CN110023424A - 耐用的涂覆组合物和由其形成的涂层 - Google Patents

Abstract

一种耐用的涂覆组合物，其减轻冰附着性且使冰积聚最小化，其包括硅酸盐粘结剂、硅烷改性填充剂、成膜润滑剂和交联剂。还公开了涂覆有此类涂覆组合物的制品和高架导体。

Description

耐用的涂覆组合物和由其形成的涂层

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年10月20日提交的题名为耐用的涂覆组合物和由其形成的涂层的美国临时申请序号62/410,699的优先权，据此通过引用以其全部内容并入本申请文中。

技术领域

本公开一般涉及耐用的涂覆组合物，以及涉及减轻冰附着性且使冰积聚最小化的涂覆组合物。

背景技术

由包含硅酸盐粘结剂的涂覆组合物形成的涂层可以展现多种有用的性质，使得这种涂层特别适用于高架导体和其它相关制品，包括输电线配件。例如，由这种涂覆组合物形成的涂层可以展现高耐用性、长的使用年限和耐电晕、腐蚀和粉尘性。另外，这种涂层可以展现高的热发射率，这可以允许高架导体和输电线配件在较低温度下操作。然而，包含硅酸盐粘结剂的已知组合物需要高温来固化，限制了组合物的可用性。

在暴露的诸如高架导体等的电力传输设备上冰的积聚和增长也会引起许多有害的问题。例如，高架导体上的冰积聚会导致由于冰的重量而引起的重量和负荷的承受问题，由扩大的截面积引起的风荷载增大以及落下的冰的危险。当冰积聚在航空航天设备、汽车设备、电信设备、建筑设备和其他商业设备上时，也会发生类似的问题。为了防止或最小化这种有害问题，已知通过诸如加热和机械除冰等技术将暴露的设备除冰。然而，这种技术是不利的，因为它们是费时间的并且仅在积聚发生后除冰。

因此，提供改进的涂覆组合物是有利的，该涂覆组合物可在环境条件下固化，并且可以改性为减轻冰附着性并且预先地使冰积聚最小化。

发明内容

依照一个实施方案，涂覆组合物包括硅酸盐粘结剂、疏水化改性的填充剂、成膜润滑剂和交联剂。该疏水化改性的填充剂具有约20μm以下的平均粒度和约20以下的介电常数。该成膜润滑剂包括疏水性聚合物分散体。该交联剂包括氢氧化镁和氧化镁中的一种或多种。

具体实施方式

如本文将描述的，公开了一种涂覆组合物，其可在诸如高架导体、电力和能源设备、航空航天设备、汽车设备、热泵、冰箱、电信设备、建筑设备和海事设备等制品上形成耐用且柔韧性的涂层。涂覆组合物可以作为液体施涂并且可以在环境条件下固化。在某些实施方案中，当用涂覆组合物涂覆此类制品时，该涂覆组合物可以改性为减轻制品上的冰附着性和冰积聚。在这样的实施方案中，涂覆组合物特别适合于减轻高架导体和电力分配设备上的冰附着性和冰积聚。一般地，所述的涂覆组合物可包含硅酸盐粘结剂、填充剂和交联剂。涂覆组合物可以通过引入至少成膜润滑剂而改性为减轻冰附着性和冰积聚。

可以理解，使用硅酸盐粘结剂可以使本文所述的涂覆组合物在制品上形成耐用的涂层。例如，美国专利申请公开号2015/0353737和美国专利号9,328,245描述了由包含硅酸盐粘结剂的组合物形成的用于高架导体和传输线配件的柔韧的且耐用的涂层，它们各自都通过引用并入本文中。有利地，本文所述的涂覆组合物可在环境条件下固化，进一步改善用硅酸盐粘结剂形成的组合物的效用。另外，已经发现了，将至少成膜润滑剂包含在本文所述的涂覆组合物中可以使由这种组合物形成的涂层进一步展现减轻的冰附着性和冰积聚。

根据某些实施方案，用于本文所述的涂覆组合物的合适的硅酸盐粘结剂可选自一些硅酸盐，例如碱金属硅酸盐。合适的碱金属硅酸盐粘结剂可包括硅酸钾，硅酸钠，硅酸锂和硅酸钙。在某些实施方案中，对于硅酸盐粘结剂可以有利地是，其为水溶性碱金属硅酸盐，例如硅酸钾，从而促进液体涂覆组合物的形成。合适的碱金属硅酸盐粘结剂的金属氧化物与二氧化硅的比率在某些实施方案中可为约1:1～约1:6，或在某些实施方案中，该比率为约1:2～约1:4。在某些实施方案中，合适的硅酸盐粘结剂可以可选择地是水性胶体二氧化硅。涂覆组合物可包括在某些实施方案中以干重计的约15％～约60％，在某些实施方案中以干重计的约20％～约55％，在某些实施方案中以干重计的约25％～约45％的硅酸盐粘结剂。

