CN110804395B - 一种防覆冰涂料、防覆冰材料及其制备方法 - Google Patents

一种防覆冰涂料、防覆冰材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110804395B
CN110804395B CN201911108251.0A CN201911108251A CN110804395B CN 110804395 B CN110804395 B CN 110804395B CN 201911108251 A CN201911108251 A CN 201911108251A CN 110804395 B CN110804395 B CN 110804395B
Authority
CN
China
Prior art keywords
icing
coating
hydrophobic
ice
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911108251.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110804395A (zh
Inventor
蒋果
胡锦欢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN201911108251.0A priority Critical patent/CN110804395B/zh
Publication of CN110804395A publication Critical patent/CN110804395A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110804395B publication Critical patent/CN110804395B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04—Polysiloxanes
    • C09D183/08—Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen, and oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D1/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D4/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on organic non-macromolecular compounds having at least one polymerisable carbon-to-carbon unsaturated bond ; Coating compositions, based on monomers of macromolecular compounds of groups C09D183/00 - C09D183/16
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/70—Additives characterised by shape, e.g. fibres, flakes or microspheres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/18—Materials not provided for elsewhere for application to surfaces to minimize adherence of ice, mist or water thereto; Thawing or antifreeze materials for application to surfaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04—Polysiloxanes
    • C08G77/22—Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen
    • C08G77/24—Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen halogen-containing groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2323/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2323/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2323/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08J2323/06—Polyethene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2323/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2323/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2323/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08J2323/08—Copolymers of ethene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2483/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Derivatives of such polymers
