CN105315888B - 含氟化笼型倍半硅氧烷的室温固化氟硅涂层及制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种含氟化笼型倍半硅氧烷的室温固化氟硅涂层及制备方法和应用。该涂层的组分及其质量分数为：缩合型氟硅树脂69～95％；氟化笼型倍半聚硅氧烷5～30％；二月桂酸二丁基锡0.5％。氟硅树脂及氟化笼型倍半硅氧烷利用其自身所含有的乙氧基官能团进行水解，在催化剂作用下脱醇缩合形成涂层。其中，含氟基团能够在成膜过程中在涂层表面富集，从而可以降低涂层表面能，提高涂层的疏水疏油性，涂层中氟硅两种成份的协同作用有利于涂层表面冰附着强度的降低。涂层水接触角达到124.5°，冰剪切强度最低为82kPa。氟化笼型倍半硅氧烷的加入有利于提高涂层的疏水性能和防覆冰性能。该涂层可应用于防覆冰涂层材料领域。
Description
技术领域
本发明涉及氟化笼型倍半硅氧烷、缩合型氟硅树脂的合成以及一种室温固化的氟硅防覆冰涂层的制备，属于氟硅树脂涂层制备及疏水、防覆冰涂层材料领域。
背景技术
冰在材料表面的附着和累聚会给人们的生产、生活带来诸多不便，甚至威胁生命财产安全，造成巨大的经济损失。覆冰带来的影响涉及航空、通信、电力和运输等众多领域，因此，开发低成本、高效率的防覆冰涂层产品具有重要的现实意义。
防覆冰涂层主要包括超疏水涂层、牺牲型涂层以及低表面能涂层。其中，超疏水涂层在低温高湿环境下的稳定性是限制其广泛应用的主要难题(Lv J,Song Y,Jiang L,WangJ,Bio-inspired strategies for anti-icing.ACS Nano,2014,8(4),3152-3169)；虽然牺牲型涂层具有较小的冰附着强度，但其不能够长久使用。低表面能涂层具有较低的表面能，良好的疏水性，可以减小冰在材料表面的附着力。将氟元素引入到柔性有机硅材料中得到的低表面能涂层，可以显著提高材料的疏水疏油性，降低冰的附着力(Li X H,Zhao Y H,LiH,Yuan X Y,Preparation and icephobic properties ofpolymethyltrifluoropropylsiloxane-polyacrylate block copolymers.AppliedSurface Science,2014,316,222-231)。中国专利CN 103013331A公开了一种双组份氟硅橡胶防覆冰涂层材料及其制备方法，利用含氢硅油、氟改性硅油制备得到双组份氟硅橡胶涂层，可达到较好防覆冰效果(郑俊萍，方新，李石，袁晓燕.一种双组份氟硅橡胶防覆冰涂层材料及其制备方法.CN 103013331A,2006)。
笼型倍半硅氧烷的分子形态呈三维立体结构，是典型的无机-有机杂化材料，笼型的稳定结构使其具有高强度、抗冲击和不易变形等独特性能。将其引入氟硅涂料中不仅可以显著改善涂层的硬度、耐磨性、耐热性等(Shiao W K,Feng C C,POSS related polymernanocomposites.Progress in Polymer Science,2011,36,1649-1696)，还能够降低冰在基材表面的附着强度。Meuler等将氟化笼型倍半硅氧烷(fluorodecyl POSS)分别引入氟橡胶和聚甲基丙烯酸乙酯涂层中，结果表明，随着fluorodecyl POSS含量的增加，两种涂层的冰附着强度不断降低，最小可达165±27kPa(Meuler A J,Smith J D,Varanasi K K,MabryJ M,McKinley G H,Cohen R E,Relationships between water wettability and iceadhesion.ACS Applied Materials&Interfaces,2010,2(11),3100-3110)。