交联剂可包括在所述组合物中以促进硅酸盐粘结剂的固化。例如，已经发现了，一些多金属配合物可使硅酸盐粘结剂交联。如本文中使用的，多金属配合物是指复合形式的两种以上的金属，包括例如钙锌钼酸盐配合物(calcium zinc and molybdatecomplexes)、钼酸锌和硅酸镁配合物、磷酸锌和金属硅酸盐配合物、磷酸锌和氧化锌配合物、以及钼酸锌和氢氧化镁配合物。多金属配合物可有利地提供碱金属硅酸盐粘结剂在环境条件下的合适的交联。如本文中使用的，环境条件可以指在某些实施方案中温度为约15℃～约40℃，在某些实施方案中为约20℃～约35℃，和在某些实施方案中为约25℃～约30℃的环境。在合适的环境条件下的环境可以进一步是指在某些实施方案中为约40％～约95％，在某些实施方案中为约50％～约90％，和在某些实施方案中为约60％～约80％的相对湿度。在包括多金属配合物的某些实施方案中，包含另外的固化剂可以是有利的。例如，诸如氧化锌等的金属氧化物可以提供额外的固化效果。

可以理解，合适的多金属配合物可以商购获得。例如，合适的商业供应的钼酸锌和硅酸镁配合物是由乔治亚州亚特兰大的J.M.Huber Corp.销售的911C。

在某些实施方案中，可另外或可选择地包含金属氧化物或金属氢氧化物交联剂以提供涂覆组合物的固化。合适的金属氧化物和金属氢氧化物交联剂可包含镁化合物，例如氢氧化镁和氧化镁中的一种或多种。氢氧化镁和氧化镁在某些实施方案中可有利地单独使用或一起使用，从而给涂覆组合物提供合适的固化。

通常，所述的涂覆组合物可包含在某些实施方案中以干重计的约2％～约40％，在某些实施方案中以干重计的约3％～约20％，和在某些实施方案中以干重计的约4％～约10％的交联剂。

所述的涂覆组合物可包含填充剂以影响涂层的机械和电性质。例如，填充剂可以改变涂覆组合物的粘度，并可以改善由该组合物形成的涂层的耐用性和耐刮擦性。另外，至少包括金属氮化物和金属碳化物填充剂的一些填充剂可以增加由所述组合物形成的涂层的发射率。如本文中使用的，改善的发射率表明涂层增加了从底层基底辐射出的热量。通常，电缆工业中已知的任何填充剂都可适用于涂覆组合物，包括石英、氧化铝、云母、煅烧高岭土、硅灰石、方解石、氧化锆、锆石、云母氧化铁、铁氧化物、硅酸铝、滑石(有时称为水合硅酸镁)、硫酸钡、锌钡白、氧化镓、氧化铈、氧化锆、六硼化硅、四硼化碳、四硼化硅、碳化硅、二硅化钼、二硅化钨、二硼化锆、氧化锌、亚铬酸铜、氧化镁、二氧化硅、氧化铬、氧化铁、碳化硼、硅化硼、氧化铜铬、二氧化钛、氮化铝、氮化硼、氧化铝及其组合。特别有利的填充剂可包括滑石，煅烧高岭土，氧化铝和石英。可以理解，一些填充剂也可以展现其他有益效果。例如，一些填充剂如氧化锌可以另外或协同地促进碱金属硅酸盐粘结剂的交联。有益的是，所述的涂覆组合物包括这种协同填充剂。

合适的填充剂的平均粒度在某些实施方案中可为约50μm以下，在某些实施方案中为约20μm以下，并且在某些实施方案中为约5μm以下。在某些实施方案中，合适的填充剂也可以或可择选地是纳米尺寸的填充剂。例如，在某些实施方案中，合适的填充剂的平均粒度可为约1μm以下，在某些实施方案中为约500nm以下，并且在某些实施方案中为约250nm以下。组合物中填充剂的总量可以是涂覆组合物的以干重计的约30％～约90％，涂覆组合物的以干重计的约40％～约80％，和涂覆组合物的以干重计的约50％～约70％。

本文所述的涂覆组合物的各组分可以分散在液体载体中。尽管液体载体通常是水，但有机分散剂也可以是合适的。例如，醇类、酮类、酯类、烃类及其组合可各自适合作为有机分散剂。可以理解，水和水混溶性有机分散剂的混合物也可以是合适的。当分散在液体载体中时，涂覆组合物的总固体含量在某些实施方案中可以在约20％～约80％，在某些实施方案中约30％～约70％，在某些实施方案中约35％～约60％，在某些实施方案中约40％～约50％内变化。在某些实施方案中，涂覆组合物可以提供为包括一起分散在液体载体中的所有组分的液体组合物。

在某些实施方案中，本文所述的涂覆组合物可基本上不含任何有机组分，包括有机分散剂和有机溶剂。如本文中使用的，基本上不含任何有机化合物是指根本上不含有机化合物，除了另外偶然引入的微少组分。在其他实施方案中，涂覆组合物可包括有机组分。例如，在某些实施方案中，涂覆组合物可包含约10％以下的有机组分。

