一种双重固化防覆冰涂料及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种双重固化防覆冰涂料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.众所周知，我国疆域辽阔，气候温差变化较大，在许多地方雨雪天气常常发生，给我们日常生活带来了很多潜在危害，特别是雨雪结冰恶劣天气，结冰累计使设备损坏，通电线路等故障，对于一些巡检的飞行器如无人机等造成很多安全隐患。
3.目前关于防覆冰涂层的研究方向主要可以分为二点，一方面利用热源升高温度使冰层融化，减缓结冰时间和面积，可以采用一些储能材料；另外一种方式在结构件上可以降低冰与基材之间的粘合力，使其不易在其表面附着，延长结冰时间，降低覆冰面积，以此达到所需效果，使用防覆冰材料涂层涂在供电线路巡检无人机外壳上，可以防止无人机在冬天飞行时迎风面先结冰，重心不稳操控不准甚至掉落带来的损失。
4.cn102464904a公开了一种防覆冰涂料及制备方法，所述防覆冰涂料由以下步骤获得：将乙醇和正己烷按照体积比(6～18):(1～5)的方式混合，得到透明的混合溶剂；将基料和氟硅烷按体积比(80～120):(1～15)混合并搅拌均匀，然后得到防覆冰涂料；这种防覆冰涂料具有疏水性，在铝线的表面包覆一层防覆冰涂料，防冰雪输电导线的最外层采用了包覆有防覆冰涂料的铝线绕制，可以降低覆冰粘附力。因此，水(冻雨)不能附着在输电导线上，从而降低输电导线表面形成冰层的可能性，进而减少输电导线路受冰雪灾害的影响。
5.cn104629620a公开了一种超疏水防覆冰涂料及涂层的制备方法，其制备原料包括硅烷偶联剂、硅溶胶、短氟碳链取代的硅烷偶联剂以及水，其步骤包括：在氮气保护下，将硅烷偶联剂、硅溶胶、短氟碳链取代的硅烷偶联剂混合均匀，40℃～80℃下边反应边滴加水，滴加完毕继续反应3
‑
5h，便完成了该发明的超疏水防覆冰涂料的制备；继续将该涂料通过浸渍涂层的方法涂覆至基材表面；再经过热处理，得到具有持久的低表面能和超疏水性能的涂层；进一步还包括在涂料涂覆前，将基材表面经过ph为9～11的碱性无水乙醇浸泡3～7天。本发明制得的涂层表现出良好的防覆冰性能，可用于输电通信设备、铁路、航空等领域。
6.cn105802423a公开了一种用于输电电缆的防覆冰涂料的制备方法，包括如下步骤：(1)将聚四氟乙烯树脂、聚丙烯酸十三氟辛酯、氟硅树脂、纳米二氧化硅、纳米四氧化三铁、纳米三氧化二钴、纳米氢氧化镁送至球磨机，磨至粒径为20～40nm，然后与水玻璃混合搅拌，100～120r/min的速度搅拌40～50分钟，搅拌均匀得到混合物；(2)然后将剩余的其它组分投入反应釜中，其中反应釜中保持恒定温度100～120℃，混合搅拌均匀，搅拌速度300～350r/min，搅拌时间20～30分钟，随后反应釜常温静置4～6小时；(3)然后向反应釜中加入步骤(1)制得的混合物，超声分散40～50分钟，制得防覆冰涂料。
7.但是，现有技术中提供的防覆冰涂料或者防覆冰涂层难以在户外飞行产品的形状阴影区完全固化，进而难以形成有效的防护，且耐候性较差，在冬季使用时会带来设备安全隐患和财产安全上隐患。
8.因此，开发一种固化效果好、耐候性以及防覆冰性能优异的双重固化防覆冰涂料，是本领域急需解决的技术问题。


技术实现要素：

9.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双重固化防覆冰涂料及其制备方法和应用，所述双重固化防覆冰涂料包括特定份数的十官能团聚氨酯丙烯酸酯、氟硅改性丙烯酸酯树脂、热固丙烯酸改性环氧树脂、季戊四醇三丙烯酸酯、1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯光引发剂的组合；通过上述各个组分的搭配，使得所述双重固化防覆冰涂料不仅具有优异的抗刮、耐磨、耐候以及防覆冰性能，且可以克服单一光固化体系因阴影区光固化困难带来的隐患，应用范围广泛。
10.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
11.第一方面，本发明提供一种双重固化防覆冰涂料，所述双重固化防覆冰涂料按照重量份包括如下组分：
