专利名称：氟硅丙烯酸酯共聚物的疏水防冰雪涂料及涂层制备方法
技术领域：
本发明涉及一种氟硅丙烯酸酯共聚物的疏水防冰雪涂料及涂层制备方法，属于疏水防冰雪涂料及应用技术领域。
背景技术：
防覆冰是一个世界性难题，冰灾、雪灾多发国家如加拿大、美国北欧等国家和地区早已成立了专门的研究机构，对解决覆冰问题进行大量研究。目前国内外通常采用机械除冰、涂撒防结冰剂、加热除冰和自然被动法除冰4种除冰方法。前三种方法存在工作强度大、效率低、污染环境、耗能大等诸多问题；自然被动除冰是通过在基材表面涂防覆冰的涂料，减少冰对基材表面的附着力和表面的覆冰量，再利用风和自然力的作用使冰容易脱离基材表面。此类方法简单易行、成本低，在很多地方可以起到减少冰灾的作用。因此世界各国都在着力研究和开发防覆冰涂料(顾广新，武利民，供用电，2008，3 :35-37)。疏水涂层在防覆冰领域的应用是当前其中研究的一个热点问题(R.Menini， Μ. Farzaneh, Journal of Adhesion Science and Technology, 2011, 25 :971-992)。有机娃及含氟材料是自然界所有物质中已知表面能最低的两种材料，因此氟硅丙烯酸酯共聚物是制备疏水涂层的首选材料之一。疏水表面防覆冰的原理是基于疏水表面强的憎水性能，水滴在其表面具有较低的粘结力，不易在表面积累，水滴在未结冰之前靠自身的重力或外部的空气动力已从表面滑落。当前研究防覆冰疏水涂层大部分采用树脂与纳米粒子等无机填料复合制备而成(US 20100314575 ；Μ.Farzaneh, S. A. Kulinich, Applied Surface Science,2011,257 6264-6269)。树脂赋予涂层低的表面能，而纳米粒子赋予涂层表面一定的粗糙度，二者结合从而使涂层具有超疏水特性。但存在树脂与纳米粒子分散性不好、纳米粒子需疏水处理而导致工艺复杂、成本增加等问题，一定程度上影响了超疏水涂层的推广应用。而采用聚合物直接制备超疏水涂层可避免上述所提到的问题，目前已有多种采用纯聚合物制备超疏水表面的制备技术，如等离子处理技术(L. Jiang, H. Liu, L.Feng，D. Zhu, Langmuir，2004， 20 :5659-5661)、化学气相沉积(P. Favia, G. Cicala, A. Milella, F. Palumbo，R. Rossini, R. d' Agostino, Surface and Coatings Technology, 2003,169 :609-612) ^,{0 ^: 制备过程复杂，往往需要苛刻的条件或是特殊的仪器设备，不适合大面积的成膜，也限制了应用。中科院的宋延林(何敏，宋延林，ZL200810057^7.6)和华东理工大学的李欣欣课题组(魏海洋，王康，粟小理，李欣欣，韩哲文，高分子学报，2008，(1) :69-75)分别采用溶剂成膜法制备出聚合物的超疏水表面，前者需要减压干燥，后者所用的溶剂是三氟三氯乙烷 (F-113)对大气臭氧层产生影响。这两种方法也不适合大面积的成膜。采用纯聚合物制备的超疏水涂层在防覆冰领域的应用鲜见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氟硅丙烯酸酯共聚物的疏水防冰雪涂料及涂层制备方法，该疏水防冰雪涂料具有超疏水特性，且易于形成均勻的涂层，涂层与底材附着性好、 硬度大，不易脱落，防冰雪。本发明是通过以下技术方案加以实现的，一种氟硅丙烯酸酯共聚物的疏水防冰雪涂料，其特征在于，该涂料在温度为20°C 60°C下，以乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮， 甲基异丁基甲酮和环己酮其中的一种或两种为溶剂，在溶剂中含有质量为2% 30%的溶质，所述的溶质为由氟硅丙烯酸酯共聚物与固化剂按质量比为1 0.05-0. 12组成。上述的氟硅丙烯酸酯共聚物的结构式为式1所示，它的性质为共聚物的数均分子量为8000 30000，分子量分布指数为1. 5 2. 8，质量损失为5%时热分解温度， Td5彡400°C，共聚物成膜后对水的接触角大于110°，
权利要求
1.一种氟硅丙烯酸酯共聚物的疏水防冰雪涂料，其特征在于，该涂料在温度为20°C 60°C下，以乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮，甲基异丁基甲酮和环己酮其中的一种或两种为溶剂，在溶剂中含有质量为2% 30%的溶质，所述的溶质为由氟硅丙烯酸酯共聚物与固化剂按质量比为1 0.05 0.12组成。
2.按权利要求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结构式为式1所示，它的性质为共聚物的数均分子量为8000 30000， 分子量分布指数为1. 5 2. 8，质量损失为5%时热分解温度，Td5彡400°C，共聚物成膜后对水的接触角大于110°，
3.按权利要求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，固化剂选自于甲苯二异氰酸酯、1，4_ 二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯低聚物和异氟尔酮二异氰酸酯其中的一种或两种。
4.一种以权利要求1所述的氟硅丙烯酸酯共聚物的疏水防冰雪涂料制备涂层的方法， 其特征在于包括以下过程(1)以铝片、不锈钢片、铜片、铁片、陶瓷片或玻璃片为底材，用丙酮和水清洗其表面杂质和油污，并干燥备用；(2)采用空气喷涂的方法制备防冰雪疏水涂层，对步骤(1)干燥好的底材表面，采用喷嘴直径为0. 2 5mm的喷枪，以压力为0. 1 0. 6MPa空气为动力，距离底材表面2 IOcm处，将氟硅丙烯酸酯共聚物的疏水防冰雪涂料向底材表面进行喷涂3 5min，然后以距离底材表面15 50cm处再喷涂3 5min，喷涂完毕后，室温下干燥5 7 即得到具有微纳米凸起粗糙结构的超疏水涂层。
全文摘要
本发明公开了一种氟硅丙烯酸酯共聚物的疏水防冰雪涂料及涂层制备方法。所述的涂料是包括以乙酸乙酯为溶剂，溶剂中含有的溶质为氟硅丙烯酸酯共聚物与固化剂。以该涂料制备涂层的过程，包括以铝片为底材，用丙酮和水清洗其表面，干燥；将涂料采用喷枪，以空气为动力，离底材表面不同距离进行喷涂，得到具有微纳米凸起粗糙结构的超疏水涂层。本发明优点在于，涂料制备过程简单，原料易得，成膜好，形成的涂层强度和硬度大，广泛的用于交通、电力输送等户外设施表面涂层。涂层制备工艺方法简单、无需化学处理、易于产业化，适用于大面积的应用，具有很高的实用价值和良好的防冰雪效果。
文档编号C08F230/08GK102277060SQ20111022767
公开日2011年12月14日 申请日期2011年8月10日 优先权日2011年8月10日
发明者余冬梅, 周建伟, 李辉, 袁晓燕, 赵蕴慧 申请人:天津大学