[发明专利]一种“两步法”润滑性耐久有机硅防覆冰涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种“两步法”润滑性耐久有机硅防覆冰涂层的制备方法。第一步先由含氢聚二甲基硅氧烷与单端乙烯基聚二甲基硅氧烷反应形成刷型接枝聚合物；第二步由刷型接枝聚合物为主要原料，并以双端乙烯基聚二甲基硅氧烷为交联剂，以不参与交联反应的聚二甲基硅氧烷为添加剂，配成均一的反应溶液，在Karstedt't催化剂作用下，制备具有润滑性的耐久有机硅防覆冰涂层。由上述“两步法”制得的润滑性耐久有机硅防覆冰涂层具有超低的冰剪切强度，冰剪切强度最低为2.4kPa和优异的耐磨损性能。本发明制备方法简便，材料易得，制备出的防覆冰涂层透明性好，用于疏水、防冰涂层领域。

技术领域

本发明涉及一种“两步法”润滑性耐久有机硅防覆冰涂层的制备方法，属于有机硅涂层制备及疏水、防覆冰涂层材料应用领域。

背景技术

在航空航天、交通运输、电力通讯等领域，基体的表面覆冰给人类和社会带来严重的经济损失和重大危害。虽然传统的主动除冰方法，如机械除冰、加热除冰、喷洒防冻液等已广泛运用，但消耗大且效率低、污染环境的缺点也制约了其在防覆冰领域的应用。在基体表面构筑防结冰、疏冰功能涂层的方法，成本低，应用实施简便，具有更大的发展应用价值。按组分和性能特征可将防覆冰涂层分为三类：低表面能涂层、表面润滑涂层和超疏水防覆冰涂层。

润滑液体浸润多孔表面是目前防覆冰涂层研究的热点(Kreder MJ,Alvarenga J,Kim P,Aizenberg J.Design of anti-icing surfaces:smooth,textured or slippery？Nature Reviews Materials,2016,1:15003)，其中的油性液体润滑性涂层通过释放油性润滑层使其迁移到涂层表面来降低冰粘附强度，但防冰过程中有机液体会发生流失(ZhangSN,Huang JY,Cheng Y,Yang H,Chen Z,Lai YK.Bioinspired surfaces withsuperwettability for anti-icing and ice-phobic application:concept,mechanism,and design.Small,2017,13,1701867)。

有机硅材料具有较低的表面能和良好的疏水性，广泛应用于防覆冰涂层的制备。有机硅具有较低的玻璃化转变温度，柔性好，使得在低温下硅氧烷链段仍具有柔顺性及向外迁移的能力，具有良好的耐低温性能。

Kota等将乙烯基封端、硅氢封端和三甲基封端的聚二甲基硅氧烷混合成均一的溶液，通过硅氢加成反应制备出具有优异的力学持久性和超低冰粘附强度的润滑性耐用聚二甲基硅氧烷凝胶，其中三甲基封端的聚二甲基硅氧烷作为增塑剂来调控体系的交联密度，同时起到一定的润滑作用，使得冰粘附强度最低达到5.2kPa(Beemer DL,Wang W,KotaAK.Durable gels with ultra-low adhesion to ice.Journal of Materials ChemistryA,2016,4:18253-18258)。

聚硅氧烷的低温柔性好，广泛应用在防覆冰材料领域，但力学性能相对较差，且冰剪切强度一般在50kPa以上。为了改善有机硅涂层的耐磨损等力学性能，并制备具有超低冰剪切强度的防覆冰涂层，本发明以聚二甲基硅氧烷为原料，首先将主链和支链通过硅氢加成反应制备成刷型接枝聚合物，之后在该体系中加入不同组分及含量的交联剂和添加剂，采用“两步法”制备润滑性耐久有机硅防覆冰涂层。结合刷型接枝聚合物规整的分子排列、低温下较好的柔韧性等力学性能和添加剂的润滑作用，使得涂层在经过多次磨损后仍具有超低的冰剪切强度，冰在涂层上可以借助风和重力的作用而除去，提高涂层的耐磨损性能。该项工作目前未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种“两步法”润滑性耐久有机硅防覆冰涂层的制备方法。