    • C08J2483/04—Polysiloxanes
    • C08J2483/08—Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen, and oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/003—Additives being defined by their diameter
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/005—Additives being defined by their particle size in general
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/22—Expanded, porous or hollow particles
    • C08K7/24—Expanded, porous or hollow particles inorganic
    • C08K7/26—Silicon- containing compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Materials Applied To Surfaces To Minimize Adherence Of Mist Or Water (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

本发明属于材料表面工程技术领域，涉及一种防覆冰涂料、防覆冰材料及其制备方法。所述防覆冰材料的制备方法，包括如下步骤：将基体材料置于碘蒸气中进行吸附处理，然后将所述防覆冰涂料喷涂在经过吸附处理后的基体材料上，烘干后即制备得到所述防覆冰材料。本发明首次将碘的光热效应引入到防覆冰领域中，用碘蒸汽处理后的基材具有优异的光热特性，在近红外光(700‑1100nm)的照射下能够迅速升温发热，使得表面的冰层逐渐融化，再由于表面的粗糙结构的拒水特性使得半融化状态的冰水混合物能够容易的从表面滑落，实现主动光热除冰和被动防冰相结合，提高防覆冰效率。

Description

一种防覆冰涂料、防覆冰材料及其制备方法
技术领域
本发明属于材料表面工程技术领域，涉及一种防覆冰涂料、防覆冰材料及其制备方法。
背景技术
在寒冷地带，冰在物体上的形成和积累是随处可见的自然现象，但是这种自然现象给我们的生活也带来了严重的影响，比如路面、输电线路、飞机、光学元件等的结冰给我们带来的不便。因此，在这些领域，我们不得不研究如何减少冰的形成或使得冰在这些表面更容易除去，以减轻结冰带来的负面影响。现实生活中有许多防冰措施，主要分为主动除冰和被动防冰。
将超疏水材料应用于防冰已经被广泛的报道，涂层的超疏水特性可以通过液滴滚落或液滴弹跳，从而减少水在表面上停留的可能，同时在冰形成后由于较小的冰-固接触面积使得冰更容易从表面上脱落，这些都得益于超疏水涂层上的粗糙结构与低表面能性质。然而，往往在极其寒冷的真实环境条件下，随着时间的延长，水分很容易在粗糙结构的内部凝结成冰，进而冰会从基体底部沿着粗糙结构慢慢的生长，当粗糙结构被冰充满的时候，相当于一层冰层在表面产生，表面粗糙度会明显降低，不仅影响了其超疏水特性同时也降低涂层对冰的抵抗性。当结冰发生在粗糙结构之间时，冰与表面粗糙结构会紧密的结合，随着时间的增加，当冰的堆积达到一定重量时，超疏水表面的冰可能会因重力作用而自由滑落，表面的涂层也由于冰与粗糙结构的紧密凝结而发生脱落，久而久之，表面的涂层随着不断覆冰-冰脱落循环，将会受到严重的损耗，超疏水特性减弱，其防覆冰效率也大大降低。因此，将主动除冰和被动防冰相结合成为了目前研究的热点，例如文献Integration ofSelf-Lubrication and Near-Infrared Photothermogenesis for Excellent Anti-Icing/Deicing Performance,Adv.Funct.Mater 25(2015)4237-4245、Passive Anti-Icing and Active Deicing Films,ACS Appl.Mater.Interfaces 8(2016)14169-14173和Superhydrophobic SiC/CNTs Coatings with Photothermal Deicing and PassiveAnti-Icing Properties,ACS Appl.Mater.Interfaces 10(2018)36505-36511，但是这些研究中的光热涂层均会在使用过程中发生不同程度的损耗，直接影响其光热转化效率，进而减小了光热除冰效率。而目前为止的研究中，还未有研究通过对基体本身处理从而使其具备光热特性的，此方法能够避免发生涂层损耗而光热减弱的现象。因此，制备光热除冰的防覆冰涂层的技术仍有待改进。