可以理解，将所述的涂覆组合物施涂于产生热的诸如高架导体等制品会是特别有利的，因为由涂覆组合物形成的涂层可以增大热从制品的发射度。如示出的，高架导体的操作温度由电缆上的加热和冷却的累积效应确定，包括通过导体电阻损耗产生的热，从外部来源吸收的热，以及通过传导、对流和辐射从电缆发射的热。所述组合物当包括热发射填充剂时，可以通过增加从电缆发射的热量而使涂覆有固化组合物的高架导体比类似的未涂覆的高架导体更冷时操作。在某些实施方案中，涂覆有所述的涂覆组合物的高架导体与类似的未涂覆的高架导体相比，在依照ANSI C119.4-2004测试时可以在约5℃或更冷时操作。在某些实施方案中，涂覆有所述的涂覆组合物的高架导体与类似的未涂覆的高架导体相比，在依照ANSI C119.4-2004测试时可以在约10℃或更冷时操作。

为了减轻在基本上涂覆有涂覆组合物的所需制品上的冰附着性和冰积聚，已经发现了，可以将涂覆组合物改性以减轻冰附着性。可以理解，通过诸如机械粘附(例如，冰与基底上的凹凸起伏的咬合)、静电力、范德华力和氢键等因素冰附着至基底。

机械粘附和静电粘附对冰附着强度有特别强的影响。可以改性本文所述的一些涂覆组合物，从而通过使机械粘附和静电粘附最小化而减轻冰附着性。在这样的实施方案中，涂覆组合物可包含合适的成膜润滑剂和填充剂颗粒的改性选择。

例如，在某些这样的实施方案中，成膜润滑剂可以为疏水性聚合物分散体。合适的疏水性聚合物分散体可包括硅氧烷改性的丙烯酸类分散体和硅氧烷改性的聚氨酯分散体中的一种或多种。通常，反应性官能性硅氧烷中间物，如甲氧基官能性硅氧烷中间物，可以用于改性丙烯酸类和聚氨酯分散体。在某些实施方案中，也可以任选地包括另外的有机硅树脂分散体。合适的分散体(丙烯酸类、聚氨酯、硅氧烷)通常可以具有约50％的固体含量。然而，可以理解，各分散体的固体含量可以在连续展现成膜润滑剂性质的任意范围内改变。通常，基于所述疏水性聚合物分散体的成膜润滑剂可以通过减少机械的冰粘附的强度而减轻冰附着性。例如，超疏水的涂覆组合物(例如，其具有大于约150°的接触角)可以减轻冰附着强度和冰积聚。

这样的涂覆组合物可包括在某些实施方案中以干重计的约5％～约30％的成膜润滑剂，在某些实施方案中以干重计的约7％～约25％的成膜润滑剂，在某些实施方案中以干重计的约10％～约20％的成膜润滑剂，和在某些实施方案中以干重计的约12％～约18％的成膜润滑剂。

可以理解，静电粘附力由涂覆的表面与冰之间的静电电荷的差而引起。在某些实施方案中，静电粘附可以通过选择具有使涂覆组合物的诱导电荷(induced electriccharge)最小化的介电常数的填充剂颗粒而最小化。例如，合适的填充剂颗粒的介电电荷(dielectric charge)在某些实施方案中可以为约1～约25，在某些实施方案中为约5～约20，或在某些实施方案中为约8～约10。可以理解，一些填充剂可以展现高介电常数，且不适合包括展现约100的介电常数的二氧化钛。合适的填充剂可以包括介电常数为约5的氧化铝，介电常数为约12～约20的煅烧粘土，介电常数为约6～约10的碳化硅，介电常数为约2～约9的滑石(硅酸镁)，和介电常数为约3～约5的二氧化硅。其他合适的填充剂可包括二氧化锆和硅酸锆。

有利地，也可以通过用诸如辛基三甲氧基硅烷，甲基三甲氧基硅烷，苯基三甲氧基硅烷，二甲基二氯硅烷等硅烷化合物处理填充剂而使所选的填充剂改性以展现疏水性。

在某些实施方案中，较小的粒度的选择也可以是有利的。例如，在某些实施方案中，填充剂的平均粒度可以为约10μm以下，在某些实施方案中约5μm以下，在某些实施方案中约1μm以下，在某些实施方案中约500nm以下，和在某些实施方案中约250nm以下。对于减轻冰附着性和冰积聚这样的涂覆组合物，在某些实施方案中，可以包括组合物中的以干重计为约30％～约70％的填充剂。例如，在某些实施方案中，可以包括以干重计的约40％～约60％的填充剂。

可以理解，这样的所述涂覆组合物中的其他组分也可以有利地展现减少的介电常数，包括交联剂(例如，氢氧化镁具有约8的介电常数)和硅酸盐粘结剂(例如，硅酸钾具有约6～约8的介电常数，硅酸钠具有约16的介电常数)。