[0012][0013]
所述十官能团聚氨酯丙烯酸酯可以为21重量份、22重量份、23重量份、24重量份、25重量份、26重量份、27重量份、28重量份或29重量份等。
[0014]
所述氟硅改性丙烯酸酯树脂可以为21重量份、22重量份、23重量份、24重量份、25重量份、26重量份、27重量份、28重量份或29重量份等。
[0015]
所述热固丙烯酸改性环氧树脂可以为16重量份、17重量份、18重量份、19重量份、20重量份、21重量份、22重量份、23重量份或24重量份等。
[0016]
所述季戊四醇三丙烯酸酯可以为17重量份、19重量份、21重量份、23重量份、25重量份、27重量份或29重量份等。
[0017]
所述1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯可以为6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份、11重量份、12重量份、13重量份或14重量份等。
[0018]
所述光引发剂可以为5.5重量份、6重量份、6.5重量份、7重量份、7.5重量份、8重量份、8.5重量份、9重量份、9.5重量份、10重量份或10.5重量份等。
[0019]
本发明提供的双重固化防覆冰涂料包括特定份数的十官能团聚氨酯丙烯酸酯、氟硅改性丙烯酸酯树脂、热固丙烯酸改性环氧树脂、季戊四醇三丙烯酸酯、1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯光引发剂的组合；首先，通过引入多官能团双键的十官能团聚氨酯丙烯酸酯，增加材料的交联密度，进而提升了涂料的抗刮耐磨性能，使其容易形成致密的结构；其次，通过热固
丙烯酸改性环氧树脂的引入，在应用时可以对构件形状局限的阴影区进行固化，搭配光固化，利用不同固化机理的协同作用，克服因形状阴影固化不充分的问题，可以使固化更加全面；最后，通过氟硅改性丙烯酸酯树脂的引入，降低涂料的表面张力，提高其水接触角，进而提高其防覆冰性能，还可以使涂料具备良好的耐候性，使得应用其的飞行器在户外的寿命显著提高。
[0020]
优选地，所述光引发剂包括1
‑
羟基环己基苯基甲酮和/或二苯基
‑
(2,4,6
‑
三甲基苯甲酰)氧磷。
[0021]
优选地，所述光引发剂包括1
‑
羟基环己基苯基甲酮和二苯基
‑
(2,4,6
‑
三甲基苯甲酰)氧磷的组合。
[0022]
优选地，所述双重固化防覆冰涂料中1
‑
羟基环己基苯基甲酮的含量为5～10重量份，例如5.5重量份、6重量份、6.5重量份、7重量份、7.5重量份、8重量份、8.5重量份、9重量份或9.5重量份等。
[0023]
优选地，所述双重固化防覆冰涂料中二苯基
‑
(2,4,6
‑
三甲基苯甲酰)氧磷的含量为0.2～1重量份，例如0.3重量份、0.4重量份、0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份或0.9重量份等。
[0024]
优选地，所述双重固化防覆冰涂料中还包括溶剂和/或助剂。
[0025]
优选地，所述双重固化防覆冰涂料中溶剂的含量为40～60重量份，例如42重量份、44重量份、46重量份、48重量份、50重量份、52重量份、54重量份、56重量份或58重量份等。
[0026]
优选地，所述溶剂包括乙酸乙酯或丁酯。
[0027]
优选地，所述双重固化防覆冰涂料中助剂的含量为0.2～1重量份，例如0.3重量份、0.4重量份、0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份或0.9重量份等。
[0028]
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述双重固化防覆冰涂料的制备方法，所述制备方法包括：将十官能团聚氨酯丙烯酸酯、氟硅改性丙烯酸酯树脂、热固丙烯酸改性环氧树脂、季戊四醇三丙烯酸酯、1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯、光引发剂、任选地助剂和任选地溶剂混合，得到所述双重固化防覆冰涂料。
[0029]
