ДОЛГОВЕЧНЫЕ АНТИОБЛЕДЕНИТЕЛЬНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
3
1. Долговечный антиобледенительный материал, содержащий эластомерный полимер на основе уретана, образующий открытую поверхность и имеющий плотность сшивания приблизительно 200 моль/м или менее, причем открытая поверхность эластомерного полимера характеризуется исходной прочностью адгезии льда равной приблизительно 50 кПа или меньше до воздействия условий обледенения, и прочность адгезии льда после 10 циклов условий обледенения и удаления обледенения приблизительно на 50% или менее превышает исходную прочность адгезии льда, причем открытая поверхность эластомерного полимера на основе уретана не содержит никаких слоев жидкости.
2. Долговечный антиобледенительный материал по п. 1, дополнительно включающий жидкость, смешивающуюся и распределенную внутри эластомерного полимера на основе уретана, чтобы обеспечить межфазное скольжение, причем на открытой поверхности эластомерного полимера отсутствуют какие-либо слои жидкости.
3. Долговечный антиобледенительный материал по п. 2, в котором жидкость выбрана из группы, состоящей из: полидиметилсилоксанового (PDMS) масла, полиметилфенилсилоксанового (PMPS) масла, простого перфторэфирного масла, природных масел, синтетических масел и их комбинаций.
3
4. Долговечный антиобледенительный материал по п. 1, в котором плотность сшивания составляет приблизительно 50 моль/м или меньше.
5. Долговечный антиобледенительный материал по п. 1, в котором эластомерный полимер на основе уретана является гидрофильным.
6. Долговечный антиобледенительный материал по п. 1, в котором эластомерный полимер на основе уретана получен из первого предшественника, выбранного из группы, состоящей из толуолдиизоцианата, дициклогексилметан-4,4´-диизоцианата и их комбинаций, второго предшественника, содержащего полиол, и третьего предшественника, выбранного из группы, состоящей из ди(этил)толуолдиамина, ди(метилтио)толуолдиамина и их комбинаций.
7. Долговечный антиобледенительный материал по п. 1, в котором исходная прочность адгезии льда равна приблизительно 25 кПа или меньше.
8. Долговечный антиобледенительный материал по п. 1, в котором после 5000 циклов абразивной обработки прочность адгезии льда остается равной приблизительно 50 кПа или меньше.
9. Долговечный антиобледенительный материал по п. 1, в котором после воздействия кислоты/основания, коррозионного испытания и испытания на отслаивание прочность адгезии льда остается равной приблизительно 50 кПа или меньше.
10. Долговечный антиобледенительный материал по п. 1, имеющий толщину от приблизительно 100 мкм или более до приблизительно 1000 мкм или менее.
11. Долговечный антиобледенительный материал по п. 1, в котором эластомерный полимер на основе уретана является прозрачным для электромагнитного излучения в видимой части спектра.
3
12. Долговечный антиобледенительный материал, включающий эластомерный полимер, содержащий полидиметилсилоксан (PDMS), образующий открытую поверхность и имеющий плотность сшивания приблизительно 200 моль/м или менее, причем открытая поверхность эластомерного полимера характеризуется исходной прочностью адгезии льда приблизительно 50 кПа или меньше до воздействия условий обледенения, и прочность адгезии льда после 10 циклов условий обледенения и удаления обледенения приблизительно на 50% или менее превышает исходную прочность адгезии льда, причем открытая поверхность эластомерного полимера не содержит никаких слоев жидкости.
13. Долговечный антиобледенительный материал по п. 12, дополнительно включающий жидкость, смешивающуюся и распределенную внутри эластомерного полимера, что обеспечивает межфазное скольжение, причем на открытой поверхности эластомерного полимера отсутствуют какие-либо слои жидкости.
14. Долговечный антиобледенительный материал по п. 13, в котором жидкость выбрана из группы, состоящей из: полидиметилсилоксанового (PDMS) масла, полиметилфенилсилоксанового (PMPS) масла, простого перфторэфирного масла, природных масел, синтетических масел и их комбинаций.
3
15. Долговечный антиобледенительный материал по п. 12, в котором плотность сшивания составляет приблизительно 50 моль/м или меньше.
16. Долговечный антиобледенительный материал по п. 12, в котором исходная прочность адгезии льда равна приблизительно 25 кПа или меньше.
