[发明专利]一种智能主动型抗结冰涂层材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及智能、主动型抗结冰涂层材料的制备方法，将其喷涂在基质表面，基质表面具有长期抗结冰能力。尤其适合航空、船舰、铁路、电力、石化、管道、建筑等行业中使用。 

背景技术

冰在基质上的积累将产生巨大的问题。如高速公路结冰将导致运输变得十分困难。电缆上结冰，将导致电线承重过载而断裂，电力系统中断。飞机机翼结冰，将导致机毁人亡的事故发生。屋顶结冰过厚，房屋将坍塌。因此，抗结冰涂层材料的制备受到高度关注。并且抗结冰涂层材料有着广阔的应用市场。 

目前除冰(抑制结冰)主要是通过热辐射、化学融雪剂以及表面加热等方法实现。这些方法都需要大量能源和助剂，实施时间长，并且过度使用融雪剂会导致周围环境的盐碱化。因此，开发一种环保，长效型抗结冰涂层材料，其在结冰时具有智能、主动型抗结冰能力是本发明主旨。 

基质表面结冰现象与基质表面和水的亲和能力密切相关，亲水表面容易发生吸附水份，加速结冰，而疏水表面就相反。因此，基质覆盖聚四氟乙烯层，其抗结冰能力大大提高。然而这种方法不具有长效性。这是因为聚四氟乙烯虽然具有憎水性，但它无法干扰水分子间氢键聚集，冰的结晶核形成。解决此问题可在涂层材料中引入酰脲基团，干扰水分子氢键间结合能，减少氢键聚集，实现抗结冰能力，如美国波音公司专利US6809169。但这种技术也存在着不足，随着基质上水或冰厚度增加，酰脲基团抑制能力会降低，抗结冰的能力减弱。抗冰涂层材料必须借助高速空气辅助去除机翼结冰。因此这种技术无法适用低速运动或静置的基质上实现不结冰能力，属于非智能型抗冰涂层材料。 

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有长期抗结冰能力、耐老化性、耐磨性和透明性好，对基质的颜色没有影响的智能主动型抗结冰涂层材料的制备方法。 

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种智能主动型抗结冰涂层材料，其特征在于，该材料包括以下配方：温敏相变材料10-60wt％，含有酰脲基团的高分子量聚合物10-60wt％，溶剂20-80wt％。 

所述的温敏相变材料是硅与聚合物嵌段共聚物形成的硅相变材料中的一种或多种混合物。 

所述的温敏相变材料包括聚硅氧烷-丙烯酸酸脂共聚物，聚硅氧烷-酰胺共聚物，聚硅氧烷-环氧共聚物，聚硅氧烷-醚共聚物，聚硅氧烷-氨脂共聚物，聚硅氧烷-脲共聚物或聚硅氧烷-乙烯基醚共聚物。 

所述的温敏相变材料是采用α，ω-双羟基聚硅氧烷和烷氧基硅反应制备而成，分子式如下 

其中R₁、R₂、R₅、R₆是含有1-10个C原子的烷氧基或芳氧基；R₃、R₄是含有1-6个C原子的烷基、苯基或环烷基；重复单元数X、Y为3-30；聚硅氧烷重复元数Z为3-10。 

所述的含有酰脲基团的高分子量聚合物为含有酰脲基团的聚硅、聚丙烯酸酸脂、聚酰胺、环氧树脂、聚醚、聚氨脂、聚脲或聚乙烯基醚。 

所述的含有酰脲基团的高分子量聚合物采用高分子量α，ω-双氨基聚硅氧烷与双异氰酸脂反应合成，制备含有酰脲基团高分子量聚合物，分子结构如下： 

其中R₁、R₆是氢基、1-6个碳原子的烷基、芳基、环烷基、杂芳环基团；R₂、R₅是1-10个碳原子的烷基、芳基、聚苯基；R₃、R₄是含有1-6个碳原子的烷基、芳基或环烷基；重复单元数X为1-100；CYAN为双异氰酸脂主链分子。 

所述的溶剂为低沸点挥发迅速的有机化合物或水溶性溶剂。 

所述的溶剂包括二氯甲烷，二氯甲烷与甲苯混合溶剂，水溶性聚氨脂或水溶性丙烯酸酯。 

一种智能主动型抗结冰涂层材料的制备方法，其特征在于，该方法是将温敏相变材料10-60wt％，含有酰脲基团的高分子量聚合物10-60wt％，溶剂20-80wt％，经搅拌混合制成抗结冰涂层材料溶液，溶剂挥发干燥后形成抗结冰涂层材料。 

一种智能主动型抗结冰涂层材料的应用，其特征在于，将抗结冰涂层材料采用浸泡方式，手工刷涂或静电喷涂方式附着到待处理物上。