发明内容
基于上述现有技术的不足，本发明的首要目的在于提供一种防覆冰涂料。
本发明的另一目的在于提供一种防覆冰材料，所述防覆冰材料表面喷涂有所述防覆冰涂料。
本发明的再一目的在于提供上述防覆冰材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种防覆冰涂料的制备方法，包括如下步骤：将疏水型气相二氧化硅和碳化硅加入到乙醇中，再加入粘结剂和疏水改性剂，分散后得到悬浊液，即所述的防覆冰涂料。
优选的，所述碳化硅与疏水型气相二氧化硅的质量比为0.25～1.5:1。
优选的，所述乙醇：疏水型气相二氧化硅和碳化硅的总质量比为25～50:1。
优选的，所述乙醇与粘结剂的质量比为8～13:1。
优选的，所述乙醇与疏水改性剂的质量比为50～155:1。
优选的，所述疏水型气相二氧化硅的粒径为7～40nm。
优选的，所述碳化硅的粒径为200～3000目。
优选的，所述加入粘结剂和疏水改性剂后，再加入冰醋酸调节pH＝3～5。
优选的，所述粘结剂为丙烯酸酯类化合物或正硅酸乙酯。
优选的，所述疏水改性剂为长氟碳链硅烷，其结构式如下：
Figure BDA0002271954970000021
其中，m＝11～17，n＝1～3，i＝3～7。
优选的，所述长氟碳链硅烷为全氟癸基三甲氧基硅烷
优选的，所述分散为超声分散。
上述一种防覆冰涂料的制备方法制备得到的防覆冰涂料。
一种防覆冰材料的制备方法，包括如下步骤：将基体材料置于碘蒸气中进行吸附处理，然后将所述防覆冰涂料喷涂在经过吸附处理后的基体材料上，烘干后即制备得到所述防覆冰材料。
优选的，所述基体材料为高分子材料。
优选的，所述高分子材料为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、高密度聚乙烯(HDPE)和聚丙烯(PP)中的一种。
优选的，所述吸附处理的时间为1～5h，更优选为2h。
优选的，所述喷涂为使用喷枪进行喷涂，所述喷枪的压力为2～3bar，喷嘴直径为2mm。
上述一种防覆冰材料的制备方法制备得到的防覆冰材料。
本申请的原理如下：
碘固体在其升华温度以上会直接由固体变为气体，从而通过化学吸附于高分子基体表面和内部，从而使得基体具有的光热特性。再利用具有微米级的碳化硅，纳米球形二氧化硅，共同构建多尺度结构。将乙醇作为溶液，氟硅烷作为疏水改性剂，利用超声分散使两种颗粒在溶液中均匀分散，并加入正硅酸乙酯作为粘结剂，继续超声分散使其在溶液中水解而发挥作用。通过超声分散，具有较小尺寸的球形二氧化硅，包裹在大尺寸的碳化硅表面，而粘结剂提高了二者之间的粘附力。纳米的球形二氧化硅在碳化硅表面可以增强涂层的拒水性，使水滴更容易从表面滚落，也使得水滴在表面有更高的接触角，形成Baxter-Cassie状态，而片状的碳化硅之间相互堆叠，通过控制其用量，可以使其在表面形成较为均匀的孔洞和间隙，从而有助于俘获空气层，减小固液接触面积，一方面提高了静态水接触角，降低冰粘附力，而另一方面则减小了热传导速率，从而延缓了结冰过程。而基体本身具有的光热特性可以使得表面在近红外光(700～1100nm)照射下迅速升温，加快表面冰层融化，从而提高防覆冰效率的同时，还减少了冰层直接脱落对涂层表面结构的损伤。本发明结合超疏水涂层的被动防冰和具有光热特性碘掺杂基体的主动除冰，进而大大提高了防覆冰效率。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
(1)本发明工艺简单、设备普通、可用于大面积施工、成本低廉。
(2)本发明的基体经碘蒸汽处理后，使基体吸附碘单质而具有光热特性，随后使用喷涂法将球形纳米二氧化硅和片状微米级碳化硅喷涂于上述经前处理后的基体上，并使用正硅酸乙酯作为粘结剂改善颗粒与表面之间的粘附性。此涂层的光热特性来源于基体本身，而不是颗粒，从而避免了由于颗粒在涂层表面使用过程中的损耗而带来的光热特性减弱的问题。
(3)本发明将光热主动除冰与超疏水性被动防冰共同结合，大大提高了防覆冰效率和光热特性的耐用性。
附图说明
图1为实施例2制备得到的防覆冰材料的具有涂料面的扫描电镜图。
图2为实施例1～3所得的防覆冰材料与EVA-I2基体的结冰延迟时间对比图。
图3为实施例的测定冰粘附力设备示意图，其中1为计算机显示端，2为控制器控制端，3为高低温试验箱，4为拉力传感器，5为冰柱，6为电动平移台，7为待测样品。
图4为实施例1～3所得的防覆冰材料与EVA-I2基体的冰粘附强度对比图。
图5为本发明的防覆冰机理示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
以下实施例涉及的测试条件如下：表面静态水接触角和动态滚动角由微接触角测量仪测得；防覆冰性能由两个指标进行评价，分别是结冰延迟时间和冰粘附力，其中结冰延迟时间为水滴由液相状态完全冻结转化为固相状态所经历的时间，由高速摄像机记录得到，冰粘附力则通过电动平移台和力传感器，通过推杆将冻结一定时间的冰柱推断所需要的最大推力，以上两个测试过程均在高低温湿热交变试验箱中进行，控制温度-30℃，湿度30％。