17. Долговечный антиобледенительный материал по п. 12, имеющий толщину от приблизительно 100 мкм или более до приблизительно 1000 мкм или менее.
18. Долговечный антиобледенительный материал по п. 12, в котором эластомерный полимер получен из состоящего из двух частей предшественника PDMS-силоксана, имеющего первую часть, содержащую тетра(триметилсилокси)силан, диметилвинилированный и триметилированный диоксид кремния и диметилсилоксан с диметилвинильной концевой группой, и вторую часть, содержащую диметил,метилгидросилоксан, диметилсилоксан с диметилвинильной концевой группой, тетраметилтетравинил-циклотетрасилоксан и диметилвинилированный и триметилированный диоксид кремния.
3
19. Долговечный антиобледенительный материал, содержащий эластомерный полимер, образующий открытую поверхность и имеющий плотность сшивания приблизительно 1300 моль/м или менее, причем открытая поверхность эластомерного полимера характеризуется исходной прочностью адгезии льда приблизительно 100 кПа или меньше до воздействия условий обледенения, и прочность адгезии льда после 10 циклов условий обледенения и удаления обледенения приблизительно на 50% или менее превышает исходную прочность адгезии льда.
3
3
20. Долговечный антиобледенительный материал по п. 19, в котором плотность сшивания составляет от приблизительно 5 моль/м или болеедо приблизительно 200 моль/м или менее.
3
3
21. Долговечный антиобледенительный материал по п. 19, в котором плотность сшивания составляет от приблизительно 20 моль/м или болеедо приблизительно 50 моль/м или менее.
22. Долговечный антиобледенительный материал по п. 19, в котором эластомерный полимер содержит полиуретан (PU), полидиметилсилоксан (PDMS), простой перфторполиэфир (PFPE), полиметилгидросилоксан (PMHS), полиметилфенилсилоксан (PMPS), coполимеры функционализированного изоцианатом полидиметилсилоксана (PDMS) и фторированного полиуретана (FPU), coполимеры функционализированного изоцианатом полидиметилсилоксана (PDMS) и полиуретана (PU), акрилаты, метакрилаты, акрилаты соевого масла, полистирол, натуральный каучук, вулканизированный каучук, синтетический каучук, бутилкаучук, латексный каучук, полихлоропрен, акрилонитрил-бутадиеновый каучук, стирол-бутадиеновый каучук, эластомеры, полученные из этилен-пропилен-диенового мономера (EPDM), каучука на основе эпихлоргидрина, органогелей, гидрогелей и их комбинаций.
23. Долговечный антиобледенительный материал по п. 19, дополнительно содержащий жидкость, смешивающуюся и распределенную внутри эластомерного полимера, чтобы обеспечить межфазное скольжение, причем на открытой поверхности эластомерного полимера отсутствуют какие-либо слои жидкости.
24. Долговечный антиобледенительный материал по п. 23, в котором жидкость имеет температуру плавления приблизительно 32°F (0°C) или менее и вязкость от приблизительно 5 сПз или более до приблизительно 10000 сПз или более при 40°C.
25. Долговечный антиобледенительный материал по п. 23, в котором жидкость выбрана из группы, состоящей из: полидиметилсилоксанового (PDMS) масла, полиметилфенилсилоксанового (PMPS) масла, простого перфторэфирного масла, природных масел, синтетических масел и их комбинаций.
26. Долговечный антиобледенительный материал по п. 19, в котором исходная прочность адгезии льда равна приблизительно 10 кПа или меньше.
27. Долговечный антиобледенительный материал по п. 19, в котором прочность адгезии льда после 10 циклов обледенения и удаления обледенения равна приблизительно 25 кПа или менее.
28. Долговечное антиобледенительное изделие, содержащее:
3
открытую поверхность изделия, содержащую эластомерный полимер, имеющий плотность сшивания приблизительно 1300 моль/м или менее, где эластомерный полимер на открытой поверхности характеризуется исходной прочностью адгезии льда приблизительно 100 кПа или меньше до воздействия условий обледенения, и прочность адгезии льда после 10 циклов условий обледенения и удаления обледенения приблизительно на 50% или менее превышает исходную прочность адгезии льда, причем открытая поверхность не содержит никаких слоев свободной жидкости на поверхности.
