[发明专利]一种双组分水性耐磨、低冰粘附防覆冰涂料、涂层及其制备方法与应用

说明书

本发明提供一种双组分水性耐磨、低冰粘附防覆冰涂料及其涂层的制备方法。该双组分水性防覆冰涂料由含核壳结构聚合物乳液与无机纳米粒子的A组分，和含固化剂的B组分组成。本发明防覆冰涂料A组分中的核壳结构聚合物乳液外层为亲水性壳层，使聚合物乳胶粒能稳定分散在水中，具有绿色环保的优点。A组分中的无机纳米粒子为刚性粒子，能够改善防覆冰涂层的机械性能，赋予涂层优异的耐磨性并延长涂层的使用寿命。固化成膜后，聚合物乳胶粒的亲水壳层能够吸收水分，从面在涂层表面形成水润滑层，当涂层表面结冰之后，由于水润滑层的存在，冰与涂层之间的作用力减小，同时还降低了基材表面的粗糙度，减小了冰与基底的接触面积。

技术领域

本发明属于化学化工、材料技术领域，涉及一种由核壳结构聚合物乳液组成的耐磨、低冰粘附防覆冰涂层的制备与应用。

背景技术

在公路、飞机、船舶、海上石油平台、风力涡轮机、水坝、电力线、以及电信设备等表面结冰及堆积给人们的生命财产安全带来巨大危害和安全隐患。如道路结冰增加发生交通事故的几率；大规模降雪、霜冻天气引起的电缆电线结冰，从而导致电力运输系统破坏，给国民经济带来巨大损失；飞机表面与机翼结冰威胁飞行安全，如近些年在中国包头、美国以及俄罗斯西伯利亚的多起飞机失事都与机翼结冰有关。目前所采用的防覆冰方法一般存在耗能大和环境污染等问题。因此，亟需开发出一种涂层能够有效降低冰在其表面的粘附强度，以利于除冰。

目前，防覆冰材料主要集中于利用超疏水表面或者在材料表面添加油性润滑剂来降低冰粘附强度。而这些手段虽然能够降低冰粘附强度，但是在应用中都存在着一些问题：（1）超疏水表面随温度的降低，会失去了防冰霜的作用；同时，根据文献报道（S.A.Kulinich,S. Farhadi,K.Nose,and X.W.Du.Langmuir,2011,27(1),25–29）超疏水表面会在除冰过程中遭到不断破坏，失去超疏水性，从而增大冰粘附强度；（2）表面涂抹的油性润滑剂难以持久，会挥发或者在除冰过程中逐渐损耗，且这种油性润滑剂通常污染较大，给环境造成很大负担 (Konrad Rykaczewski,Kripa K.Varanasi.Langmuir,2013,29,5230-5238)。为了克服上述缺陷，本发明提供一种双组分水性耐磨、低冰粘附防覆冰涂料及其涂层的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双组分水性耐磨、低冰粘附防覆冰涂料及其制备方法。

本发明的目的还在于提供一种双组分水性耐磨、低冰粘附防覆冰涂层及其制备方法。

本发明的目的还在于提供一种双组分水性耐磨、低冰粘附防覆冰涂料与涂层的应用。

本发明通过以下技术方案实现：

一种双组分水性耐磨、低冰粘附防覆冰涂料，由含核壳结构聚合物乳液与无机纳米粒子的A组分，和含固化剂的B组分组成。

根据本发明，所述A组分中的核壳结构聚合物乳液选自聚氨酯乳液、丙烯酸酯乳液、环氧树脂乳液、环氧树脂-聚丙烯酸酯乳液、环氧树脂-聚氨酯乳液和环氧树脂-丙烯酸酯-聚氨酯乳液、有机硅树脂乳液、醇酸树脂乳液、聚烯烃乳液等中的一种或几种。优选地，所述乳液选自聚氨酯乳液、环氧树脂乳液、丙烯酸酯乳液中的一种或几种。

根据本发明，所述A组分中的核壳结构聚合物乳液由核壳结构聚合物乳胶粒子稳定分散在水中获得。所述核壳结构是指聚合物乳胶粒子包括由亲水单元构成的外壳和由疏水单元构成的内核。所述疏水单元为聚氨酯、丙烯酸酯、环氧树脂、有机硅树脂、醇酸树脂、聚烯烃等一种或几种聚合物的疏水单元，如上述聚合物的疏水性分子主链。所述亲水单元为聚氨酯、聚丙烯酸酯、环氧树脂、有机硅树脂、醇酸树脂、聚烯烃等一种或几种聚合物上的亲水单元，如上述聚合物侧链上的羧基、磺酸基、氨基等，或由这些基团成盐之后形成的离子基团。

本发明中，所述无机纳米粒子均匀分散于核壳结构聚合物乳液中形成A组分。A组分与 B组分混合均匀得到防覆冰涂料。