本发明涉及抗结冰亲水涂料技术领域，尤其涉及一种有机-无机杂化抗结冰亲水涂料。
背景技术：
抗结冰主要采用在铝箔表面超疏水处理的方法来实现。公开号为CN103013316A的“一种超耐候耐磨防结冰风电叶片涂料及其制备方法”中的有机-无机涂料体系中，用氟碳树脂和聚酯树脂为成膜物，辅用纳米填料和分散剂制备的耐磨耐候防结冰风电叶片涂料。2010年，美国哈佛大学研究人员开发了一种含氟的超疏水纳米涂层，由于这种材料与水滴的接触面积减小，能够防止水滴侵入，即使形成冰后其底座也极不牢固，因此极易去除。公开号为CN104087086A的“一种有机-无机杂化涂料的亲水铝箔及其制备方法和应用”中用亲水聚合物作成膜剂，掺杂以四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷或四乙氧基钛为原料制备的无机纳米粒子，并加入交联剂，加水稀释超声分散均匀得到有机-无机杂化亲水铝箔涂料。现有技术的缺陷：现有技术提供的是处理材料抵抗冻雨等外来过冷液体结冰附着的方法，对于过冷表面上因空气中水汽冷凝冷冻或凝华而产生的冰未提出有效的解决方案。
因此，实有必要提供一种新的有机-无机杂化抗结冰亲水铝箔涂料来克服上述技术问题。
技术实现要素：
本发明需要解决的技术问题是提供一种能同时满足防腐、亲水与抗结冰性能的有机-无机杂化抗结冰亲水铝箔涂料。
本发明一种有机-无机杂化抗结冰亲水铝箔涂料，包括面涂；所述面涂组分由于下列重量份的组份组成：
优选的，所述水性丙烯酸类树脂是按丙烯酸类单体和水按质量比1：2-1：5配制成单体溶液于50-90℃的恒温水浴，搅拌后，2h滴加完引发剂，再升高温度2℃，保温1h后即所得；
其中，所述水性丙烯酸类树脂中的所述丙烯酸类单体为(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、丙烯酰胺中的一种或多种；所述的引发剂是过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的一种。
优选的，所述纳米溶胶是按醇和水按质量比1：3-3：1配制成溶剂，将硅氧烷与所述溶剂按质量比1：2-1：4混合于40‐90℃的恒温水浴，充分搅拌后，30min滴加完催化剂，保温2h后所得；
其中，所述纳米溶胶中的所述醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇和异丁醇中的一种；所述硅氧烷为四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷和正硅酸乙酯中的一种或多种；所述催化剂为盐酸、硝酸、硼酸、硫酸、氨水、碳酸氢钠或氢氧化钠中的一种。
优选的，所述面涂中的：
所述的硅酸钠为pH＝14的强碱性水溶液；
所述的聚乙二醇是分子量为400、800、1200、2000、4000中的一种或多种；
所述硅烷偶联剂为γ‐氨丙基三乙氧基硅烷、γ‐缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ‐甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种；
所述溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚中的一种或多种。
所述表面活性剂为烷基二苯醚磺酸盐或硫酸盐、烷基苯磺酸盐或硫酸盐、烷基磺酸盐或硫酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚(磺酸盐或硫酸盐)中的一种或多种。
所述pH调节剂为氨水、N，N-二甲基乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、氢氧化钠中的一种或多种。
优选的，还包括底涂组分，所述底涂组分由于下列重量份的组份组成：
优选的，所述底涂组份中：
所述丙烯酸改性环氧树脂是取一定量的E系列环氧树脂加入溶剂于四口烧瓶中，在通氮气保护的条件下，加热至60～90℃下，搅拌使环氧树脂完全溶解后，升高温度至110-130℃，将称取的丙烯酸类单体及引发剂的混合液在180min内滴加完，保温1h后，将剩余的引发剂滴加完，再保温2-3h后得到；
所述丙烯酸改性环氧树脂中：所述E系列环氧树脂为E-51、E-44、E-20、E-12中的一种或多种；所述溶剂为丙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或多种；所述丙烯酸类单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸异冰片酯中的一种或多种；所述引发剂为过氧化醋酸叔戊酯。
