[发明专利]一种耐摩擦的防覆冰涂层的制备方法

说明书

本发明涉及一种耐摩擦的防覆冰涂层的制备方法。该方法采用氟化硅氧烷对纳米二氧化硅粒子进行疏水改性，将环氧树脂、或改性环氧树脂加入乙酸乙酯，混合均匀后加入有机胺催化剂和三氟丙基三甲氧基硅烷，室温下搅拌均匀后得到改性的胶黏液；利用喷涂或刷涂的方法来制备具有类荷叶结构的双粗糙复合涂层，这种多孔涂层在低温条件下具有良好的超疏水性，另外涂层微孔中的空气会形成一层空气隔绝层，可以降低热传导，从而可以延迟结冰过程，从而具备防覆冰能力。本发明制备出的超疏水涂层不仅具备良好的超疏水、防覆冰性能，并且拥有良好的机械性能。就原材料和制备工艺而言，本发明的方法更简单，更经济，更实用。

技术领域

本发明涉及超疏水复合涂层领域，主要是涉及一种耐摩擦的防覆冰涂层及其制备方法，该方法是将改性的纳米粒子和改性的胶黏液通过简单的物理混合，从而形成具有强粘附、防覆冰的涂层。

背景技术

近几年来，不论是在科研界还是商品化市场，超疏水材料因其广泛的应用范围受到人们的关注。然而超疏水材料广泛市场化还存在一定的困难。成本问题，耐磨和耐气候问题以及应用技术问题是目前面临的主要难点。大部分的超疏水涂层是需要对基体进行一定程度的处理，然后将修饰过的无机粒子喷涂在基体表面，最后通过低表面能物质进行改性（Progress in Organic Coatings ：Self – cleaning superhydrophobic coatings:Potential industrial applications，2019，128：52-58. Chemical EngineeringJournal，Fabrication of high performance superhydrophobic coatings by spray-coating of polysiloxane modified halloysite nanotubes, 2017, 331.），这种涂层虽然达到了超疏水性能，但是涂层的机械性能较差，制备方法过于复杂，成本较高，不适合市场化要求。因此，要想将超疏水材料进行市场化必须解决技术成本和涂层的适用性问题。

发明内容

针对上述所面临的困难，本发明提供了一种低成本、易操作的实验方法来制备超疏水耐摩擦的涂层。该涂层主要是利用环氧树脂粘结剂及三氟丙基三甲氧基硅烷修饰过的二氧化硅纳米粒子来形成双尺寸的粗糙结构。该涂层具有自清洁性，低温条件下超疏水性以及耐摩擦性能。

一种耐摩擦的防覆冰涂层，主要是利用改性的环氧树脂和纳米二氧化硅粒子来增加涂层机械性能和涂层的粗糙度，其中三氟丙基三甲氧基硅烷是对涂料进行疏水改性。利用简单的刷涂法将涂料刷涂或喷涂在基体上，最后经过高温干燥得到目的涂层，具体包括以下步骤：

（1）A液的制备：将三氟丙基三甲氧基硅烷，纳米级二氧化硅粒子和乙酸乙酯混合后在室温条件下搅拌均匀后得到悬浊液待用；

（2）B液的制备：将环氧树脂、或改性环氧树脂加入乙酸乙酯，混合均匀后加入有机胺催化剂和三氟丙基三甲氧基硅烷，室温下搅拌均匀后得到改性的胶黏液；

（3）耐摩擦超疏水涂料的制备：在搅拌的条件下将B液逐滴加入A液中，然后在室温条件下搅拌均匀；溶液搅拌时间为30-100分钟；

（4）涂层的制备：将（3）中的涂料可以通过喷涂法，刷涂法或旋涂法等进行涂覆。将制备的样品在60-100℃条件下烤干。

所述的步骤（1）中纳米级二氧化硅粒子粒径为25-35nm，三氟丙基三甲氧基硅烷，纳米级二氧化硅粒子和乙酸乙酯的质量比为1:1-4:20-30。

所述的步骤（2）中所述的改性环氧树脂包括丙烯酸改性环氧树脂、双酚A型环氧树脂；所述的有机胺包括甲基环戊二胺、聚醚胺、或脂环胺。

所述的步骤（2）中环氧树脂、或改性环氧树脂：有机胺催化剂：三氟丙基三甲氧基硅烷的质量比为3: 1-1.5: 4-8；乙酸乙酯的添加量为步骤（2）中原料总质量的8-40%。