R.Menini， Μ. Farzaneh, Journal of Adhesion Science and Technology, 2011, 25 :971-992)。有機娃及含氟材料是自然界所有物質中已知表面能最低的兩種材料，因此氟硅丙烯酸酯共聚物是制備疏水涂層的首選材料之一。疏水表面防覆冰的原理是基于疏水表面強的憎水性能，水滴在其表面具有較低的粘結力，不易在表面積累，水滴在未結冰之前靠自身的重力或外部的空氣動力已從表面滑落。當前研究防覆冰疏水涂層大部分采用樹脂與納米粒子等無機填料復合制備而成(US 20100314575 ；Μ.Farzaneh, S. A. Kulinich, Applied Surface Science,2011,257 6264-6269)。樹脂賦予涂層低的表面能，而納米粒子賦予涂層表面一定的粗糙度，二者結合從而使涂層具有超疏水特性。但存在樹脂與納米粒子分散性不好、納米粒子需疏水處理而導致工藝復雜、成本增加等問題，一定程度上影響了超疏水涂層的推廣應用。而采用聚合物直接制備超疏水涂層可避免上述所提到的問題，目前已有多種采用純聚合物制備超疏水表面的制備技術，如等離子處理技術(L. Jiang, H. Liu, L.Feng，D. Zhu, Langmuir，2004， 20 :5659-5661)、化學氣相沉積(P. Favia, G. Cicala, A. Milella, F. Palumbo，R. Rossini, R. d' Agostino, Surface and Coatings Technology, 2003,169 :609-612) ^,{0 ^: 制備過程復雜，往往需要苛刻的條件或是特殊的儀器設備，不適合大面積的成膜，也限制了應用。中科院的宋延林(何敏，宋延林，ZL200810057^7.6)和華東理工大學的李欣欣課題組(魏海洋，王康，粟小理，李欣欣，韓哲文，高分子學報，2008，(1) :69-75)分別采用溶劑成膜法制備出聚合物的超疏水表面，前者需要減壓干燥，后者所用的溶劑是三氟三氯乙烷 (F-113)對大氣臭氧層產生影響。這兩種方法也不適合大面積的成膜。采用純聚合物制備的超疏水涂層在防覆冰領域的應用鮮見報道。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種氟硅丙烯酸酯共聚物的疏水防冰雪涂料及涂層制備方法，該疏水防冰雪涂料具有超疏水特性，且易于形成均勻的涂層，涂層與底材附著性好、 硬度大，不易脫落，防冰雪。本發(fā)明是通過以下技術方案加以實現(xiàn)的，一種氟硅丙烯酸酯共聚物的疏水防冰雪涂料，其特征在于，該涂料在溫度為20°C 60°C下，以乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮， 甲基異丁基甲酮和環(huán)己酮其中的一種或兩種為溶劑，在溶劑中含有質量為2% 30%的溶質，所述的溶質為由氟硅丙烯酸酯共聚物與固化劑按質量比為1 0.05-0. 12組成。上述的氟硅丙烯酸酯共聚物的結構式為式1所示，它的性質為共聚物的數(shù)均分子量為8000 30000，分子量分布指數(shù)為1. 5 2. 8，質量損失為5%時熱分解溫度， Td5彡400°C，共聚物成膜后對水的接觸角大于110°，
權利要求
1.一種氟硅丙烯酸酯共聚物的疏水防冰雪涂料，其特征在于，該涂料在溫度為20°C 60°C下，以乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮，甲基異丁基甲酮和環(huán)己酮其中的一種或兩種為溶劑，在溶劑中含有質量為2% 30%的溶質，所述的溶質為由氟硅丙烯酸酯共聚物與固化劑按質量比為1 0.05 0.12組成。
2.按權利要求1所述的氟硅丙烯酸酯共聚物的疏水防冰雪涂料，其特征在于，氟硅丙烯酸酯共聚物的結構式為式1所示，它的性質為共聚物的數(shù)均分子量為8000 30000， 分子量分布指數(shù)為1. 5 2. 8，質量損失為5%時熱分解溫度，Td5彡400°C，共聚物成膜后對水的接觸角大于110°，
3.按權利要求1所述的氟硅丙烯酸酯共聚物的疏水防冰雪涂料，其特征在于，固化劑選自于甲苯二異氰酸酯、1，4_ 二苯基甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯低聚物和異氟爾酮二異氰酸酯其中的一種或兩種。
4.一種以權利要求1所述的氟硅丙烯酸酯共聚物的疏水防冰雪涂料制備涂層的方法， 其特征在于包括以下過程(1)以鋁片、不銹鋼片、銅片、鐵片、陶瓷片或玻璃片為底材，用丙酮和水清洗其表面雜質和油污，并干燥備用；(2)采用空氣噴涂的方法制備防冰雪疏水涂層，對步驟(1)干燥好的底材表面，采用噴嘴直徑為0. 2 5mm的噴槍，以壓力為0. 1 0. 6MPa空氣為動力，距離底材表面2 IOcm處，將氟硅丙烯酸酯共聚物的疏水防冰雪涂料向底材表面進行噴涂3 5min，然后以距離底材表面15 50cm處再噴涂3 5min，噴涂完畢后，室溫下干燥5 7 即得到具有微納米凸起粗糙結構的超疏水涂層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氟硅丙烯酸酯共聚物的疏水防冰雪涂料及涂層制備方法。所述的涂料是包括以乙酸乙酯為溶劑，溶劑中含有的溶質為氟硅丙烯酸酯共聚物與固化劑。以該涂料制備涂層的過程，包括以鋁片為底材，用丙酮和水清洗其表面，干燥；將涂料采用噴槍，以空氣為動力，離底材表面不同距離進行噴涂，得到具有微納米凸起粗糙結構的超疏水涂層。本發(fā)明優(yōu)點在于，涂料制備過程簡單，原料易得，成膜好，形成的涂層強度和硬度大，廣泛的用于交通、電力輸送等戶外設施表面涂層。涂層制備工藝方法簡單、無需化學處理、易于產業(yè)化，適用于大面積的應用，具有很高的實用價值和良好的防冰雪效果。
文檔編號C08F230/08GK102277060SQ20111022767
公開日2011年12月14日 申請日期2011年8月10日 優(yōu)先權日2011年8月10日
發(fā)明者余冬梅, 周建偉, 李輝, 袁曉燕, 趙蘊慧 申請人:天津大學