CN109130041A - 一种防覆冰膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种防覆冰膜及其制备方法，制备方法包括：将金属板的表面擦洗干净，晾干；将金属板的表面用酸液或碱液刻蚀；冲洗刻蚀后的金属板的表面，晾干；将低表面能材料涂覆在金属板的表面，固化得到防覆冰膜。本发明的防覆冰膜具有优越的疏水性能，可以达到很好的防冰效果。此外，本发明采用的方法简单，易于操作和推广，且成本低效果显著，并且能赋予防覆冰膜表面优异的防覆冰性能。

Description

一种防覆冰膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种防覆冰膜，更具体地，涉及一种防覆冰膜及其制备方法。
背景技术
覆冰是自然界十分普遍的现象，但是会对生产和生活带来极大的不便，如会导致输电线路中断、铁路运输受阻，甚至可能造成输电线路瘫痪等，威胁生命财产安全，影响人们的正常生活。
为了克服结冰危害，人们采取了很多办法。最为常见的是机械法、热力法以及喷洒防冻液，但这些方法成本高、耗能高、工作强度大、效率低且会给环境带来污染。
发明内容
本发明提供了具有良好疏水性的防覆冰膜，并且其制备方法简单，易于操作和推广，且成本低效果显著。
本发明提供了一种制备防覆冰膜的方法，包括：将金属板的表面擦洗干净，晾干；将所述金属板的表面用酸液或碱液刻蚀；冲洗刻蚀后的金属板的表面，晾干；将膜材料涂覆在所述金属板的表面，固化得到所述防覆冰膜。
在上述方法中，所述酸液包括pH值在2～5之间的盐酸溶液、硫酸溶液和氢氟酸溶液中的一种或多种。
在上述方法中，所述碱液包括pH值在9～13之间的氨水溶液、氢氧化钠溶液和氢氧化钾溶液中的一种或多种。
在上述方法中，所述刻蚀的时间为5～20分钟。
在上述方法中，将金属板的表面擦洗干净包括用无水乙醇擦洗所述金属板的表面。
在上述方法中，冲洗刻蚀后的金属板的表面包括用大量清水冲洗刻蚀后的金属板的表面。
在上述方法中，所述膜材料包括硅橡胶、氟碳树脂和氟硅橡胶中的一种或多种。
在上述方法中，所述固化包括在60℃～100℃的烘箱中固化45～75分钟。
在上述方法中，还包括：将所述防覆冰膜从所述金属板剥离。
本发明还提供了通过上述方法制备的防覆冰膜。
本发明通过选择酸液或碱液的合适的pH值以及合适的刻蚀时间，可以使涂覆在金属板表面的低表面能材料的表面形成微纳结构，从而使由该低表面能材料形成的防覆冰膜具有优越的疏水性能。本发明的方法制备的防覆冰膜的水接触角可以达到130度以上，而冰粘附强度在35kPa以下，这样的防覆冰膜可以达到很好的防冰的效果。此外，本发明采用的方法简单，易于操作和推广，且成本低效果显著，并且能赋予防覆冰膜表面优异的防覆冰性能。
附图说明
图1示出了本发明的处于制备过程中的防覆冰膜的示意图，其中，1为金属板，2为低表面能材料，金属板1被刻蚀后其表面带有微结构，在其表面涂覆低表面能材料2，然后固化，之后将固化得到的防覆冰薄膜剥离。
具体实施方式
下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
本发明提供了一种制备防覆冰膜的方法，该防覆冰膜包括具有增强的疏水性的表面。本发明的制备方法通常包括以下步骤：将金属板表面用无水乙醇擦洗干净，自然晾干，金属板包括覆铜板、铜板、铁板、铝板等；将金属板表面用酸液或碱液(或分别用酸液或碱液连续处理)刻蚀；将刻蚀后的金属板表面用大量清水冲洗，擦干或晾干；将低表面能材料(即膜材料)涂覆在金属板表面，低表面能材料(即膜材料)包括硅橡胶、氟碳树脂和氟硅橡胶中的一种或多种，涂覆可以通过涂抹仪进行；将涂覆有低表面能材料的金属板放入烘箱，使低表面能材料固化成防覆冰膜，当然，也可以采用其他固化方法，例如，在室温下固化；将防覆冰膜从金属板表面剥离，防覆冰膜的与金属板接触的一面即具有超疏水性能。
本发明低表面能材料能显著降低冰对基材表面的附着力，达到易于除冰的效果，通过选择酸液或碱液的合适的pH值以及合适的刻蚀时间，可以使涂覆在金属板表面的低表面能材料的表面形成微纳结构，从而使由该低表面能材料形成的防覆冰膜具有优越的疏水性能。
在刻蚀过程中，刻蚀用的酸液pH值为2～5之间，碱液pH值为9～13之间，酸洗或碱洗时间5-20分钟。酸液可以包括盐酸、硫酸和氢氟酸的一种或多种。碱液可以包括氨水、氢氧化钠和氢氧化钾等。
低表面能材料固化成膜通常为常压，温度随具体情况不同而不同。最后，利用接触角测试仪通过本领域常用的悬滴法(测试液滴5μL)测量防覆冰膜的水接触角，并且利用推拉力计测量防覆冰膜的冰粘附强度。
本发明的防覆冰膜可以用于飞机的机翼、进气道、垂尾、平尾以及风力发电中的风机叶片等。
下面结合具体的实施例进行描述。
实施例1
将覆铜板表面用无水乙醇擦洗干净，自然晾干；将覆铜板表面用pH值为3的酸液洗10分钟，用大量清水冲洗表面，自然晾干；将硅橡胶涂覆在覆铜板表面；在80℃烘箱中固化60分钟，将膜揭下，即得防覆冰膜。测得防覆冰膜的水接触角为135度。冰粘附强度为35kPa。
