本發(fā)明屬于涂料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高疏水性防結(jié)冰涂料及其制備方法。

背景技術(shù)：

冷表面上的結(jié)冰、結(jié)霜現(xiàn)象廣泛存在于航空、低溫制冷、熱泵空調(diào)等領(lǐng)域。冰霜層的存在使設(shè)備傳熱效率降低，壓損增加，對系統(tǒng)產(chǎn)生較大的影響，甚至導致系統(tǒng)失效，對于航空航天領(lǐng)域來說則會給飛機帶來飛行安全問題。所以這類設(shè)備需要定期或不定期的進行除冰、除霜操作，這給生產(chǎn)、生活帶來了很多不便。融冰、融霜過程需要耗費大量的能源和人力，因此結(jié)冰、結(jié)霜問題受到人們的廣泛關(guān)注。對于現(xiàn)有的航空、低溫制冷、熱泵空調(diào)等領(lǐng)域采用的防結(jié)冰/霜技術(shù)，常是利用機械或加熱方式來融冰、融霜，這些方法多需要設(shè)備停止運行或在設(shè)備中添加專門的防結(jié)冰及防結(jié)霜的系統(tǒng)設(shè)計，這樣的防結(jié)冰及防結(jié)霜技術(shù)給生產(chǎn)帶來了諸多不便，增加了設(shè)備成本。因此，科學家們探索了各種抑冰霜的方法，其中在表面涂以涂料防護就是一種有效和便利的方法。

cn101798366b中公開了一種水性全氟烷基氟碳乳液和含有該乳液的水性電纜防結(jié)冰涂料，制備的全氟烷基氟碳乳液成分復雜，不利于生產(chǎn)，且其涂膜的疏水角為114°，疏水性能無法滿足高疏水或者超疏水領(lǐng)域的應(yīng)用，所以限制了其乳液的應(yīng)用；cn102585635b公開了一種防結(jié)冰涂料及其制備方法，以含羥基主體樹脂、固化劑、疏水改性納米二氧化硅溶膠等為原料制備出涂料對水接觸角116.5℃，與cn101798366b中接觸角相當。所以開發(fā)一種高疏水性防結(jié)冰涂料具有重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中涂料疏水性能無法達到超疏水領(lǐng)域的要求，提供一種高疏水性防結(jié)冰涂料及其制備方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種高疏水性防結(jié)冰涂料，按重量份數(shù)計，由以下組份構(gòu)成：

聚硅氧烷13-16重量份；甲基丙烯酸六氟丁酯7-9重量份；顏料8-11重量份；非煅燒高嶺土6-7重量份；正十六烷12-15重量份；甲乙酮肟2-3重量份；聚乙烯和聚四氟乙烯混合物6-7重量份；丙酮3-5重量份；二甲苯7-8重量份；

所述聚硅氧烷由(4-全氟辛烷基苯基)三乙氧基硅烷和1,2-雙(三氟甲磺酰氧基)四甲基乙硅烷組成。本發(fā)明中(4-全氟辛烷基苯基)三乙氧基硅烷和1,2-雙(三氟甲磺酰氧基)四甲基乙硅烷對高疏水性防結(jié)冰涂料的疏水性能具有協(xié)同增效的作用，單獨加入(4-全氟辛烷基苯基)三乙氧基硅烷或1,2-雙(三氟甲磺酰氧基)四甲基乙硅烷制備出的高疏水性防結(jié)冰涂料對水的最大接觸角僅為112°，當聯(lián)合使用時涂料對水的接觸角達到151°。

本發(fā)明所述顏料為常規(guī)化學顏料，可根據(jù)不同的使用場景選擇不同的顏色和種類，此處不是本發(fā)明創(chuàng)新點，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實際需求適當選擇不同顏色和規(guī)格，例如大紅粉、偶氮黃、酞菁藍、喹吖啶酮等有機顏料。