本发明首先制备氟化笼型倍半硅氧烷，然后将其引入到室温固化氟硅涂料中。氟化笼型倍半硅氧烷能够均匀分散在涂层中，不仅可以提高涂层的疏水性能，还可以降低涂层冰附着强度；此外，由于氟化笼型倍半硅氧烷与氟硅聚合物之间是通过共价键形成交联网络，其表面微观结构在经受多次结冰/除冰过程后不会被破坏，相关内容到目前为止鲜有报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氟化笼型倍半硅氧烷改性室温固化氟硅涂层的制备方法和应用，该涂层可在室温下固化成膜，施工方法简单，应用于疏水和防覆冰涂层材料领域。
本发明中，氟硅树脂及氟化笼型倍半硅氧烷利用自身所携带的乙氧基官能团水解，在催化剂作用下脱醇缩合得到涂层。所含氟链段能够在成膜过程中在表面富集，降低涂层表面能，提高涂层的疏水疏油性，同时涂层中氟化笼型倍半硅氧烷的加入和氟硅两种成份的协同作用有利于涂层表面冰附着强度的降低。
本发明的技术方案如下：一种含氟化笼型倍半硅氧烷的室温固化氟硅涂层，以质量百分比计，各组分及质量含量为：(各组分质量百分比之和为100％)
缩合型氟硅树脂：70～94％；
氟化笼型倍半聚硅氧烷：5～30％；
催化剂(二月桂酸二丁基锡)：0.5％；
上述的缩合型氟硅树脂的分子式为：
式(Ⅰ)中m＝10～130，p/q＝0.4～9，p＝5～23，Rf为-CH2CH2(CF2)xCF3,-CH2CH(CH3)COOCH2CF2CHFCF3，-CH2CH(CH3)COOCH2CF(CF3)CFHCF(CF3)2或-CH2CH(CH3)COOCH2CH2(CF2)yCF3中的一种，x＝3，5，7或9，y＝5或7。
上述的氟化笼型倍半硅氧烷的分子式为：
式(Ⅱ)中Rf为-CH2CH2(CF2)xCF3，-CH2CH(CH3)COOCH2CF2CHFCF3,-CH2CH(CH3)COOCH2CF(CF3)CFHCF(CF3)2或-CH2CH(CH3)COOCH2CH2(CF2)yCF3中的一种，与式(Ⅰ)中x、y相同，x＝3，5，7或9，y＝5或7，R为-CH2CH2Si(OCH2CH3)3。
上述的氟化笼型倍半硅氧烷改性的室温固化氟硅涂层，其所用交联催化剂为二月桂酸二丁基锡。
上述的氟化笼型倍半硅氧烷改性的室温固化氟硅涂层的制备方法，包括以下过程：
(1)氟硅树脂的合成
利用两步一锅法合成氟硅聚合物，将含氢硅油(含氢量0.18～0.75wt％，分子量为2000～10000g/mol)与氟烷基甲基丙烯酸酯(或全氟正烯烃)按照Si-H与C＝C的摩尔比为1:(0.3～0.9)的比例称量，并溶解在三氟甲苯中得到质量分数为20～50％的溶液，在氮气保护下加入氯铂酸催化剂(反应物质量的0.01％)，升温至80～100℃，搅拌反应6～24h，然后加入乙烯基三乙氧基硅烷，使双键与剩余Si-H间的摩尔比为1.1:1，继续回流反应10～24h。反应结束后将粗产物旋蒸除去溶剂，并置于真空烘箱中40～60℃干燥一天，除去残余溶剂及未反应单体，得到一系列氟含量不同的脱醇缩合型氟硅树脂。
