[发明专利]一种具有防覆冰功能的环保涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种涂料及其制造方法，尤其是具有防覆冰功能的环保涂料及其制造方法。

背景技术

大气结构物的覆冰往往会给人们的生产生活带来诸多不便，道路、输电线路、风机叶片、飞机机翼等表面严重覆冰甚至可能给国家带来重大经济损失，据统计，2008年初的一场雪灾就给国家带来了1516.5亿的巨额经济损失。防覆冰技术的研究作为一项意义深远的课题，引起了全球科研人员的关注，尤其如加拿大，美国等冰灾多发国家，早已成立了专门的研究机构，对覆冰进行大量的科学研究。目前，国内外报道的防覆冰技术多达几十余种，，中国专利CN101394073发明了一种基于高频 脉冲电流加热振荡技术的技术，它能够防止输配电线路表面覆冰,并且在已覆冰情况下可以达到除冰、融冰效果。中国专利CN101777740A发明的是输电设备领域内的一种架空输电线路的导线防覆冰装置, 能够去除输电线路上产生的覆冰,保证输电线路的支撑装置工作在安全的负荷之下,从而确保在结冰环境下输电线路的安全运行。中国专利CN201656396U涉及输电设备领域内的架空输电线路的太阳能防覆冰装置, 该装置可通过太阳能供电装置提供电能,经控制系统驱动振动机构振动,使得输电线路上的初始覆冰能因振动而脱落,可避免输电线路因导线覆冰而发生事故,使输电线路运行更加安全。这些防覆冰方法大多基于除冰、融冰（de-icing）思路以热力除冰、机械除冰和被动除冰方式为主，不能从根本上解决问题，且以大量能耗为代价。

防覆冰涂层能耗小，成本低，环境友好，适用范围广，逐步成为研究的重点和热点。它旨在抑制或延缓冰晶的形成、降低冰晶对基质的附着力，通过延长结冰时间，降低结冰温度，影响液滴结冰类型等角度来达到降低甚至消除冰雪积聚的目的。

中国专利CN101967367A发明了一种环保型除冰防冰液，其中包含冰点降低化合物，水、表面活性剂和增稠剂。其中冰点降低化合物为丙二醇、多元醇中的至少一种。但是这种方法有效作用时间短，用量大，并且在严重结冰状况下除冰的效果差。一旦表面形成覆冰，不但防覆冰效果丧失，而且所形成的冰层为致密透明的雨凇，不易脱除。所以，防覆冰涂料通常为疏水涂料。疏水表面不仅可以降低液滴与基质表面的接触面积，降低液滴与表面的亲和力，而且不易水层铺展，从而限制了结构致密的雨凇的形成，降低了冰晶对基质的附着力。

中国专利CN101230224A发明了一种氟硅橡胶纳米复合合金三防涂层，将带有羟基的有机硅引入氟碳树脂中，经过纳米分散液处理过的纳米粉体，分散到树脂中，对其进行改性，制成耐盐雾、耐碱、耐酸、抗冲击、附着力强、耐候性好、重防腐、防污闪、疏水防覆冰的氟硅橡胶纳米复合合金三防涂层。但是该发明并未提供所述的三防涂层相关防覆冰测试及数据。

中国专利CN102205680 A发明一种防覆冰复合涂层及其制备方法包含三层：内层为有机硅改性环氧树脂层，中间层为聚电解质盐层，外层为氟硅改性的丙烯酸酯层。内层可以增强涂料与基质的附着力，中层可以降低水的凝固点，疏水外层可以达到防覆冰的效果。但是该涂料制备工艺复杂，虽然底层附着力较高，但是未提供中层及外层的附着力数据。

中国专利CN102031057A发明了一种适用于风电叶片的防冰、耐磨涂层。含有两种组分：聚氨酯树脂和5%-10%具有防冰性质的固体添加剂。但是，该发明中聚氨酯未经改性，结构中存在大量的亲水基团（氨基甲酸酯基，醚基，酯基），是亲水性而非疏水性材料。因此，该发明中聚氨酯材料本身具有耐磨性，但不具备防覆冰性能。

超疏水表面具有较大的静态接触角，有利于降低水滴与基质表面的接触面积；较小的滚动角，有利于液滴迅速滚落不残留。而且液滴在超疏水表面形成固-液-气三相共存界面，液体接触的气体具有良好的绝热作用，当液滴滴到低温的界面上时，结冰速度大大降低。超疏水表面能够在液滴结冰之前脱离基质表面达到防覆冰效果。中国专利CN10168939A，CN101705488A，CN101704410 A，CN102220063 A， CN102492945A，CN102660182A，CN102290147A等均为超疏水防覆冰表面。但是这些涂层制备工艺复杂，而且超疏水表面在高湿环境中的防覆冰效果以及在多次结冰除冰循环后是否仍能够防覆冰至今仍未有定论。

发明内容

本发明的目的是针对我国覆冰严重尤其在高湿高寒地带，表面覆冰为国家带来了重大经济损失的现状，提供一种具有防覆冰功能的环保涂料及其制备方法。

本发明的具有防覆冰功能的环保涂料，其组分及其质量百分比含量为：