本發(fā)明高疏水性防結(jié)冰涂料，按重量份數(shù)計，由以下組份構(gòu)成：

聚硅氧烷14重量份；甲基丙烯酸六氟丁酯8重量份；顏料10重量份；非煅燒高嶺土6重量份；正十六烷13重量份；甲乙酮肟3重量份；聚乙烯和聚四氟乙烯混合物7重量份；丙酮4重量份；二甲苯8重量份。

本發(fā)明高疏水性防結(jié)冰涂料，其進一步技術(shù)方案為：所述聚硅氧烷中(4-全氟辛烷基苯基)三乙氧基硅烷與1,2-雙(三氟甲磺酰氧基)四甲基乙硅烷的質(zhì)量比為1：2。

本發(fā)明高疏水性防結(jié)冰涂料，其進一步技術(shù)方案為：所述聚乙烯和聚四氟乙烯混合物中，按重量比算，聚乙烯：聚四氟乙烯＝3-5:1。

本發(fā)明所述正十六烷起到稀釋劑和消泡劑的作用；

本發(fā)明所述甲乙酮肟主要用于本發(fā)明中高疏水性防結(jié)冰涂料表皮的抗結(jié)皮劑，能夠有效控制本發(fā)明高疏水性防結(jié)冰涂料的結(jié)皮而不減慢涂料的干燥時間，通常甲乙酮肟會和催干劑金屬同時出現(xiàn)在涂料中，本發(fā)明在沒有使用催干劑金屬的條件下單獨使用并取得了良好的抗結(jié)皮性能。

本發(fā)明中聚乙烯和聚四氟乙烯起到了防損傷劑的作用，聚乙烯具有良好的堅韌性和耐磨性，但其潤滑性能較差，本發(fā)明在聚乙烯中添加部分聚四氟乙烯，使制備出的高疏水性防結(jié)冰涂料具有良好的堅韌性、耐磨性和潤滑性。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明提供了一種高疏水性防結(jié)冰涂料的制備方法，包括以下步驟：

1)稱取配方量的原料，將所有固體原料粉碎過篩至粒徑為10微米以下；

2)室溫下將甲基丙烯酸六氟丁酯、顏料加入到正十六烷和丙酮的混合溶液中，于1200rpm的轉(zhuǎn)速下進行攪拌分散；

3)室溫下在攪拌下加入非煅燒高嶺土以1600rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌4-6h，然后加入聚硅氧烷繼續(xù)攪拌1-2h；

4)升溫至40℃，加入聚乙烯和聚四氟乙烯攪拌分散40min，然后滴加氨水溶液調(diào)節(jié)ph；

5)降溫至室溫，加入聚乙烯和聚四氟乙烯混合物和甲乙酮肟在100-200rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌分散1-2h；

6)加入二甲苯，混合均勻后得高疏水性防結(jié)冰涂料。

本發(fā)明高疏水性防結(jié)冰涂料的制備方法，其進一步技術(shù)方案為：滴加氨水溶液調(diào)節(jié)ph至8.2-8.5，在實驗過程中發(fā)現(xiàn)不添加氨水調(diào)節(jié)ph或調(diào)節(jié)的ph堿性過強超出8.2-8.5的范圍則制備的涂料發(fā)粘，且物料容易聚合。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

1、本發(fā)明高疏水性防結(jié)冰涂料成分簡單，利于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)；

2、本發(fā)明高疏水性防結(jié)冰涂料對水的接觸角達到151°，其疏水性能遠遠優(yōu)于cn101798366b和cn102585635b中的疏水性能；

3、本發(fā)明高疏水性防結(jié)冰涂料不僅具有良好的耐候性，而且耐久性能優(yōu)異。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明了，下面結(jié)合具體實施方式，對本發(fā)明進一步詳細說明。應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。

本發(fā)明所用(4-全氟辛烷基苯基)三乙氧基硅烷來自于上海邁瑞爾化學技術(shù)有限公司，含量為97％，分子式為c20h19f17o3si，分子量為658.50；1,2-雙(三氟甲磺酰氧基)四甲基乙硅烷來自于上海吉來德新材料科技有限公司，含量為95％，其余原料為常規(guī)市售工業(yè)級原料。