当与没有改性而形成的类似涂层相比时，由这样所述的涂覆组合物形成的涂层可以展现减轻的冰附着强度，从而减轻冰附着性和冰积聚。例如，在某些实施方案中，涂层的冰附着强度可以减轻约30％以上，和在某些实施方案中减轻约50％以上。冰附着强度可以通过本文所述的冰附着方法来测定。可以理解，低的冰附着强度也可以减轻制品上的冰的积聚。

在可选择的实施方案中，用于涂覆组合物的合适的成膜润滑剂可包括具有高润滑性的成膜的硅氧烷聚合物和含氟聚合物。在某些实施方案中，这样的成膜润滑剂也可以不含反应性基团。此类合适的成膜润滑剂的实例可包括环硅氧烷(cyclosilicone)，聚硅氧烷树脂改性剂，聚二甲基硅氧烷，硅烷单体，硅烷低聚物，硅氧烷润滑剂(siliconelubricant)和氟化乙烯-丙烯(“FEP”)。在某些实施方案中，合适的成膜润滑剂可以是包含小于约75％的固体并且具有大于约10cST的粘度的乳液。例如，环氧硅烷和八甲基环四硅氧烷当包含于具有小于75％的固体和大于10cST的粘度的乳液中时是合适的成膜润滑剂。

可以理解，一些硅烷化合物不能用作成膜润滑剂。例如，固体含量大于90％且粘度小于10cST的甲氧基硅烷的液体组合物不能用作成膜润滑剂，而是可以用作填充剂表面改性剂或用作涂料粘合促进剂。可以表明硅烷低聚物是否可以用作成膜润滑剂的差异可包括形式的差异(例如，乳液与液体)；粘度的差异(例如，大于10cST与小于10cST)，以及其固体含量的差异(例如，小于约75％固体与大于约90％固体)。

在这样可选择的实施方案中，涂覆组合物可包括在某些实施方案中以干重计的约0.5％～约25％的成膜润滑剂，在某些实施方案中以干重计的约1％～约20％的成膜润滑剂，在某些实施方案中以干重计的约2％～约12％的成膜润滑剂，和在某些实施方案中以干重计的约3％～约8％的成膜润滑剂。在某些实施方案中，成膜润滑剂还可赋予所述的涂覆组合物以额外的效果。例如，在某些实施方案中，成膜润滑剂也可以提高干燥和固化的速率。

可以理解，本文所述的涂覆组合物可另外包括其他涂覆改性剂，以进一步调整组合物和所得涂层的性质。例如，可以包括如下中的一种或多种：润滑剂，分散剂，消泡剂，增韧剂，粘合促进剂，热和UV稳定剂，着色剂和颜料，粘度调节剂，润湿剂，薄膜流平剂，分散剂和聚结剂，以进一步改性组合物和涂层的性质。当包括在内时，此类涂覆改性剂通常可以在某些实施方案中构成所述涂覆组合物的以干重计的约0.1％～约20％，在某些实施方案中涂覆组合物的以干重计的约0.1％～约10％，在某些实施方案中涂覆组合物的以干重计的约0.5％～约5％，和在某些实施方案中涂覆组合物的以干重计的约1％～约2％。

例如，可以包括非成膜润滑剂或润滑油，通过在组合物内形成微观分散相来改善涂覆组合物的可加工性。在加工过程中，施加的剪切可以将非成膜润滑剂相与涂覆组合物分离。然后，非成膜润滑剂可以迁移到模具壁以逐渐形成连续的涂层，从而降低加工设备的反压力。合适的非成膜润滑剂通常可选自任何已知的非成膜润滑剂，例如聚二甲基硅氧烷，氟聚二甲基硅氧烷和聚二甲基硅氧烷(“PDMS”)油。在某些实施方案中，非成膜润滑剂可与涂覆组合物混溶。在某些实施方案中，非成膜润滑剂不能形成干膜形式。可以理解，其他聚硅氧烷和含氟聚合物润滑剂也是合适的。

在某些实施方案中，分散剂可包含在所述的涂覆组合物中以改善组合物中颗粒和化合物的分离。合适的分散剂的实例可包括，磷酸酯和包括乙氧基硅烷、甲氧基硅烷、羟基硅烷、环氧硅烷和氨基硅烷等硅烷的钠盐。

在某些实施方案中可包括消泡剂，以在将水加入涂覆组合物中时抑制或阻止泡沫的形成。消泡剂的合适实例可包括硅系消泡剂和非硅系消泡剂。在某些实施方案中，表面活性剂也可用作消泡剂。合适的表面活性剂包括但不限于，阳离子、阴离子或非离子表面活性剂，以及脂肪酸盐。

