[发明专利]一种防结冰涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种防结冰涂料，具体涉及一种具有高疏水性的防结冰涂料及其制备方法，并提供了一种疏水改性纳米二氧化硅溶胶的制备方法。

背景技术

冷表面上的结冰、结霜现象广泛存在低温制冷、热泵空调及航空航天等领域。另外，所有高海拔高纬度寒冷区域的露天设备，包括风力发电机在冬季运行时经常要面临结冰的问题。一般而言，全球的风场最佳选址大都位于高海拔、高纬度地区，叶片结冰严重影响风电设备的安全运行。目前，防结冰除冰技术主要可以划分为两类：即主动式和被动式方法。其中，主动式方法是采用外置系统并需要额外的能量输入，可以是热学方法，也可以是化学方法或空气动力学方法；而被动式方法则主要利用叶片表面的物理性质来排除或防止结冰。采用特殊涂料的技术来防结冰优点是显而易见的，其费用低，无需特殊保护设施防雷电，叶片易于维护等，缺点是目前大多数的特殊涂料还都处于实验研究阶段，解决方案较少，而且涂料在使用一段时间后常常出现针孔等问题而导致失去防结冰性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高疏水性的防结冰涂料。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种防结冰涂料，包括：含羟基主体树脂、固化剂、疏水改性纳米二氧化硅溶胶、颜填料、助剂和溶剂。其中，所述涂料中的各组分以质量百分比计的比例为：

所述助剂包括低表面张力的疏水助剂，具体为丙烯酸酯改性有机硅、聚醚改性硅油或氟碳化合物。

进一步，所述助剂还包括润湿分散剂、流平剂和防沉剂。

所述含羟基主体树脂为羟基丙烯酸树脂、聚酯树脂、有机硅改性羟基丙烯酸树脂或氟碳树脂。

所述固化剂为异氰酸酯低聚体，或含NCO基团的异氰酸酯加成物。

进一步，本发明还提供了该防结冰涂料的制备方法，包括如下步骤：

1)在搅拌釜中加入含羟基主体树脂、助剂和溶剂，搅拌混合均匀，再加入颜填料进行搅拌；

2)用砂磨机对浆料进行研磨；

3)补加含羟基主体树脂、助剂和溶剂，及加入疏水改性纳米二氧化硅溶胶，并进行搅拌，得到组分A；

4)将组分A与固化剂混合。

其中，所述助剂为丙烯酸酯改性有机硅、聚醚改性硅油或氟碳化合物。

所述含羟基主体树脂为羟基丙烯酸树脂、聚酯树脂、有机硅改性羟基丙烯酸树脂或氟碳树脂。

所述固化剂为异氰酸酯三聚体，或含NCO基团的异氰酸酯加成物，包括HDI缩二脲、HDI的加成物和溶剂。

进一步，本发明还提供了疏水改性纳米二氧化硅溶胶的制备方法，包括如下步骤：

a)制备纳米二氧化硅溶胶；

b)将带有疏水基团的烷硅改性剂加入到步骤a)得到的纳米二氧化硅溶胶中，在30～100℃的温度下剧烈搅拌反应，以对该纳米二氧化硅纳米粒子进行表面改性；

c)加入沸点较该二氧化硅纳米粒子高的有机溶剂，共沸蒸馏以去除溶胶中的水和醇。

进一步，采用溶胶凝胶法制备二氧化硅溶胶，所述步骤a)的具体步骤为：将原硅酸酯和乙醇搅拌混合均匀，在搅拌的同时缓慢滴加去离子水、酸催化剂或碱催化剂，然后继续在室温下搅拌反应获得纳米二氧化硅溶胶。

所述原硅酸酯包括原硅酸四甲酯、原硅酸四乙酯、原硅酸四丁酯及其低聚体。

所述酸催化剂为甲酸、乙酸、丙酸、乳酸、盐酸、硫酸、硝酸、磷酸或草酸。

所述碱催化剂为氨水、氢氧化钾或氢氧化钠。

所述带有疏水基团的烷硅改性剂为乙烯基三乙氧基硅烷、γ-(环氧丙氧基)丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷，氯丙基三甲氧基硅烷，六甲基二硅氧烷、六甲基二硅氮烷、四甲基二乙烯基硅氧烷或端羟基聚二甲基硅氧烷。

本发明所提供的防结冰材料的疏水改性纳米粒子使涂膜表面粗糙化，再结合低表面张力的疏水助剂，低表面能物质与疏水改性纳米粒子复合形成convexo-comvex(双凸)型强疏水表面，以强化涂膜的防结冰性能。

具体实施方式

实施例1