优选地，所述混合的时间为1～2h，例如1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h、1.6h、1.7h、1.8h或1.9h等。
[0030]
优选地，所述混合在避光的条件下进行。
[0031]
第三方面，本发明提供一种防覆冰涂层，所述防覆冰涂层通过如下方法制备得到，所述方法包括：将如第一方面所述的双重固化防覆冰涂料涂覆在基材表面，固化，完成所述防覆冰处理。
[0032]
优选地，所述涂覆包括喷涂或淋涂。
[0033]
优选地，所述固化前还包括烘烤的步骤。
[0034]
优选地，所述烘烤的时间为5～20min，例如7min、9min、11min、13min、15min、17min或19min等。
[0035]
优选地，所述烘烤的温度为60～80℃，例如62℃、64℃、66℃、68℃、70℃、72℃、74℃、76℃或78℃等。
[0036]
优选地，所述固化包括紫外光固化和热固化的组合。
[0037]
优选地，所述紫外光固化的能量为300～500mj/cm2，例如320mj/cm2、340mj/cm2、
360mj/cm2、380mj/cm2、400mj/cm2、420mj/cm2、440mj/cm2、460mj/cm2或480mj/cm2等。
[0038]
优选地，所述热固化的温度为70～90℃，例如72℃、74℃、76℃、78℃、80℃、82℃、84℃、86℃或88℃等。
[0039]
优选地，所述热固化的时间为1～3h，例如1.2h、1.4h、1.6h、1.8h、2h、2.2h、2.4h、2.6h或2.8h等。
[0040]
第四方面，本发明提供一种防覆冰飞行器，所述防覆冰飞行器的外壳上包覆有如第三方面所述的防覆冰涂层。
[0041]
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
[0042]
本发明提供的双重固化防覆冰涂料包括特定份数的十官能团聚氨酯丙烯酸酯、氟硅改性丙烯酸酯树脂、热固丙烯酸改性环氧树脂、季戊四醇三丙烯酸酯、1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯和光引发剂的组合，通过在光固化体系中引入热固体系，赋予了所述双重固化防覆冰涂料不同的不同固化机特性，同时引入多官能团双键的十官能团聚氨酯丙烯酸酯以及氟硅改性丙烯酸酯树脂，提高了所述涂料的防覆冰性能以及耐候性；具体而言，本发明提供的双重固化防覆冰涂料形成的防覆冰涂层的附着力均可达到5b，耐候性δyi均小于等于9.5，防冰特性中结冰量仅为21.9～22.4g，铅笔硬度为2h～3h，耐钢丝绒高达12500～14500次；完全满足飞行器在户外的应用要求，有助于提升飞行器的使用寿命。
具体实施方式
[0043]
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
[0044]
实施例1
[0045]
一种双重固化防覆冰涂料，所述双重固化防覆冰涂料按照重量份包括如下组分：
[0046][0047]
其制备方法包括：将十官能团聚氨酯丙烯酸酯(ut53956、润奥化学)、氟硅改性丙烯酸酯树脂(61998、长兴材料股份有限公司)、热固丙烯酸改性环氧树脂(u028fs、长兴材料
股份有限公司)、季戊四醇三丙烯酸酯(pet3a、三木化学)、1,6
‑
己二醇二丙烯酸酯(hdda、三木化学)、二苯基
‑
(2,4,6
‑
三甲基苯甲酰)氧磷、1
‑
羟基环己基苯基甲酮、乙酸和助剂byk3610在避光条件下混合1h，得到所述双重固化防覆冰涂料。
[0048]
实施例2
[0049]
一种双重固化防覆冰涂料，所述双重固化防覆冰涂料按照重量份包括如下组分：
[0050][0051]
其制备方法包括与实施例1相同。
[0052]
实施例3
[0053]
一种双重固化防覆冰涂料，所述双重固化防覆冰涂料按照重量份包括如下组分：
[0054]
[0055]
其制备方法包括与实施例1相同。
[0056]
实施例4
[0057]
一种双重固化防覆冰涂料，其与实施例1的区别仅在于，不添加1
‑
羟基环己基苯基甲酮，二苯基
‑
(2,4,6
‑
三甲基苯甲酰)氧磷的添加量为7.5重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