可包括增韧剂以改善由本文所述的涂覆组合物形成的涂层的柔韧性。例如，在某些实施方案中可包括相对少量的乙烯三元共聚物以充当增韧剂。

粘合促进剂可包括在所述的涂覆组合物中，以改善涂层与制品的粘合性。通常，已知的粘合促进剂如耐热底漆，低分子量异氰酸酯分散体，酸性低聚物，硅烷粘合促进剂和环氧低聚物可以是合适的粘合促进剂。例如，在某些实施方案中，可包括乙烯丙烯酸作为粘合促进剂。可以理解，一些粘合促进剂也可称为表面改性剂。

稳定剂可以包含在涂覆组合物中，以改善由涂覆组合物形成的涂层对UV、光和热的稳定性。稳定剂还可以增加涂层的使用年限。合适的UV或光稳定剂可包括苯并三唑类、三嗪类UV吸收剂和受阻胺光稳定剂(“HALS”)化合物。合适的热稳定剂可选自4,6-双(辛基硫代甲基)-邻甲酚；二-十八烷基3,3'-硫代二丙酸酯；聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]-1,6-己烷二基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]]；苯丙酸；3,5-双(1,1-二甲基-乙基)-4-羟基-C7～C9支链烷基酯；和异十三烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯。根据某些实施方案，合适的热稳定剂可以是4,6-双(辛基硫代甲基)-邻甲酚；二-十八烷基3,3'-硫代二丙酸酯和/或聚[[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]-1,6-己烷二基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]]。

可以理解，任何已知的着色剂或颜料如炭黑，镉红，和铁蓝等也可任选地包含在涂覆组合物中，以给所得涂层提供颜色。

在某些实施方案中，可包括粘度调节剂，有时称为流变改性剂，以改变所述的涂覆组合物的流变性质。合适的粘度调节剂可包括阴离子性聚丙烯酸酯共聚物，疏水化改性的阴离子性聚丙烯酸酯共聚物，疏水化改性的乙氧基化聚氨酯，水，低挥发性有机化合物(“VOC”)溶剂和乙烯基吡咯烷酮共聚物。

可包括润湿剂以降低所述的涂覆组合物的表面张力并改善其展开性。通常，工业上已知的任何润湿剂都可以是合适的，包括改性的脂肪醇乙氧基化物，改性的聚丙烯酸酯聚合物，脂肪酸改性的聚合物和烷基聚烷氧基化物。

可以包括薄膜流平剂以减少或最小化涂层中的膜缺陷，例如皱缩、鱼眼、缩孔等。已知的薄膜流平剂可包括在所述的涂覆组合物中以使这些缺陷最小化。合适的薄膜流平剂的实例可包括邻苯二甲酸二甲基环己酯，癸二酸二丁酯，油脂化学品化合物的水分散体和聚乙烯亚胺。

在某些实施方案中，可以加入聚结剂或增稠剂以改善涂覆组合物的成膜特性。在这样的实施方案中，可以包括本领域通常已知的任何聚结剂以改善成膜。

由本文所述的涂覆组合物形成的涂层可显示出优异的机械性质。例如，由涂覆组合物形成的涂层在热老化之前和之后都可通过5英寸芯轴弯曲试验。

如本文中使用的，芯轴弯曲试验是指涂层的柔韧性试验。在芯轴弯曲试验中，将涂覆的样品围绕直径减小的圆柱形芯轴弯曲，然后观察在每个芯轴尺寸的涂层中的任何可见裂纹。可见裂纹的存在表明样品未通过。当对于确定的芯轴尺寸没有观察到可见裂纹时，样品通过芯轴弯曲试验。芯轴弯曲试验还可以评估热、UV和水老化后涂层的柔韧性。例如，0.5英寸芯轴弯曲试验是指圆柱形芯轴的直径为0.5英寸。

在某些实施方案中，由涂覆组合物形成的涂层在热老化之前和之后也都可以通过2英寸芯轴弯曲试验或0.5英寸芯轴弯曲试验。用于芯轴弯曲试验的热老化样品在90℃烘箱中老化7天或在200℃烘箱中老化7天。

可以理解，所述涂层还可以展现另外的性质。例如，涂层可以展现自愈合，自清洁，耐腐蚀性，IR反射率，发射率和防尘性。另外，在热、UV和/或水老化之后可以保持这些性质。

当包括成膜润滑剂时，由本文所述的涂覆组合物形成的涂层在热和水老化之前和之后还都可显示出优异的耐冰附着性和耐冰积聚。例如，由这种涂覆组合物形成的涂层可以在某些实施方案中显示出约350kPa以下的冰附着值；在某些实施方案中冰附着值为约250kPa以下；在某些实施方案中冰附着值为约200kPa以下；在某些实施方案中冰附着值为约180kPa以下；在某些实施方案中冰附着值为约150kPa以下。没有成膜润滑剂的涂覆组合物可以展现大于约500kPa的冰附着值。在热、水和UV老化之后，涂层可以保持这样优异的冰附着值。例如，在150℃、200℃、250℃或300℃下热老化30天后以及在90℃下水老化7天后，冰附着值可以增大约50％以下。在某些实施方案中，在这种热和水老化之后，冰附着值可以增大约100％以下。