29. Долговечное антиобледенительное изделие по п. 28, где долговечное антиобледенительное изделие является компонентом самолета, транспортного средства, морского судна, оборудования для наружной установки, оборудования для удаления снега или льда, развлекательного оборудования, ветряного двигателя, телекоммуникационного оборудования, линий электропередач или их комбинацией.
30. Долговечное антиобледенительное изделие по п. 28, в котором открытая поверхность изделия, содержащего эластомерный полимер, способна предотвращать образование льда на поверхности в течение по меньшей мере 100 циклов обледенения и удаления обледенения.
31. Долговечное антиобледенительное изделие по п. 28, в котором эластомерный полимер содержит полиуретан (PU), полидиметилсилоксан (PDMS), простой перфторполиэфир (PFPE), полиметилгидросилоксан (PMHS), полиметилфенилсилоксан (PMPS), coполимеры функционализированного изоцианатом полидиметилсилоксана (PDMS) и фторированного полиуретана (FPU), coполимеры функционализированного изоцианатом полидиметилсилоксана (PDMS) и полиуретана (PU), акрилаты, метакрилаты, акрилаты соевого масла, полистирол, натуральный каучук, вулканизированный каучук, синтетический каучук, бутилкаучук, латексный каучук, полихлоропрен, акрилонитрил-бутадиеновый каучук, стирол-бутадиеновый каучук, эластомеры, полученные из этилен-пропилен-диенового мономера (EPDM), каучук на основе эпихлоргидрина, органогели, гидрогели или их комбинации.
32. Долговечное антиобледенительное изделие по п. 28, дополнительно включающее жидкость, смешивающуюся и распределенную внутри эластомерного полимера, чтобы обеспечить межфазное скольжение, причем на открытой поверхности отсутствуют какие-либо слои жидкости.
33. Долговечное антиобледенительное изделие по п. 32, в котором жидкость имеет температуру плавления приблизительно 32°F (0°C) или менее и вязкость от приблизительно 5 сПз или более до приблизительно 10000 сПз или более при 40°C.
34. Долговечное антиобледенительное изделие по п. 28, состоящее по существу из эластомерного полимера.
35. Долговечное антиобледенительное изделие по п. 28, в котором прочность адгезии льда после 10 циклов обледенения и удаления обледенения равна приблизительно 25 кПа или меньше.
36. Долговечный антиобледенительный материал, содержащий полидиметилсилоксановое (PDMS) покрытие, демонстрирующее межфазное скольжение, образовавшееся путем взаимодействия PDMS-силана с подложкой, причем открытая поверхность PDMS покрытия является омнифобной и характеризуется исходной прочностью адгезии льда приблизительно 100 кПа или меньше до воздействия условий обледенения, и прочность адгезии льда после 10 циклов условий обледенения и удаления обледенения приблизительно на 50% или менее превышает исходную прочность адгезии льда.
37. Долговечный антиобледенительный материал по п. 36, в котором PDMS-силан имеет две концевые функциональные группы хлора и представлен структурой:
в которой n изменяется от 0 до 51.
38. Долговечный антиобледенительный материал по п. 36, в котором PDMS-силан выбран из группы, состоящей из: 1,3-дихлортетраметилдисилоксана, 1,5-дихлоргексаметил-трисилоксана, 1,7-дихлороктаметилтетрасилоксана, полидиметилсилоксана с концевыми группами хлора, где n = 3-6, полидиметилсилоксана с концевыми группами хлора, где n = 24-51, и их комбинаций.
39. Долговечный антиобледенительный материал по п. 36, имеющий толщину от приблизительно 1 нм или более до приблизительно 20 нм или менее.
40. Долговечный антиобледенительный материал, образующий открытую поверхность, содержащую линейный полимер и один или несколько пластификаторов, причем на открытой поверхности из линейного полимера отсутствуют какие-либо слои жидкости или пластификаторов, и указанная поверхность характеризуется исходной прочностью адгезии льда приблизительно 100 кПа или меньше до воздействия условий обледенения, и прочность адгезии льда после 10 циклов условий обледенения и удаления обледенения приблизительно на 50% или менее превышает исходную прочность адгезии льда.