[0058]
实施例5
[0059]
一种双重固化防覆冰涂料，其与实施例1的区别仅在于，不添加二苯基
‑
(2,4,6
‑
三甲基苯甲酰)氧磷，1
‑
羟基环己基苯基甲酮的添加量为7.5重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
[0060]
对比例1
[0061]
一种双重固化防覆冰涂料，其与实施例1的区别仅在于，不添加十官能团聚氨酯丙烯酸酯，氟硅改性丙烯酸酯树脂的添加量为36重量份，热固丙烯酸改性环氧树脂的添加量为29重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
[0062]
对比例2
[0063]
一种双重固化防覆冰涂料，其与实施例1的区别仅在于，不添加热固丙烯酸改性环氧树脂，氟硅改性丙烯酸酯树脂的添加量为36重量份，十官能团聚氨酯丙烯酸酯的添加量为29重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
[0064]
对比例3
[0065]
一种双重固化防覆冰涂料，其与实施例1的区别仅在于，不添加氟硅改性丙烯酸酯树脂，十官能团聚氨酯丙烯酸酯的添加量为32.5重量份，热固丙烯酸改性环氧树脂的添加量为29重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
[0066]
应用例1
[0067]
一种防覆冰涂层，所述防覆冰的制备方法包括：将实施例1得到的双重固化防覆冰涂料淋涂在基材表面，70℃下烘烤10min，经过能量为400mj/cm2的紫外光照射固化，再加热到80℃下固化2h，得到所述防覆冰涂层。
[0068]
应用例2～5
[0069]
一种防覆冰涂层，其与应用例1的区别仅在于，分别采用实施例2～5得到的双重固化防覆冰涂料替换实施例1得到的双重固化防覆冰涂料，其他条件和步骤均与应用例1相同。
[0070]
对比应用例1～3
[0071]
一种防覆冰涂层，其与应用例1的区别仅在于，分别采用对比例1～3得到的双重固化防覆冰涂料替换实施例1得到的双重固化防覆冰涂料，其他条件和步骤均与应用例1相同。
[0072]
性能测试：
[0073]
(1)附着力：按照标准《astm d3363
‑
00(3m
‑
600》)中提供的测试方法进行测试；
[0074]
(2)耐候性：测试使用0.5w/m的uv照射500h后的黄变指数；
[0075]
(3)防冰特性：测试
‑
30℃下1min内的结冰质量；
[0076]
(4)铅笔硬度：按照标准《gb/t 6739
‑
2006》提供的方法进行测试；
[0077]
(5)耐钢丝绒：在#0000，1kgf作用下,涂层表面出现刮伤的次数。
[0078]
按照上述测试方法对应用例1～5和对比应用例1～3提供的防覆冰涂层进行测试，测试结果如表1所示：
[0079]
表1
[0080][0081]
根据表1数据可以看出：
[0082]
应用例1～5得到的防覆冰涂层的附着力均可达到5b，耐候性δyi均小于等于9.5，防冰特性为21.9～23.1g，铅笔硬度为2h～3h，耐钢丝绒为12500～14500次。
[0083]
比较应用例1和对比应用例1可以发现，不添加十官能团聚氨酯丙烯酸酯得到的双重固化防覆冰涂料形成的防覆冰涂层的耐候性较差，防冰特性中结冰量较多，说明防冰性能较差，铅笔硬度为1h，耐钢丝绒仅为5600次。
[0084]
比较应用例1和对比应用例2可以发现，不添加热固丙烯酸改性环氧树脂得到的双重固化防覆冰涂料形成的防覆冰涂层的防冰特性中结冰量较多，说明防冰性能较差，且耐钢丝绒仅为7500次。
[0085]
比较应用例1和对比应用例3可以发现，不添加氟硅改性丙烯酸酯树脂得到的双重固化防覆冰涂料形成的防覆冰涂层耐候性较差，防冰特性中结冰量较多，说明防冰性能较差，耐钢丝绒仅为6500次。
[0086]
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明一种双重固化防覆冰涂料及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。