一种透明自润滑防冰涂层及其制备方法

本发明涉及防冰材料，尤其涉及一种透明自润滑防冰涂层及其制备方法。

背景技术：

1、防除冰技术目前已经引起了多领域的重视。由于风电机组与光伏发电板长期暴露在自然环境中，受环境和气候的影响很大，其中叶片覆冰是影响机组安全和发电量的最主要因素。叶片覆冰会导致叶片翼型的改变，影响机组出力，严重时会导致机组停机并产生较大的功率曲线偏差，造成发电量损耗，并会影响叶轮的平衡，导致叶片及传动部件载荷不均匀，影响机组的使用寿命和运行安全。对于光伏发电机，表面积冰会降低表面的发电效率，甚至无法发电。

2、相比于传统防冰方式，即热气/电热防冰，涂层防冰具有极其优异的防冰效果，且无需能源消耗，节能环保，受到了研究人员的关注。涂层防冰摆脱了能量和系统的约束，被认为是新一代防冰系统最重要的组成部分之一。

3、超疏水表面和润滑剂注入表面是最典型的被动防冰表面，它们分别依赖于荷叶启发的固体-空气界面和猪笼草启发的固体/液体界面。但是较差的耐久性使这些表面难以在恶劣的外部环境中长时间保持功能。此外，这类表面的机械强度较差，且透明度低，极大地限制了其在风力叶片及光伏发电板表面的应用。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种透明自润滑防冰涂层及其制备方法。本发明制备的透明自润滑防冰涂层强度高且与基底粘合性好，并可长时间保持界面的防冰性能，还具备较好的透明性，可满足包括风力发电叶片及光伏发电板等基底的防冰需求。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种透明自润滑防冰涂层的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将丙烯酸酯类单体、丙烯酸酯类自润滑组分、引发剂和有机溶剂混合，得到分散液；

5、(2)将所述分散液加热进行聚合反应，得到自润滑树脂分散液；

6、(3)将所述自润滑树脂分散液与高强度树脂组分和固化剂混合，得到混合分散液；

7、(4)将所述混合分散液涂覆在基底表面，经固化，形成所述透明自润滑防冰涂层。

8、优选地，所述步骤(1)中丙烯酸酯类单体包括甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸羟乙酯、乙酸异丙烯酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八酯和甲基丙烯酸丁酯中的一种或多种。

9、优选地，所述步骤(1)的丙烯酸酯类自润滑组分的结构中与酯基中氧相连的基团为烷基或氟取代烷基，所述烷基或氟取代烷基的碳原子数大于等于4。

10、优选地，所述步骤(1)中丙烯酸酯类自润滑组分包括1h,1h,2h,2h-全氟癸基丙烯酸酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、全氟聚醚(甲基)丙烯酸酯和全氟烷基乙基丙烯酸酯中的一种或多种。

11、优选地，所述步骤(1)中丙烯酸酯类自润滑组分的质量为丙烯酸酯类单体与丙烯酸酯类自润滑组分质量质量之和的5～85％；所述引发剂的质量为丙烯酸酯类单体和丙烯酸酯类自润滑组分质量之和的0.5～5％。

12、优选地，所述步骤(2)中聚合反应的温度为50～120℃，时间为8～12h。

13、优选地，所述步骤(3)中高强度树脂包括环氧树脂、聚二甲基硅氧烷、聚氨酯和聚脲中的一种或多种。

14、优选地，以丙烯酸酯类单体、丙烯酸酯类自润滑组分、高强度树脂组分和固化剂的总质量计，所述丙烯酸酯类单体与丙烯酸酯类自润滑组分的总质量百分含量为10～90％。

15、优选地，所述步骤(4)中的基底包括玻璃、风力发电叶片、光伏发电板、环氧树脂板、金属或木材。

16、本发明提供了以上技术方案所述制备方法制备得到的透明自润滑防冰涂层，所述透明自润滑防冰涂层包括高强度树脂和自润滑树脂，所述高强度树脂和自润滑树脂分子链形成互穿网络结构。