(2)氟化笼型倍半聚硅氧烷的合成
将一定质量的二甲基硅烷基笼型倍半硅氧烷，完全溶解在无水甲苯中，配成质量分数为20～50％的溶液，在氮气保护下将氟烷基甲基丙烯酸酯(或全氟正烯烃)与Karstedt催化剂(反应物质量的0.001％)的混合溶液加入到反应体系中，Si-H与C＝C的摩尔比为8:3，升温至80～100℃，搅拌反应10～24h，然后加入乙烯基三乙氧基硅烷，使双键与剩余Si-H间的摩尔比为1.1:1，继续回流反应10～24h。反应结束后将粗产物旋蒸除去溶剂，并置于真空烘箱中40～60℃干燥3～6h，除去残余溶剂及未反应单体，即得到氟化笼型倍半硅氧烷。
(3)氟化笼型倍半硅氧烷改性的室温固化氟硅防覆冰涂层的制备
将氟化笼型倍半硅氧烷、缩合型氟硅树脂和催化剂按上述质量百分比溶解于三氟甲苯中配置成质量分数为20％的溶液，然后通过浸涂、喷涂或旋涂的方式在基材表面进行涂膜，在室温下24～72h固化成膜或者室温交联3～5h后在100～150℃条件下固化2h得到最终的含氟化笼型倍半硅氧烷的室温固化氟硅涂层。
接触角、表面能及冰剪切强度的测试
以去离子水作为测试液体，采用静态液滴法测试所得涂层在室温下的静态水接触角，测试时液滴体积固定为4μL，每个样品测试五次取其平均值；选择去离子水和十六烷作为表面能的测试试剂，利用Owens-Wendt-Kaelble方法计算涂层表面能。
冰剪切强度测试：以侧推法记录推动冰柱移动时所需的最大作用力Fmax，通过换算得到冰剪切强度σ＝Fmax/S，其中S为冰柱与涂层接触面积。具体过程：取少量水滴在冷台上，并与涂覆防冰涂层的铝片粘结，降温结冰后可以确保铝片能够牢牢地固定在冷台的表面；将处理过的内径为1cm的空心玻璃圆柱置于涂层中央，加入450μL的去离子水，然后将玻璃罩扣在冷台上，通氮气防止涂层表面结霜；然后以2℃/min的速度使冷台温度由室温降至零下15℃，并保持-15℃冻结2h；最后利用推拉力计以0.5mm/s的移动速度推动冰柱，并记录冰柱移动时的最大推力F。
本发明主要涉及脱醇缩合型氟硅树脂和氟化笼型倍半硅氧烷两个组成，两者均是通过两步一锅法将含氟单体和交联单体加成在侧链得到的。其中氟烷基链可以在涂层表面富集，提高涂层的疏水疏油性，降低涂层表面能；涂层中氟硅两种成份的协同作用能够明显降低冰在基材表面的附着强度，氟化笼型倍半硅氧烷的加入不仅可以提高涂层的疏水性能，而且还可以在涂层表面构建微纳结构，减少冰与涂层间接触面积，从而使冰附着力进一步减小涂层水接触角达到124.5°，冰剪切强度最低为82kPa。本发明涉及的涂层制备简易、成膜简单，可广泛应用于疏水和防覆冰涂层领域。
附图说明
图1：实施例3中涂层的接触角示意图，水接触角为124.5°。
具体实施方式
下面通过实施案例对本发明的技术方案作进一步的描述，以下实施案例是对本发明的进一步说明，并不限制本发明的适用范围。
实施例1：
(1)氟硅树脂的制备。将1.5g含氢硅油(含氢量0.75wt％，分子量为2000g/mol)和0.8g甲基丙烯酸六氟丁酯(Si-H与C＝C的摩尔比为1:0.3)溶解于9.2g三氟甲苯中，在氮气保护下加入0.23mg氯铂酸催化剂，升温至80℃，搅拌反应6h，然后将1.7g乙烯基三乙氧基硅烷加入到反应体系中，继续反应12h。反应结束后将粗产物旋蒸除去溶剂，并置于真空烘箱中40℃干燥一天，除去残余溶剂及未反应单体，得到目标产物，其结构式为：
式中，m＝10，p/q＝0.4，p＝5。