优选的，所述底涂组份中：所述无机盐溶液为10％质量分数的钼酸盐溶液、钛盐溶液、磷钼酸盐溶液中的一种或多种；所述助剂为流平剂、润湿剂、分散剂、偶联剂中的一种或多种。
优选的，所述底涂组份中：所述溶剂为甲醇、乙醇、正丁醇、异丙醇、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、二乙二醇乙醚或二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇丁醚中的一种或多种。
优选的，所述底涂组份中：所述固化剂为含氮衍生物和多羟基醇、水溶性氨基树脂；所述含氮衍生物包括具有β-羟烷基酰胺结构式的物质，具体包括氰特公司的1171，1174；所述多羟基醇包括分子结构中含有三个或以上羟基的水溶性多元醇，具体包括甘油及聚合度为2-50的聚合甘油、三羟甲基丙烷及二聚体、季戊四醇及二聚体中的至少一种。
优选的，所述底涂组份中：所述pH调节剂为盐酸、硝酸、硼酸、硫酸、磷酸中的一种或多种。
与相关技术相比，本发明的有益效果在于，1、所制备的空调铝箔具有多种实用性功能，能够同时满足防腐性、亲水性与抗结冰性能；2、面涂采用无机有机杂化体系，具有超亲水性能。3、面涂用水性丙烯酸类树脂、无机纳米粒子、硅酸钠、聚乙二醇在铝箔表面制备一层微纳二元粗糙结构，复配防腐底涂在表面形成一层盐溶液，降低了过冷表面上因水汽冷凝、凝华成冰的冰点，实现了制备的有机-无机杂化亲水铝箔在较低温度下仍不结冰的特性。
【具体实施方式】
下面结合实施方式对本发明作进一步说明。
1、无机纳米粒子的制备
将甲醇和水按质量比1：2配制成溶剂，四乙氧基硅烷与所述溶剂按质量比1：2混合于40‐90℃的恒温水浴，充分搅拌后，30min滴加完盐酸催化剂，保温2h后即得到纳米溶胶。
2、水性丙烯酸类树脂的制备
将丙烯酸和丙烯酰胺与水按质量比1：4.5配制成单体溶液于50-90℃的恒温水浴，充分搅拌后，2h滴加完过硫酸铵溶液，再升高温度2℃，保温1h后即得到水性丙烯酸类树脂。
3、有机-无机杂化抗结冰亲水面涂的制备
基础配方(质量份)：水性丙烯酸类树脂10-40，硅酸钠10-45，纳米溶胶10-20，聚乙二醇1-3.5，γ‐氨丙基三乙氧基硅烷1-6，溶剂4-8，N，N-二甲基乙醇胺0.4-1.5，表面活性剂0.5-3，去离子水为余量。
制备方法：
按基础配方，依次将自水性丙烯酸类树脂、纳米溶胶、硅酸钠、聚乙二醇、γ‐氨丙基三乙氧基硅烷及表面活性剂加入容器中进行机械搅拌，然后用N，N-二甲基乙醇胺将pH值调为11-13，并且持续搅拌30min以上，并可得到有机-无机杂化抗结冰面涂，所得面涂涂料白色透明。
4、丙烯酸改性环氧树脂的制备
称取一定量的E-44环氧树脂加入适量的丙二醇甲醚于四口烧瓶中，在通氮气保护的条件下，加热至60～90℃下，搅拌使环氧树脂完全溶解后，升高温度至110-130℃，将称取的丙烯酸和甲基丙烯酸异冰片酯及引发剂过氧化醋酸叔戊酯的混合液在180min内滴加完，保温1h后，将剩余的引发剂过氧化醋酸叔戊酯滴加完，再保温2-3h后得到丙烯酸改性环氧树脂。
5、有机-无机杂化抗结冰底涂的制备
基础配方(质量份)：丙烯酸改性环氧树脂40-65，钼酸盐溶液5-10，钛盐溶液5-10，助剂0.1-1，固化剂1-4.5，5％盐酸溶液2-10，丙二醇丁醚1-4，正丁醇1-2，去离子水为余量。
制备方法：
按基础配方，依次将各组分加入到容器中进行机械搅拌，待充分搅拌均匀后用pH调节剂调节pH为3.5-4.5，再搅拌30min后得到有机-无机杂化抗结冰底涂。
6、有机-无机杂化抗结冰亲水铝箔的制备
将上述制备的有机-无机杂化抗结冰底涂采用辊涂的方法涂覆于经过脱脂剂清洗和去离子水洗的铝箔表面，在60-80℃温度下固化10-20s，再涂覆一层有机-无机杂化抗结冰亲水面涂，在20-250℃的温度下固化15-35s，即得到具有防腐和抗结冰功能的亲水铝箔。
检测环境:温度-20℃；湿度99％；效果对比如下表：
表1
与相关技术相比，本发明的有益效果在于，1、所制备的空调铝箔具有多种实用性功能，能够同时满足防腐性、亲水性与抗结冰性能；2、面涂采用无机有机杂化体系，具有超亲水性能。3、面涂用水性丙烯酸类树脂、无机纳米粒子、硅酸钠、聚乙二醇在铝箔表面制备一层微纳二元粗糙结构，复配防腐底涂在表面形成一层盐溶液，降低了过冷表面上因水汽冷凝、凝华成冰的冰点，实现了制备的有机-无机杂化亲水铝箔在较低温度下仍不结冰的特性。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。