41. Долговечный антиобледенительный материал по п. 40, в котором линейный полимер выбран из группы, состоящей из: полистирола, поли(винил)хлорида, полиэтилена, полипропилена, поливинилбутираля, поликарбоната, полиметилметакрилата, полихлорэтилена, политетрафторэтилена, полиакрилонитрила, поливинилиденфторида, поливинилацетата, полиизопрена, полихлоропрена и их комбинаций.
42. Долговечный антиобледенительный материал по п. 40, в котором один или несколько пластификаторов выбраны из группы, состоящей из: диизодециладипата (DIDA), триглицерида со средней длиной цепи (MCT), диундецилфталата (DUP), и их комбинаций.
43. Способ получения долговечного антиобледенительного изделия, включающий:
нанесение предшественника эластомерного полимера на подложку; и
3
вулканизацию и/или сшивку предшественника с образованием долговечного эластомерного полимера, имеющего плотность сшивания приблизительно 1300 моль/м или менее, где долговечный эластомерный полимер характеризуется исходной прочностью адгезии льда приблизительно 100 кПа или меньше до воздействия условий обледенения, и прочность адгезии льда после 10 циклов условий обледенения и удаления обледенения приблизительно на 50% или менее превышает исходную прочность адгезии льда.
44. Способ по п. 43, дополнительно включающий введение жидкости, смешивающейся с долговечным эластомерным полимером, после вулканизации, чтобы обеспечить межфазное скольжение цепей в долговечном эластомерном полимере, причем на открытой поверхности долговечного эластомерного полимера не содержится каких-либо слоев свободной жидкости.
45. Способ по п. 43, в котором прочность адгезии льда долговечного эластомерного полимера после 10 циклов обледенения и удаления обледенения равна приблизительно 25 кПа или меньше.
46. Способ по п. 43, в котором предшественник представляет собой состоящий из двух частей предшественник PDMS силоксана, имеющий первую часть, содержащую тетра(триметилсилокси)силан, диметилвинилированный и триметилированный диоксид кремния и диметилсилоксан с диметилвинильной концевой группой, и вторую часть, содержащую диметил, метилгидросилоксан, диметилсилоксан с диметилвинильной концевой группой, тетраметилтетравинил-циклотетрасилоксан и диметилвинилированный и триметилированный диоксид кремния.
47. Способ по п. 43, в котором долговечный эластомерный полимер содержит эластомерный полимер на основе уретана, и предшественник дополнительно содержит первый предшественник, выбранный из группы, состоящей из толуолдиизоцианата, дициклогексилметан-4,4´-диизоцианата и их комбинаций, второй предшественник содержащий полиол, и третий предшественник, выбранный из группы, состоящей из ди(этил)толуолдиамина, ди(метилтио)толуолдиамина и их комбинаций.
48. Способ получения долговечного антиобледенительного изделия, включающий:
нанесение предшественника полидиметилсилоксан (PDMS)-силана на подложку; и
введение предшественника PDMS-силана в реакцию с образованием долговечного антиобледенительного покрытия, содержащего полидиметилсилоксан (PDMS), обладающий межфазным скольжением и демонстрирующий исходную прочность адгезии льда приблизительно 100 кПа или меньше до воздействия условий обледенения и прочность адгезии льда после 10 циклов условий обледенения и удаления обледенения, которая приблизительно на 50% или менее превышает исходную прочность адгезии льда, причем на открытой поверхности долговечного антиобледенительного покрытия отсутствуют какие-либо слои свободной жидкости.
49. Способ по п. 48, в котором предшественник PDMS-силана имеет две концевые функциональные группы хлора и представлен структурой:
где n изменяется от 0 до 51.
50. Способ по п. 48, в котором предшественник PDMS-силана выбирают из группы, состоящей из 1,3-дихлортетраметилдисилоксана, 1,5-дихлоргексаметил-трисилоксана, 1,7-дихлороктаметилтетрасилоксана, полидиметилсилоксана с концевыми группами хлора, где n = 3-6, полидиметилсилоксана с концевыми группами хлора, где n = 24-51, и их комбинаций.
51. Способ по п. 48, в котором прочность адгезии льда для долговечного антиобледенительного покрытия после 10 циклов обледенения и удаления обледенения составляет приблизительно 25 кПа или меньше.
52. Способ по п. 48, в котором долговечное антиобледенительное покрытие имеет толщину от приблизительно 1 нм или более до приблизительно 20 нм или менее.