[发明专利]一种高耐候的防结冰防护涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高耐候的防结冰防护涂层及其制备方法。本发明所述防护涂层包括负载5‑50%（w/w）融雪剂的聚合物基防护涂料形成的厚度0.2‑1.5mm的高耐候有机涂层，以及通过特殊工艺成型的厚度为0.1‑1μm高疏水纳米涂层。本发明所述的一种高耐候的防结冰防护涂层，通过高疏水性能和负载的融雪剂使其具有优异的防结冰效果，同时，高性能聚合物基防护材料，保证其具有优异的耐候性和防水防腐性能。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种高耐候的防结冰防护涂层及其制备方法。

背景技术

各种基础设施应用中都会与水以某种方式接触，如长期浸泡、雨淋、露水甚至高湿度的空气等，而水无孔不入，能够渗透或润湿各种混凝土构筑物，在温度低于或接近零度时就会发生结冰现象。结构内部水转化为冰就会发生体积膨胀，导致混凝土冻融破坏，结构表面水结冰，会导致构筑物负重增加，各种安全事故的发生，甚至导致一些灾难事件的发生，如桥面或路面结冰出现车祸等，所以，功能性的高耐候防结冰融冰防护涂层的开发和应用具有重要的意义和前景。

目前的除冰技术集中在加热或化学的方法使冰融化和以超疏水或自清洁涂层的性能防止冰层的形成。如专利201310013318.9公开一种风电叶片加热除冰技术；专利200910195359.8公开一种利用聚硅氧烷与聚合物嵌段共聚的温敏相变材料制备的智能主动抗结冰涂层；专利201610523236.2公开一种利用Ti、Ni合金相变及激光刻蚀或化学刻蚀的方法得到抗结冰涂层。然而，利用加热或者相变金属材料在各种元器件或小型构件上使用具有一定的优势，但是，在桥梁、大坝等大面积混凝土构筑物表面使用就完全丧失其作用，或者成本极高，根本不可能推广应用。专利201210027812.6、201210408658.7、201210518589.5等都采用聚合物复合纳米粒子形成超疏水层，能够实现在混凝土表层防护中的应用，但是，其制备方法都是采用将无机纳米粒子与树脂混合均匀后成膜固化形成，一方面材料制备复杂，纳米粒子分散差，另一方面所有的纳米粒子都被有机涂层包裹，纳米粒子只是起到增强的作用，专利201210027812.6阐述的疏水纳米粒子起到疏水作用效果有限，主要起作用的还是树脂体系本身的疏水性能。目前，通用的除冰方法为采用碱金属或碱土金属的盐作为融冰剂来降低冰点，实现融雪防冰，但是大量使用融冰剂带来大量的腐蚀危害，显著降低钢筋混凝土和沥青路面的服役寿命。

文章Ultra-Durable and Transparent Self-Cleaning Surfaces by Large-Scale Self-Assembly of Hierarchical Interpenetrated Polymer Network(ACSAppl.Mater.Interfaces 2016,8,13615-13623)，通过PMMA和PU制成互穿网络结构聚合物基材，然后将通过含氟硅烷改性二氧化硅在超声波中分散后涂覆在聚合物基材上形成高性能的疏水涂层。然而，本文中，氟改性的纳米二氧化硅价格昂贵，分散困难，生产和应用比较困难，在混凝土建筑物中推广应用可能性几乎为零。

本专利，利用有机涂层包负融冰剂作为底涂，通过特定的工艺将高疏水的纳米有机硅涂覆在有机涂层表面，形成高疏水层，形成疏水融冰双重作用的涂层体系。其有效作用为，疏水涂层，可以降低表面张力，形成高疏水的荷叶效果，避免进入基层，降低冰层与基面的附着力，另一方面，少量的水进入纳米层达到有机底涂层，融雪剂会溶解，形成盐水溶液，降低冰点，避免结冰，从而在涂层与冰/雪层中间形成润滑层；立面冰/雪会自动脱落，平面冰/雪在车辆碾压等外力作用下会剥离脱落，从而达到融冰、除冰的双重目的，同时，本发明形成的涂层可以作为优异的防水防腐层使用。

发明内容

为了解决现有技术中融雪剂大量喷洒腐蚀性大，疏水涂层防结冰效果差以及新型技术无法在混凝土防结冰领域应用的难题，本发明提供了一种高耐候防结冰防护涂层及其制备方法。