随着现代工业的迅猛发展，海上平台作业的范围也越来越广，尤其是在北方冰区( 如渤海) 的海上平台作业中，覆冰和积雪是严重威胁海上平台系统安全的自然灾害。在俄罗斯、加拿大、美国、日本、及我国渤海湾等区域，暴雪等恶劣自然灾害时有发生，海上平台井架的覆冰导致平台整体负重增加，同时增大了作业的危险性。因此有效地避免和防止冰灾对海上平台井架造成的危害，是海上平台作业必须要面对的问题。国内外的除冰方式主要是( 1) 采用适当的除冰机械进行除冰; ( 2) 通过对基材表面涂撒防结冰剂，降低冰点; ( 3) 通过对基材表面加热除冰。这些方法都需要很大的人力及物力，而且不能起到提前预防的作用。为了有效地减少冰雪的覆盖和降低冰雪在海上平台井架上附着力，行之有效的方法就是涂覆防覆冰涂层保护。

目前市场上已有的防覆冰涂料主要有改性丙烯酸酯类、有机硅类及含氟聚合物等。美国波音公司采用有机硅憎水体系，用含异氰酸酯基团的化合物对有机硅树脂进行改性，获得金属基材附着力好的防覆冰涂料; 美国Microphase Coatings 公司采用有机硅树脂与环氧树脂复配形成互穿网络的涂料，该系列产品已得到应用。日本涂料公司( NipponPaint) 在2003 年曾成功地开发了可防冰雪沉积的涂料，他们是在有机硅－ 丙烯酸共聚物树脂中加入SiO2粒料等添加物，使得涂膜具有约160°的水接触角。国内主要有北京志盛威华化工涂料有限公司的防覆冰涂料，主要由交替排列的多嵌段无机－ 有机互穿网络聚合物( IPN) 基料和经过表面改性处理的高活性纳米防冰雪剂组成。2008 年海洋化工研究院合成出了含氟硅超低表面能丙烯酸树脂，并开发出了具有优异憎水性的涂料，应用方向主要为飞机表面防结冰。纵观已有的防覆冰涂料主要以疏水性能为主，以减少物体表面冰雪的附着，但是不能从根本上阻止冰的形成，所以防覆冰涂层还应具备良好的易除冰性能。

本研究以氟改性丙烯酸树脂为基料，添加适量的纳米-微米级颜填料、具有针状结构的微晶体、助剂及溶剂等，通过配方设计、性能检测，研制出一种具有良好的疏水性和易除冰性的低表面能涂料。
 

1 实验部分

1． 1 原材料

有机硅类、氟硅类和有机氟类丙烯酸树脂;钛白粉、云母粉、滑石粉; 针状晶须; 纳米级SiO2;硅烷偶联剂; 镀锌铝板等。
1． 2 仪器设备

柔韧性测定仪、冲击试验仪、划格附着力测定仪、光学接触角测定仪、色差仪、盐雾箱、紫外老化试验箱等。

1． 3 试验过程

1． 3． 1 低表面能树脂的筛选

本研究对四种具有低表面能的树脂进行筛选，分别是1—氟碳树脂、2—氟改性丙烯酸树脂、3—有机硅类树脂、4—氟硅树脂。分别对不同树脂与固化剂按比例混合后，测定清漆条件下涂层能，主要包括淡水接触角、柔韧性、耐冲击性、附着力和干燥时间。

1． 3． 2 配方设计与筛选

通过颜填料粒径、颜填料种类和成膜助剂等因素的考察，利用纳米级填料与微米级填料的相互交错及针状晶须填料的填充，使涂层表面微结构粗糙化，提高涂层的疏水性能。对涂层的疏水性能和易除冰性能进行性能测试，考核设计配方，确定涂料基本配方。

1． 3． 3 制备工艺

首先将树脂、助剂等按配方准确称量加入料桶预分散均匀，然后加入颜填料分散后加入60%－ 70%的玻璃珠进行研磨，使细度达到40 μm，然后再根据粘度情况补加溶剂分散，用120 目纱布过滤，出料。

1． 4 性能检测

制备得到的防覆冰涂料，采用有气喷涂装置将其喷涂在镀锌的铝板上，测试涂层的力学性能、理化性能、耐候性能、疏水性能和易除冰性能。
 

2 结果与讨论

2． 1 不同结构树脂对涂层性能的影响

水易与氢、氧原子结合形成氢键，为了降低冰在涂层表面的附着力应采用惰性的原子或原子团将氢、氧原子隔开。以碳氢化合物和氟碳化合物为例，他们都具有低吸水性和冰在其表面的低附着能力。因此，根据这一原则，选择有机硅类、氟硅类和有机氟类等丙烯酸树脂进行表面能测试和水在其表面的接触角测试，选取出合适的低表面能树脂基料。不同低表面能的树脂清漆涂层的性能如表1 所示。