(2)氟化笼型倍半硅氧烷的制备。将0.5g二甲基硅烷基笼型倍半硅氧烷溶于2.0g无水甲苯，在氮气保护下加入0.37g甲基丙烯酸六氟丁酯(Si-H与C＝C的摩尔比为8:3)和8.7μgKarstedt催化剂，升温至80℃反应10h，然后将0.56g乙烯基三乙氧基硅烷加入到反应体系中，继续反应24h。将所得产物置于40℃的真空烘箱中干燥5h，得到氟改性笼型倍半硅氧烷。
(3)氟化笼型倍半硅氧烷改性室温固化氟硅涂层的制备。将3g氟硅树脂、0.16g氟化笼型倍半硅氧烷和2mg二丁基锡二月桂酸酯溶解于12.6g三氟甲苯中，配成质量分数为20％的溶液，通过滴涂的方式在铝片基材表面进行涂膜，室温下交联固化5小时后，在100℃下热处理2h得到最终的含氟化笼型倍半硅氧烷的室温固化氟硅涂层。
经测试，所得涂层的水接触角为94.5°，表面能为23.2mJ/m2，冰剪切强度为115.2kPa。
实施例2:
(1)氟硅树脂的制备。将1.5g含氢硅油(含氢量0.75wt％，分子量为2000g/mol)和2.7g甲基丙烯酸十二氟庚酯(Si-H与C＝C的摩尔比为1:0.6)溶解于16.8g三氟甲苯中，在氮气保护下加入0.42mg氯铂酸催化剂，升温至80℃，搅拌反应12h，然后将1.1g乙烯基三乙氧基硅烷加入到反应体系中，继续反应10h。反应结束后将粗产物旋蒸除去溶剂，并置于真空烘箱中40℃干燥一天，除去残余溶剂及未反应单体，得到目标产物，其结构式为：
式中，m＝10，p/q＝2，p＝10。
(2)氟化笼型倍半硅氧烷的制备。将0.5g二甲基硅烷基笼型倍半硅氧烷溶于2.0g无水甲苯，在氮气保护下加入0.59g甲基丙烯酸十二氟庚酯(Si-H与C＝C的摩尔比为8:3)和10.9μg Karstedt催化剂，升温至80℃反应10h，然后将0.56g乙烯基三乙氧基硅烷加入到反应体系中，继续反应24h。将所得产物置于40℃的真空烘箱中干燥5h，得到氟改性笼型倍半硅氧烷。
(3)氟化笼型倍半硅氧烷改性室温固化氟硅涂层的制备。将3g氟硅树脂、0.53g氟化笼型倍半硅氧烷和2mg二丁基锡二月桂酸酯溶解于14.1g三氟甲苯中，配成质量分数为20％的溶液，通过滴涂的方式在铝片基材表面进行涂膜，室温下交联固化5小时后，在100℃下热处理2h得到最终的含氟化笼型倍半硅氧烷的室温固化氟硅涂层。
经测试，所得涂层的水接触角为108.5°，表面能为16.7mJ/m2，冰剪切强度为97.2kPa。
实施例3:
(1)氟硅树脂的制备。将1.5g含氢硅油(含氢量0.75wt％，分子量为2000g/mol)和4.4g甲基丙烯酸十三氟辛酯(Si-H与C＝C的摩尔比为1:0.9)溶解于23.6g三氟甲苯中，在氮气保护下加入0.59mg氯铂酸催化剂，升温至80℃，搅拌反应14h，然后将0.4g乙烯基三乙氧基硅烷加入到反应体系中，继续反应8h。反应结束后将粗产物旋蒸除去溶剂，并置于真空烘箱中40℃干燥一天，除去残余溶剂及未反应单体，得到目标产物，其结构式为：
式中，m＝10，p/q＝9，p＝14。
(2)氟化笼型倍半硅氧烷的制备。将0.5g二甲基硅烷基笼型倍半硅氧烷溶于2.0g无水甲苯，在氮气保护下加入0.66g全氟辛基乙烯(Si-H与C＝C的摩尔比为8:3)和11.6μgKarstedt催化剂，升温至80℃反应10h，然后将0.56g乙烯基三乙氧基硅烷加入到反应体系中，继续反应24h。将所得产物置于40℃的真空烘箱中干燥5h，得到氟改性笼型倍半硅氧烷。