本文使用冰附着性试验(Ice Adherence Test)评估冰附着值。冰附着性试验通过用涂覆组合物涂覆4”×4”铝板然后在涂覆板上形成3”直径×2”高的冰柱来测定冰附着值。冰附着强度是使用Instron拉力机器施加平行于涂覆板的剪切力从涂覆板移除冰柱所需的力。

在热老化冰附着性试验(Heat Aged Ice Adherence Test)中，也可以在热老化之后评估冰附着值。对于热老化冰附着性试验，将待评估的样品加热至200℃30天，然后用冰附着试验进行评估。当热老化的样品保留施涂涂层的大于50％的益处时，认为样品通过了热老化冰附着性试验。

在某些实施方案中，由包含成膜润滑剂的涂覆组合物形成的涂层可具有约50°～约150°的水接触角。在某些实施方案中，涂覆组合物可具有约80°～约140°的水接触角。可以理解，尽管约150°以上的水接触角被认为是超疏水性的，但是超疏水的接触角不必然减轻冰附着性或冰积聚。

本文所述的涂覆组合物可以使用本领域已知的技术在高速分散器(“HSD”)，球磨机，珠磨机或其他机器中生产。在某些实施方案中，HSD可用于通过缓慢一起添加并将各组分混合在一起，直至实现各组分所需的分散来制成涂覆组合物。在某些实施方案中，混合器速度可为约10转/分钟(“RPM”)以上，以实现所需的涂覆组合物。

可选择地，本文所述的一些涂覆组合物可以形成为两部分体系。在这样的实施方案中，除了硅酸盐粘结剂外的所有组分可以在第一部分中混合在一起，且硅酸盐粘结剂可以在第二部分中混合制备。就在使用之前，第一部分和第二部分可以混合在一起以形成所需的涂覆组合物。可以理解，两部分体系可以通过提供具有长保质期的即用型产品而促进涂覆组合物的分配和使用。

一旦制备了涂覆组合物，就可以将其施涂到基底上，从而给基底提供耐用的涂层。通常，任何类型的基底可用涂覆组合物涂覆，包括金属制品，例如铝、铜和钢基底，以及木材和玻璃制品。制品可以是高架导体，电力和能源设备，航空航天设备，汽车设备，热泵，冰箱，电信设备，建筑设备，混凝土或基础应用，雷达应用或海事设备。当在涂覆组合物中包含成膜润滑剂时，也可以给基底提供减轻的冰附着性和冰积聚。

在某些实施方案中，由涂覆组合物形成的涂层可涂覆在高架导体上。可以理解，涂覆组合物可以施涂到各种构造的高架导体，包括钢芯加强的铝导体(“ACSR”)电缆、铝导体钢支持(“ACSS”)电缆、铝导体复合芯(“ACCC”)电缆、全铝合金导体(“AAAC”)电缆和复合电缆。可以理解，导体中的导线可以具有各种截面形状，包括圆形和梯形形状。在某些实施方案中，当导线是梯形时，可以实现改进的冰附着值。复合芯电缆设计的实例公开在美国专利号7,015,395、7,438,971和7,752,754中，其各自通过引用并入本文中。

可以理解，在某些实施方案中，涂覆组合物可以施涂到高架导体的仅一些单独的导线上。例如，在某些实施方案中，可以涂覆高架导体的所有导线，或者可以仅涂覆选择的导线。可以理解，在时间或材料等方面，仅涂覆导体的最外侧导线可以是有利的。可选择地，涂层可仅施涂到裸露高架导体的外表面上。在一个实施方案中，可以涂覆裸导体的整个外表面，或者在其他实施方案中，可以仅涂覆裸导体的一部分。

在某些实施方案中，可任选地在施涂涂覆组合物之前制备制品。合适的制备工艺可包括化学处理，加压空气清洁，热水或蒸汽清洁，刷子清洁，热处理，喷砂，超声波，消光(deglaring)，溶剂擦拭，等离子体处理，和电晕处理等。在某些具体实施的工艺中，基底也可以或者可选择地通过喷砂而消光。可以理解，制备工艺可以在线进行或作为单独的步骤进行。然而，在某些实施方案中，由于使用甚至可以适当地粘附到未经处理的基底上的硅酸盐粘结剂，制备基底的步骤是不必要的。

在某些实施方案中，涂覆组合物可通过喷枪施涂。喷枪可以使用约10psi～约45psi的压力施涂涂覆组合物。在这样的实施方案中，喷枪喷嘴可以垂直于(例如，约90°)基底的纵向放置，以在基底上实现均匀的涂层。在某些实施方案中，可以使用两个以上的喷枪来获得更有效或均匀的涂层。涂层厚度和密度可以通过混合物粘度，喷枪压力和导体线速度来控制。在涂层施涂期间，取决于材料，基底温度可任选地保持在10℃～90℃之间。