實施例1

按重量份稱取物料：聚硅氧烷13重量份；甲基丙烯酸六氟丁酯7重量份；顏料8重量份；非煅燒高嶺土6重量份；正十六烷12重量份；甲乙酮肟2重量份；聚乙烯和聚四氟乙烯混合物6重量份；丙酮3重量份；二甲苯7重量份；其中聚硅氧烷由(4-全氟辛烷基苯基)三乙氧基硅烷和1,2-雙(三氟甲磺酰氧基)四甲基乙硅烷組成，二者質(zhì)量比為1：2；聚乙烯：聚四氟乙烯＝3:1

制備高疏水性防結(jié)冰涂料：

1)稱取配方量的原料，將所有固體原料粉碎過篩至粒徑為10微米以下；

2)室溫下將甲基丙烯酸六氟丁酯、顏料加入到正十六烷和丙酮的混合溶液中，于1200rpm的轉(zhuǎn)速下進行攪拌分散；

3)室溫下在攪拌下加入非煅燒高嶺土以1600rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌4-6h，然后加入聚硅氧烷繼續(xù)攪拌1-2h；

4)升溫至40℃，加入聚乙烯和聚四氟乙烯攪拌分散40min，然后滴加氨水溶液調(diào)節(jié)ph；

5)降溫至室溫，加入聚乙烯和聚四氟乙烯混合物和甲乙酮肟在100-200rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌分散1-2h；

6)加入二甲苯，混合均勻后得高疏水性防結(jié)冰涂料。

實施例2

按重量份稱取物料：聚硅氧烷16重量份；甲基丙烯酸六氟丁酯9重量份；顏料11重量份；非煅燒高嶺土7重量份；正十六烷15重量份；甲乙酮肟3重量份；聚乙烯和聚四氟乙烯混合物7重量份；丙酮5重量份；二甲苯8重量份；其中聚硅氧烷由(4-全氟辛烷基苯基)三乙氧基硅烷和1,2-雙(三氟甲磺酰氧基)四甲基乙硅烷組成，二者質(zhì)量比為1：2；聚乙烯：聚四氟乙烯＝5:1

高疏水性防結(jié)冰涂料的制備方法同實施例1。

實施例3

聚硅氧烷14重量份；甲基丙烯酸六氟丁酯8重量份；顏料10重量份；非煅燒高嶺土6重量份；正十六烷13重量份；甲乙酮肟3重量份；聚乙烯和聚四氟乙烯混合物7重量份；丙酮4重量份；二甲苯8重量份，聚乙烯：聚四氟乙烯＝4:1；

高疏水性防結(jié)冰涂料的制備方法同實施例1。

對比例1

物料中聚硅氧烷為13重量份(4-全氟辛烷基苯基)三乙氧基硅烷，其余原料和產(chǎn)品的制備方法同實施例1。

對比例2

物料中聚硅氧烷為13重量份(4-全氟辛烷基苯基)三乙氧基硅烷，其余原料和產(chǎn)品的制備方法同實施例1。

對比例3

將實施例1中的聚乙烯和聚四氟乙烯混合物6重量份改為聚乙烯6重量份，不添加聚四氟乙烯，其余原料與制備方法同實施例1。

將實施例1-3及其對比例1-3制備的涂料涂布于金屬板的表面，涂料完全干燥后，對其性能進行檢測，結(jié)果如表1所示：

表1高疏水性防結(jié)冰涂料的性能檢測

實驗結(jié)果表明，本發(fā)明中聚硅氧烷由(4-全氟辛烷基苯基)三乙氧基硅烷和1,2-雙(三氟甲磺酰氧基)四甲基乙硅烷兩種物質(zhì)在涂料的疏水性能上存在一定的協(xié)同增效作用，在最優(yōu)實施例中對水接觸角達到151°，且以少量聚四氟乙烯替代少量聚乙烯可延長產(chǎn)品的壽命，即提高抗氧化和耐酸堿能力。

盡管已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明的實施方式，但是應(yīng)該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對本發(fā)明的實施方式做出各種改變、替換和變更。