(3)氟化笼型倍半硅氧烷改性室温固化氟硅涂层的制备。将3g氟硅树脂、1.3g氟化笼型倍半硅氧烷和2mg二丁基锡二月桂酸酯溶解于17.2g三氟甲苯中，配成质量分数为20％的溶液，通过滴涂的方式在铝片基材表面进行涂膜，室温下交联固化5小时后，在100℃下热处理2h得到最终的含氟化笼型倍半硅氧烷的室温固化氟硅涂层。
经测试，所得涂层的水接触角为124.5°，表面能为9.3mJ/m2，冰剪切强度为82.0kPa。
实施例4:
(1)氟硅树脂的制备。将1.5g含氢硅油(含氢量0.18wt％，分子量为10000g/mol)和0.43g甲基丙烯酸十七氟癸酯(Si-H与C＝C的摩尔比为1:0.3)溶解于7.7g三氟甲苯中，在氮气保护下加入0.2mg氯铂酸催化剂，升温至80℃，搅拌反应6h，然后将0.36g乙烯基三乙氧基硅烷加入到反应体系中，继续反应12h。反应结束后将粗产物旋蒸除去溶剂，并置于真空烘箱中40℃干燥一天，除去残余溶剂及未反应单体，得到目标产物，其结构式为：
式中，m＝130，p/q＝0.4，p＝5。
(2)氟化笼型倍半硅氧烷的制备。将0.5g二甲基硅烷基笼型倍半硅氧烷溶于2.0g无水甲苯，在氮气保护下加入0.36g全氟丁基乙烯(Si-H与C＝C的摩尔比为8:3)和8.6μgKarstedt催化剂，升温至80℃反应10h，然后将0.56g乙烯基三乙氧基硅烷加入到反应体系中，继续反应24h。将所得产物置于40℃的真空烘箱中干燥5h，得到氟改性笼型倍半硅氧烷。
(3)氟化笼型倍半硅氧烷改性室温固化氟硅涂层的制备。将3g氟硅树脂、0.53g氟化笼型倍半硅氧烷和2mg二丁基锡二月桂酸酯溶解于14.1g三氟甲苯中，配成质量分数为20％的溶液，通过滴涂的方式在铝片基材表面进行涂膜，室温下交联固化5小时后，在100℃下热处理2h得到最终的含氟化笼型倍半硅氧烷的室温固化氟硅涂层。
经测试，所得涂层的水接触角为114.7°，表面能为16.1mJ/m2，冰剪切强度为90.2kPa。
实施例5:
(1)氟硅树脂的制备。将1.5g含氢硅油(含氢量0.75wt％，分子量为2000g/mol)和1.1g全氟丁基乙烯(Si-H与C＝C的摩尔比为1:0.6)溶解于12.8g三氟甲苯中，在氮气保护下加入0.26mg氯铂酸催化剂，升温至80℃，搅拌反应12h，然后将1.7g乙烯基三乙氧基硅烷加入到反应体系中，继续反应12h。反应结束后将粗产物旋蒸除去溶剂，并置于真空烘箱中40℃干燥一天，除去残余溶剂及未反应单体，得到目标产物，其结构式为：
式中，m＝10，p/q＝2，p＝10。
(2)氟化笼型倍半硅氧烷的制备。将0.5g二甲基硅烷基笼型倍半硅氧烷溶于2.0g无水甲苯，在氮气保护下加入0.64g甲基丙烯酸十三氟辛酯(Si-H与C＝C的摩尔比为8:3)和11.4μg Karstedt催化剂，升温至80℃反应10h，然后将0.56g乙烯基三乙氧基硅烷加入到反应体系中，继续反应24h。将所得产物置于40℃的真空烘箱中干燥5h，得到氟改性笼型倍半硅氧烷。
(3)氟化笼型倍半硅氧烷改性室温固化氟硅涂层的制备。将3g氟硅树脂、1.3g氟化笼型倍半硅氧烷和2mg二丁基锡二月桂酸酯溶解于17.2g三氟甲苯中，配成质量分数为20％的溶液，通过滴涂的方式在铝片基材表面进行涂膜，室温下交联固化5小时后，在100℃下热处理2h得到最终的含氟化笼型倍半硅氧烷的室温固化氟硅涂层。
经测试，所得涂层的水接触角为109.4°，表面能为17.2mJ/m2，冰剪切强度为89.5kPa。
实施例6:
(1)氟硅树脂的制备。将1.5g含氢硅油(含氢量0.75wt％，分子量为2000g/mol)和3.5g全氟己基乙烯(Si-H与C＝C的摩尔比为1:0.9)溶解于20.0g三氟甲苯中，在氮气保护下加入0.5mg氯铂酸催化剂，升温至80℃，搅拌反应14h，然后将0.4g乙烯基三乙氧基硅烷加入到反应体系中，继续反应8h。反应结束后将粗产物旋蒸除去溶剂，并置于真空烘箱中40℃干燥一天，除去残余溶剂及未反应单体，得到目标产物，其结构式为：
式中，m＝10，p/q＝9，p＝14。
(2)氟化笼型倍半硅氧烷的制备。将0.5g二甲基硅烷基笼型倍半硅氧烷溶于2.0g无水甲苯，在氮气保护下加入0.5g全氟己基乙烯(Si-H与C＝C的摩尔比为8:3)和10μgKarstedt催化剂，升温至80℃反应10h，然后将0.56g乙烯基三乙氧基硅烷加入到反应体系中，继续反应24h。将所得产物置于40℃的真空烘箱中干燥5h，得到氟改性笼型倍半硅氧烷。
(3)氟化笼型倍半硅氧烷改性室温固化氟硅涂层的制备。将3g氟硅树脂、0.16g氟化笼型倍半硅氧烷和2mg二丁基锡二月桂酸酯溶解于12.6g三氟甲苯中，配成质量分数为20％的溶液，通过滴涂的方式在铝片基材表面进行涂膜，室温下交联固化5小时后，在100℃下热处理2h得到最终的含氟化笼型倍半硅氧烷的室温固化氟硅涂层。
经测试，所得涂层的水接触角为117.4°，表面能为14.2mJ/m2，冰剪切强度为83.1kPa。
实施例7:
(1)氟硅树脂的制备。将1.5g含氢硅油(含氢量0.5wt％，分子量为7000g/mol)和2.0g全氟辛基乙烯(Si-H与C＝C的摩尔比为1:0.6)溶解于18.0g三氟甲苯中，在氮气保护下加入0.45mg氯铂酸催化剂，升温至80℃，搅拌反应14h，然后将1.2g乙烯基三乙氧基硅烷加入到反应体系中，继续反应12h。反应结束后将粗产物旋蒸除去溶剂，并置于真空烘箱中40℃干燥一天，除去残余溶剂及未反应单体，得到目标产物，其结构式为：
式中，m＝68，p/q＝2，p＝23。
(2)氟化笼型倍半硅氧烷的制备。将0.5g二甲基硅烷基笼型倍半硅氧烷溶于2.0g无水甲苯，在氮气保护下加入0.78g甲基丙烯酸十七氟癸酯(Si-H与C＝C的摩尔比为8:3)和12.8μg Karstedt催化剂，升温至80℃反应10h，然后将0.56g乙烯基三乙氧基硅烷加入到反应体系中，继续反应24h。将所得产物置于40℃的真空烘箱中干燥5h，得到氟改性笼型倍半硅氧烷。
(3)氟化笼型倍半硅氧烷改性室温固化氟硅涂层的制备。将3g氟硅树脂、0.53g氟化笼型倍半硅氧烷和2mg二丁基锡二月桂酸酯溶解于14.1g三氟甲苯中，配成质量分数为20％的溶液，通过滴涂的方式在铝片基材表面进行涂膜，室温下交联固化5小时后，在100℃下热处理2h得到最终的含氟化笼型倍半硅氧烷的室温固化氟硅涂层。
经测试，所得涂层的水接触角为120.3°，表面能为11.5mJ/m2，冰剪切强度为85.4kPa。
实施例8:
(1)氟硅树脂的制备。将1.5g含氢硅油(含氢量0.75wt％，分子量为2000g/mol)和5.5g全氟癸基乙烯(Si-H与C＝C的摩尔比为1:0.9)溶解于28.0g三氟甲苯中，在氮气保护下加入0.7mg氯铂酸催化剂，升温至80℃，搅拌反应14h，然后将0.4g乙烯基三乙氧基硅烷加入到反应体系中，继续反应8h。反应结束后将粗产物旋蒸除去溶剂，并置于真空烘箱中40℃干燥一天，除去残余溶剂及未反应单体，得到目标产物，其结构式为：
式中，m＝10，p/q＝9，p＝14。