可选地，可以通过浸渍、刷子或辊中的一种或多种将涂覆组合物施涂到制品上。在浸渍基底的实施方案中，可以将清洁和干燥的制品浸入涂覆组合物中以使该组合物完全涂覆制品。然后可将制品从涂覆组合物中取出并使其干燥。

在将涂覆组合物施涂到制品上之后，可以将制品上的涂层干燥并固化。

在某些实施方案中，涂层可以在升高的温度下干燥。在这样的实施方案中，烘箱可以加热至约250℃，或在某些实施方案中，加热至约80℃～约150℃。可以可选择地通过热空气加热，感应加热或直接火焰暴露来施加热。在这种升高的温度条件下，涂覆组合物可在某些实施方案中在约2分钟以内干燥，在某些实施方案中在约1分钟以内干燥，在某些实施方案中在约30秒～约40秒干燥，在某些实施方案中在约1秒～约30秒干燥，或在某些实施方案中在约1秒～约10秒干燥。在某些实施方案中，干燥和固化涂覆组合物的步骤之后可以接着进行另外的后固化过程。

可选择地，在某些实施方案中，涂覆组合物可在环境条件下干燥。在环境条件下，可认为涂覆组合物在某些实施方案中在约8小时以内，在某些实施方案中在约4小时以内，在某些实施方案中在约2小时以内，“指触干燥”。

可以理解，干燥和固化的过程可以以连续或间歇的方式进行。当干燥和固化过程连续进行时，基底可以退出涂覆步骤并连续进入气刀和固化过程。可选择地，在间歇方式过程中，可以使用例如燃烧过程对制品的各个部分进行固化步骤。作为高架电缆的间歇过程的说明性实例，在初始干燥和部分固化之后，可以将涂覆的电缆缠绕在线轴上，随后可以将线轴转移到诸如烘箱等的固化过程中。在连续生产中，在连续转移通过在某些实施方案中加热至约50℃～约250℃、在某些实施方案中在约80℃～约150℃的加热的烘箱在某些实施方案中约0.1小时～约24小时和在某些实施方案中约1分钟～约2分钟之后，而可以将导体缠绕在线轴上。这种涂覆过程可以可选择地在环境条件下进行。

可以理解，涂覆组合物也可以用于已经安装并且目前在使用中的高架导体，包括预先悬架的高架导体。在某些实例中，现有导体可以使用用于自动或半自动涂覆的机器人系统涂覆。自动系统以包括以下步骤的三个步骤运行：(1)清洁导体表面；(2)在导体表面施涂涂层；和(3)干燥涂层。可以理解，某些步骤，例如清洁和干燥步骤，可以是任选的。

可以进一步理解的是，涂覆组合物也可以用于高架传输线配件，包括例如变压器，绝热体，闭端(dead-ends)/终端(termination)产品，拼接处(splice)/接头，产品，悬挂和支撑产品，移动控制/振动产品“阻尼器”，拉线装配产品(guying products)，野生动物保护和威慑产品，导体和压缩配件修理部件，变电站产品，夹具和其他输配配件。这样的产品可以从各种制造商处商购获得，包括俄亥俄州克利夫兰的Preformed Line Products(PLP)和南卡罗来纳州邓肯市的AFL。在这样的实施方案中，涂层可以在生产或储存配件的工厂施涂，或在安装之前在现场施涂。在其他实施方案中，涂层可以施涂于预先安装的配件。

实施例

表1描述了当施涂于基底且固化时展现减轻的冰附着性和冰积聚的实施例涂覆组合物。每个实施例形成为两部分组成，其中硅酸盐粘结剂与剩余的组分分开制备。对于每个实施例，全部组分以干重百分比计列出，且全部填充剂通过用硅烷处理剂进行处理而疏水化改性。表1进一步包括每个实施例组合物的冰附着强度。

比较实施例1具有1μm～1,000μm的平均填充剂粒度，比较实施例2具有1μm～20μm的平均填充剂粒度，发明实施例3具有1μm～20μm的平均填充剂粒度，且发明实施例4具有1μm～50μm的平均填充剂粒度。

表1

如由表1所示的，发明实施例2和3，包含疏水性聚合物分散体和具有较小平均粒度和低介电常数的疏水性填充剂颗粒，与比较实施例1和2相比，展现了很大地减轻的冰附着值。

如本文中使用的，除非另有说明，否则所有百分比(％)均为总组成的以干重计的百分比，也表示为重量/重量％，％(w/w)，w/w，w/w％，或简单的％。此外，如本文中使用的，术语“湿”是指涂覆组合物在分散介质(例如水)中的相对百分比；“干”是指在加入分散介质之前干涂覆组合物的相对百分比。换句话说，干百分比是在不考虑分散介质的情况下存在的那些。湿混合物是指添加有分散介质的涂覆组合物。“湿重百分比”等是湿混合物中的重量；“干重百分比”等是没有分散介质的干组合物中的重量百分比。除非另有说明，否则本文使用的百分比(％)是基于总组成的重量的干重百分比。