实施例2
将覆铜板表面用无水乙醇擦洗干净，自然晾干；将覆铜板表面用pH值为3的盐酸溶液洗10分钟，用大量清水冲洗表面，自然晾干；将硅橡胶涂覆在覆铜板表面；在80℃烘箱中固化50分钟，将膜揭下，即得防覆冰膜。测得防覆冰膜的水接触角为135度，冰粘附强度为35kPa。
实施例3
将铜板表面用无水乙醇擦洗干净，自然晾干；将铜板表面用pH值为4的硫酸溶液洗5分钟，用大量清水冲洗表面，自然晾干；将氟碳树脂涂覆在铜板表面；在60℃烘箱中固化45分钟，将膜揭下，即得防覆冰膜。测得防覆冰膜的水接触角为134度，冰粘附强度为33kPa。
实施例4
将铁板表面用无水乙醇擦洗干净，自然晾干；将铁板表面用pH值为2的氢氟酸溶液洗15分钟，用大量清水冲洗表面，自然晾干；将氟硅橡胶涂覆在铁板表面；在90℃烘箱中固化50分钟，将膜揭下，即得防覆冰膜。测得防覆冰膜的水接触角为130度，冰粘附强度为35kPa。
实施例5
将铝板表面用无水乙醇擦洗干净，自然晾干；将铁板表面用pH值为5的盐酸溶液洗20分钟，用大量清水冲洗表面，自然晾干；将氟硅橡胶涂覆在铝板表面；在100℃烘箱中固化65分钟，将膜揭下，即得防覆冰膜。测得防覆冰膜的水接触角为136度，冰粘附强度为31kPa。
实施例6
将铜板表面用无水乙醇擦洗干净，自然晾干；将铜板表面用pH值为9的氨水溶液洗15分钟，用大量清水冲洗表面，自然晾干；将氟碳树脂涂覆在铜板表面；在70℃烘箱中固化75分钟，将膜揭下，即得防覆冰膜。测得防覆冰膜的水接触角为132度，冰粘附强度为34kPa。
实施例7
将铁板表面用无水乙醇擦洗干净，自然晾干；将铁板表面用pH值为11的氢氧化钠溶液洗10分钟，用大量清水冲洗表面，自然晾干；将硅橡胶涂覆在铁板表面；在75℃烘箱中固化70分钟，将膜揭下，即得防覆冰膜。测得防覆冰膜的水接触角为130度，冰粘附强度为35kPa。
实施例8
将铝板表面用无水乙醇擦洗干净，自然晾干；将铁板表面用pH值为13的氢氧化钾溶液洗20分钟，用大量清水冲洗表面，自然晾干；将重量份相同的氟硅橡胶和氟硅橡胶的混合物涂覆在铝板表面；在90℃烘箱中固化60分钟，将膜揭下，即得防覆冰膜。测得防覆冰膜的水接触角为130度，冰粘附强度为28kPa。
下表1示出了以上实施例的水接触角和冰粘度强度的结果。
表1
水接触角(度) 冰粘附强度(kPa)
实施例1 135 35
实施例2 135 35
实施例3 134 33
实施例4 130 35
实施例5 136 31
实施例6 132 34
实施例7 130 35
实施例8 130 28
由上可知，通过本申请的方法获得的防覆冰膜的水接触角在130度以上，而冰粘附强度在35kPa以下，这样的防覆冰膜可以达到很好的防冰的效果。此外，本申请采用的方法简单，易于操作和推广，成本低，并且能赋予防覆冰膜表面优异的防覆冰性能。
本领域技术人员应理解，以上实施例仅是示例性实施例，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行多种变化、替换以及改变。

Claims (10)

1.一种制备防覆冰膜的方法，其特征在于，包括：
将金属板的表面擦洗干净，晾干；
将所述金属板的表面用酸液或碱液刻蚀；
冲洗刻蚀后的金属板的表面，晾干；
将膜材料涂覆在所述金属板的表面，固化得到所述防覆冰膜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述酸液包括pH值在2～5之间的盐酸溶液、硫酸溶液和氢氟酸溶液中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱液包括pH值在9～13之间的氨水溶液、氢氧化钠溶液和氢氧化钾溶液中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刻蚀的时间为5～20分钟。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将金属板的表面擦洗干净包括用无水乙醇擦洗所述金属板的表面。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，冲洗刻蚀后的金属板的表面包括用大量清水冲洗刻蚀后的金属板的表面。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述膜材料包括硅橡胶、氟碳树脂和氟硅橡胶中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固化包括在60℃～100℃的烘箱中固化45～75分钟。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：将所述防覆冰膜从所述金属板剥离。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法制备的防覆冰膜。
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