[发明专利]一种氟化POSS交联有机硅刷形分子防覆冰涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种有机硅刷形分子交联含氟POSS防覆冰涂层的制备方法：将乙烯基聚二甲基硅氧烷与单端氢聚二甲基硅氧烷通过硅氢加成反应制备聚二甲基硅氧烷刷形分子；制备得到的聚二甲基硅氧烷刷形分子与氟化多面体低聚倍半硅氧烷、双端氢聚二甲基硅氧烷进行热交联固化成膜，得到防覆冰涂层。其中：聚二甲基硅氧烷刷形分子2％～12％；氟化多面体低聚倍半硅氧烷2％～12％；双端氢基二甲基硅氧烷0.6％～45％；催化剂0.01％～0.12％；余量为溶剂。氟化多面体低聚倍半硅氧烷交联有机硅刷形分子防覆冰涂层进行接触角和冰剪切强度测试，得到低至4°的接触角滞后值和低至20kPa的冰剪切强度，达到防覆冰目的，用于防覆冰领域。

技术领域

本发明涉及一种氟化多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)交联有机硅刷形分子防覆冰涂层的制备方法。

背景技术

结冰会对人类社会的生产生活造成诸多的不便和损失，传统的加热除冰方法能够在一定程度上缓解结冰造成的危害，但存在除冰效率低、耗能大等问题。防覆冰涂层具有省时省力且环保的特点，受到广泛关注。有机氟材料和有机硅材料是常用的低表面能材料，广泛应用于防覆冰涂层领域。多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)也会对防覆冰涂层起到一定的增强作用。

Urata等人提出了一种有机凝胶型表面自润滑防覆冰涂层，该涂层可在适当条件下受环境影响而发生收缩，使得涂层表面产生有机液体，实现自润滑，从而可在较长时间内保持防覆冰性能，但除冰过程中有机液体会发生流失(Urata C,Dunderdale GJ,EnglandMW,Hozumi A.Self-lubricating organogels(SLUGs)with exceptional syneresis-induced anti-sticking properties against viscous emulsions andices.J.Mater.Chem.A,2015,3(24):12626-12630)。中国专利CN106519968A公开了一种低冰粘附强度的防覆冰涂层，通过固化交联聚硅氧烷等聚合物制备具有低模量的聚合物弹性网络结构，通过构造界面润滑层，降低冰的粘附强度(王亚玲，王健君.一种低冰粘附力的防覆冰涂层及其制备方法和应用.CN 106519968A,2016)。

Cohen等人测试了二十一种不同的纯聚合物涂层以及聚合物/POSS复合涂层的冰粘附强度值。发现将聚甲基丙烯酸乙酯和氟化POSS按一定比例进行混合，得到的涂层与裸钢以及纯聚合物相比，表现出良好的防覆冰性能(Meuler AJ,Smith JD,Varanasi KK,Mabry JM,Mckinley GH,Cohen RE.Relationships between water wettability and iceadhesion.ACS Appl.Mater.Interfaces,2010,2(11):3100-3110)。本课题组前期制备了含POSS的两亲性嵌段共聚物，借助于疏水性POSS在表面聚集产生不结冰的结合水自润滑层，使涂层具有良好的防雾、防结冰性能(Li C,Li X,Tao C,Ren LX,Zhao YH,Bai S,YuanXY.Amphiphilic antifogging/anti-Icing coatings containing POSS-PDMAEMA-b-PSBMA.ACS Appl.Mater.Interfaces,2017,9(27):22959-22969)。

Mitra等人将刷形聚苯乙烯和线性聚苯乙烯的混合溶液在硅片上旋涂成膜，研究发现体积较大的刷形聚苯乙烯主要在空气界面或基材界面上发生聚积，而线性聚苯乙烯则聚集在膜的内部(Mitra I,Li X,Pesek SL,Makarenko B,Lokitz BS,Uhrig D,SteinGE.Thin film phase behavior of bottlebrush/linear polymerblends.Macromolecules,2014,47(15):5269-5276)。