本文公开的尺寸和值不应理解为严格限于所述的精确数值。而是，除非另有指明，否则每个这样的尺寸旨在表示所述值和该值周围的功能等效范围。

应该理解的是，本说明书全篇中给出的每个最大数值限制包括每个较低的数值限制，如同这些较低的数值限制在本文中明确写出一样。本说明书全篇中给出的每个最小数值限制将包括每个较高的数值限制，如同这样的较高数值限制在本文中明确写出一样。本说明书全篇中给出的每个数值范围将包括落入这样较宽的数值范围内的每个较窄的数值范围，如同这样较窄的数值范围都在本文中明确写出一样。

除非明确排除或另外限制，否则本文引用的每篇文献，包括任何交叉引用的或相关的专利或申请，在此均通过引用以其全部内容并入本文中。任何文件的引用并不是承认，它是关于本文公开或要求保护的任意发明的现有技术，或者其单独、或以与任意其他一篇参考文献或多篇参考文献的任意组合教导、暗示或公开任意此类发明。此外，就本文献中术语的任何含义或定义与通过引用并入的文献中的相同术语的任何含义或定义相冲突时，在文献中指定该术语的含义或定义应当是主导的。

出于说明的目的，已经呈现了前述实施方案和实施例的描述。其并非旨在穷举或限制于所描述的形式。鉴于上述教导，许多修改是可行的。已经讨论了这些修改中的一些，并且本领域技术人员将理解其他修改。选择和描述实施方案是为了说明各种实施方案。当然，范围不限于本文所述的实施例或实施方案，而是可以由本领域普通技术人员用于任何数量的申请和等同的文章中。更准确地说，特此意图由所附权利要求限定范围。

Claims (20)

1.一种涂覆组合物，其包括：

硅酸盐粘结剂；

平均粒度为约20μm以下和介电常数为约20以下的疏水化改性的填充剂；

包括疏水性聚合物分散体的成膜润滑剂；和

包括氢氧化镁和氧化镁中的一种或多种的交联剂。

2.根据权利要求1所述的涂覆组合物，其中所述硅酸盐粘结剂包括碱金属硅酸盐。

3.根据权利要求2所述的涂覆组合物，其中所述碱金属硅酸盐包括硅酸钾、硅酸钠、硅酸锂和硅酸钙中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的涂覆组合物，其中所述疏水化改性的填充剂包括疏水化改性的金属氧化物。

5.根据权利要求4所述的涂覆组合物，其中所述疏水化改性的金属氧化物包括氧化铝、二氧化硅、硅酸镁、碳化硅、煅烧粘土、二氧化锆、和硅酸锆中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的涂覆组合物，其中所述疏水化改性的金属氧化物通过硅烷化合物疏水化改性，所述硅烷化合物包括辛基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷和二甲基二氯硅烷中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的涂覆组合物，其中所述疏水性聚合物分散体包含丙烯酸类树脂分散体、聚氨酯树脂分散体和有机硅树脂分散体中的一种或多种。

8.根据权利要求7所述的涂覆组合物，其中所述丙烯酸类树脂分散体、所述聚氨酯树脂分散体和所述有机硅树脂分散体各自通过反应性官能性的硅氧烷中间物而疏水化改性。

9.根据权利要求1所述的涂覆组合物，其还包含水。

10.根据权利要求1所述的涂覆组合物，其包括以干重计的：

约10％～约50％的所述硅酸盐粘结剂；

约30％～约70％的所述硅烷改性填充剂；

约5％～约30％的所述成膜润滑剂；和

约2％～约20％的所述交联剂。

11.根据权利要求1所述的涂覆组合物，其具有两部分；

其中第一部分包含所述硅烷改性填充剂、所述成膜润滑剂和所述交联剂；和

其中第二部分包含所述硅酸盐粘结剂。

12.一种高架导体，其包括基本上涂覆有由根据权利要求1所述的涂覆组合物形成的涂层的裸导体。

13.根据权利要求12所述的高架导体，其通过0.5英寸芯轴弯曲试验。

14.根据权利要求12所述的高架导体，其在200℃下热老化7天后通过0.5英寸芯轴弯曲试验。

15.根据权利要求12所述的高架导体，在依照ANSI C119.4-2004测试时与所述裸导体相比在约5℃或更冷时操作。

16.根据权利要求12所述的高架导体，其中根据冰附着性试验冰以约140kPa以下的力附着。

17.根据权利要求12所述的高架导体，其显示约50°～约140°的水接触角。

18.根据权利要求12所述的高架导体，其显示，与未老化的涂覆的高架导体的冰附着强度相比，在约90℃下水老化7天后的冰附着强度增大约50％以下。

19.根据权利要求12所述的高架导体，其显示，与未老化的涂覆的高架导体的冰附着强度相比，在约200℃下热老化30天后的冰附着强度增大约50％以下。

20.一种制品，其包括基本上涂覆有由根据权利要求1所述的涂覆组合物形成的涂层的基底。