(2)氟化笼型倍半硅氧烷的制备。将0.5g二甲基硅烷基笼型倍半硅氧烷溶于2.0g无水甲苯，在氮气保护下加入0.8g全氟癸基乙烯(Si-H与C＝C的摩尔比为8:3)和13μgKarstedt催化剂，升温至80℃反应10h，然后将0.56g乙烯基三乙氧基硅烷加入到反应体系中，继续反应24h。将所得产物置于40℃的真空烘箱中干燥5h，得到氟改性笼型倍半硅氧烷。
(3)氟化笼型倍半硅氧烷改性室温固化氟硅涂层的制备。将3g氟硅树脂、1.3g氟化笼型倍半硅氧烷和2mg二丁基锡二月桂酸酯溶解于17.2g三氟甲苯中，配成质量分数为20％的溶液，通过滴涂的方式在铝片基材表面进行涂膜，室温下交联固化5小时后，在100℃下热处理2h得到最终的含氟化笼型倍半硅氧烷的室温固化氟硅涂层。
经测试，所得涂层的水接触角为123.9°，表面能为10.7mJ/m2，冰剪切强度为84.2kPa。
本发明公开和提出的一种含氟化笼型倍半硅氧烷的室温固化氟硅涂层及制备方法和应用，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变条件路线等环节实现，尽管本发明的方法和制备技术已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和技术路线进行改动或重新组合，来实现最终的制备技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。
Claims (5)
1.一种含氟化笼型倍半硅氧烷的室温固化氟硅涂层，其特征在于，以质量百分比计，各组分及质量含量为：
缩合型氟硅树脂：70～94％；
氟化笼型倍半聚硅氧烷：5～30％；
二月桂酸二丁基锡催化剂：0.5％；
所述的缩合型氟硅树脂的分子式为：
式I中m＝10～130，p/q＝0.4～9，p＝5～23，Rf为-CH2CH2(CF2)xCF3,-CH2CH(CH3)COOCH2CF2CHFCF3，-CH2CH(CH3)COOCH2CF(CF3)CFHCF(CF3)2或-CH2CH(CH3)COOCH2CH2(CF2)yCF3中的一种，x＝3，5，7或9，y＝5或7；
所述的氟化笼型倍半聚硅氧烷的结构式为：
式II中Rf为-CH2CH2(CF2)xCF3，-CH2CH(CH3)COOCH2CF2CHFCF3,-CH2CH(CH3)COOCH2CF(CF3)CFHCF(CF3)2或-CH2CH(CH3)COOCH2CH2(CF2)yCF3中的一种，x＝3，5，7或9，y＝5或7，R为-CH2CH2Si(OCH2CH3)3。
2.根据权利要求1所述的涂层，其特征是涂层水接触角达到124.5°，冰剪切强度最低为82kPa。
3.权利要求1的含氟化笼型倍半硅氧烷的室温固化氟硅涂层的制备方法，其特征是：将氟化笼型倍半硅氧烷、缩合型氟硅树脂、催化剂以及溶剂充分混合均匀，然后通过浸涂、喷涂或旋涂的方式在基材表面进行涂膜，在室温下24～72h内完全交联固化或者100～150℃条件下固化2～3h后得到最终的含氟化笼型倍半硅氧烷的室温固化氟硅涂层。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，制备时所使用溶剂为甲苯或三氟甲苯。
5.利用权利要求1的含氟化笼型倍半硅氧烷的室温固化氟硅涂层应用于防冰涂层。
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