17、本发明提供了一种透明自润滑防冰涂层的制备方法，包括以下步骤：将丙烯酸酯类单体、丙烯酸酯类自润滑组分、引发剂和有机溶剂混合，得到分散液；将所述分散液加热进行聚合反应，得到自润滑树脂分散液；将所述自润滑树脂分散液与高强度树脂和固化剂混合，得到混合分散液；将所述混合分散液涂覆在基底表面，经固化，形成所述透明自润滑防冰涂层。在本发明中，所述丙烯酸酯类单体及丙烯酸酯类自润滑组分在引发剂的作用下发生聚合，形成自润滑树脂；然后加入高强度树脂组分和固化剂，反应生成高强度树脂与自润滑树脂的互穿结构。本发明通过采用低表面能自润滑高分子链和高强度树脂链段互穿，构筑了透明自润滑防冰涂层，其中自润滑高分子组分提供了疏水、低冰粘附力特性，高强度树脂提高了涂层的机械强度和耐磨性能。本发明制备的透明自润滑防冰涂层强度高且与基底粘合性好，并可长时间保持界面的防冰性能，还具有优异的透明度，可满足包括风力发电叶片及光伏发电板等基底的防冰需求。

技术特征：

1.一种透明自润滑防冰涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中丙烯酸酯类单体包括甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸羟乙酯、乙酸异丙烯酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八酯和甲基丙烯酸丁酯中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的丙烯酸酯类自润滑组分的结构中与酯基中氧相连的基团为烷基或氟取代烷基，所述烷基或氟取代烷基的碳原子数大于等于4。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸酯类自润滑组分包括1h,1h,2h,2h-全氟癸基丙烯酸酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、全氟聚醚(甲基)丙烯酸酯和全氟烷基乙基丙烯酸酯中的一种或多种。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中丙烯酸酯类自润滑组分的质量为丙烯酸酯类单体与丙烯酸酯类自润滑组分质量之和的5～85％；所述引发剂的质量为丙烯酸酯类单体和丙烯酸酯类自润滑组分质量之和的0.5～5％。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中聚合反应的温度为50～120℃，时间为8～12h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中高强度树脂组分包括环氧树脂、聚二甲基硅氧烷、聚氨酯和聚脲中的一种或多种。

8.根据权利要求1或7所述的制备方法，其特征在于，以丙烯酸酯类单体、丙烯酸酯类自润滑组分、高强度树脂组分和固化剂的总质量计，所述丙烯酸酯类单体与丙烯酸酯类自润滑组分的总质量百分含量为10～90％。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中的基底包括玻璃、风力发电叶片、光伏发电板、环氧树脂板、金属或木材。

10.权利要求1～9任意一项所述制备方法制备得到的透明自润滑防冰涂层，所述透明自润滑防冰涂层包括高强度树脂和自润滑树脂，所述高强度树脂和自润滑树脂分子链形成互穿网络结构。

技术总结
本发明提供了一种透明自润滑防冰涂层及其制备方法，涉及防冰材料技术领域。本发明将丙烯酸酯类单体、丙烯酸酯类自润滑组分、引发剂和有机溶剂混合，得到分散液；将所述分散液加热进行聚合反应，得到自润滑树脂分散液；将所述自润滑树脂分散液与高强度树脂和固化剂混合，得到混合分散液；将所述混合分散液涂覆在基底表面，经固化，形成所述透明自润滑防冰涂层。本发明通过采用低表面能自润滑高分子链和高强度树脂链段互穿，构筑了透明自润滑防冰涂层。本发明制备的透明自润滑防冰涂层强度高且与基底粘合性好，并可长时间保持界面的防冰性能，还具有优异的透明度，可满足包括风力发电叶片及光伏发电板等基底的防冰需求。

技术研发人员：陈华伟,刘晓林,王泽林澜,赵泽辉,朱彦曈,白岩,陈憬唐
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15