实施例1
一种防覆冰涂料，其制备方法如下：
取疏水型气相二氧化硅(SiO2，上海阿拉丁生化科技股份有限公司，粒径：7～40纳米，纯度：99.8％)400毫克，碳化硅微粉(SiC，山东金蒙新材料公司生产，2000目，纯度：95％)100毫克，加入到30毫升无水乙醇中，量取正硅酸乙酯(上海麦克林生物化学公司生产，纯度：98％)3毫升，全氟癸基三甲氧基硅烷(上海麦克林生物化学公司生产，纯度：97％)100微升加入到上述无水乙醇中，加入冰醋酸调节pH为3～5(调节pH的目的是为了使全氟癸基三甲氧基硅烷水解更加充分)，超声分散30min得到的悬浊液，即所述的防覆冰涂料。
一种防覆冰材料，其制备方法如下：
(1)称取单质碘(I2，西安天茂化工有限公司，纯度：99.8％)2克于方形坩埚内，将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA，法国阿科玛公司生产，牌号EMB01027A)作为基材，置于方形坩埚上部，密封处理后放入120℃鼓风干燥箱，吸附处理2小时。随后用无水乙醇对基体进行超声清洗30分钟，烘干备用，此时的基体称作EVA-I2基体；
(2)用喷枪(马斯特公司，喷嘴口径：2.0mm，出口压力：3bar)将所制得的防覆冰涂料垂直喷在EVA-I2基体上，在50℃鼓风干燥箱内烘干1小时，即制备得到所述防覆冰材料。喷嘴和EVA-I2基体的距离为15cm。
实施例1得到的防覆冰材料、EVA-I2基体和纯EVA基体的润湿特性、防覆冰性能和光热性能测试数据如下表1所示，“纯EVA基体”表示未经I2处理，但喷涂了防覆冰涂料的基体，其喷涂操作的各项参数同实施例1。
光热性能测试过程为：利用近红外光发生器(808nm，1W/cm2)对待测样品表面进行照射，用红外热成像仪测试在10秒时表面的温度，待测样品的表面初始温度为35℃。
表1润湿特性、防覆冰性能和光热性能测试结果一览表
Figure BDA0002271954970000051
实施例2
一种防覆冰涂料，其制备方法如下：
取疏水型气相二氧化硅(SiO2，上海阿拉丁生化科技股份有限公司，粒径：7～40纳米，纯度：99.8％)400毫克，碳化硅微粉(SiC，山东金蒙新材料公司生产，2000目，纯度：95％)200毫克，加入到30毫升无水乙醇中，量取正硅酸乙酯(上海麦克林生物化学公司生产，纯度：98％)3毫升，全氟癸基三甲氧基硅烷(上海麦克林生物化学公司生产，纯度：97％)100微升加入到上述无水乙醇中，加入冰醋酸调节pH值为3～5，超声分散30min得到的悬浊液，即所述的防覆冰涂料。
一种防覆冰材料，其制备方法如下：
(1)同实施例1步骤相同，得到EVA-I2基体；
(2)用喷枪(马斯特公司，喷嘴口径：2.0mm，出口压力：3bar)将所制得的防覆冰涂料垂直喷在EVA-I2基体上，在50℃鼓风干燥箱内烘干1小时，即制备得到所述防覆冰材料。喷嘴和EVA-I2基体的距离为15cm。
实施例2得到的防覆冰材料和EVA-I2基体的润湿特性、防覆冰性能和光热性能测试数据如下表2所示。
光热性能测试过程为：利用近红外光发生器(808nm，1W/cm2)对待测样品表面进行照射，用红外热成像仪测试在10秒时表面的温度，待测样品的表面初始温度为35℃。
表2润湿特性、防覆冰性能和光热性能测试结果一览表
Figure BDA0002271954970000061
实施例3
一种防覆冰涂料，其制备方法如下：
取疏水型气相二氧化硅(SiO2，上海阿拉丁生化科技股份有限公司，粒径：7～40纳米，纯度：99.8％)400毫克，碳化硅微粉(SiC，山东金蒙新材料公司生产，2000目，纯度：95％)600毫克，加入到30毫升无水乙醇中，量取正硅酸乙酯(上海麦克林生物化学公司生产，纯度：98％)3毫升，全氟癸基三甲氧基硅烷(上海麦克林生物化学公司生产，纯度：97％)100微升加入到上述无水乙醇中，加入冰醋酸调节pH值为3～5，超声分散30min得到的悬浊液，即所述的防覆冰涂料。
一种防覆冰材料，其制备方法如下：
(1)同实施例1步骤相同，得到EVA-I2基体；
(2)用喷枪(马斯特公司，喷嘴口径：2.0mm，出口压力：3bar)将所制得的防覆冰涂料垂直喷在EVA-I2基体上，在50℃鼓风干燥箱内烘干1小时，即制备得到所述防覆冰材料。喷嘴和EVA-I2基体的距离为15cm。
实施例3得到的防覆冰材料和EVA-I2基体的润湿特性、防覆冰性能和光热性能测试数据如下表3所示。
光热性能测试过程为：利用近红外光发生器(808nm，1W/cm2)对待测样品表面进行照射，用红外热成像仪测试在10秒时表面的温度，待测样品的表面初始温度为35℃。
表3润湿特性、防覆冰性能和光热性能测试结果一览表
Figure BDA0002271954970000071
由表1～3可得：本发明制备的防覆冰材料具有优异的超疏水性能，静态水接触角均高达150°以上，滚动角低至10°以下，其结冰延迟时间大幅度提高，延迟结冰达6倍，并且冰粘附强度显著降低，另外具有非常高的光热转化效率，在低功率的近红外光的照射下，纯EVA基体(未经I2处理，但喷涂了防覆冰涂料的基体)表面温度10s内仅为35.6℃，相较于室温略有升高，而经I2处理基体表面温度在10s内达到了212.2℃，有大幅度的提升。综上所述，本发明所述的防覆冰材料具有优异的超疏水被动防冰以及光热除冰性能。
实施例4
一种防覆冰涂料，制备方法同实施例1。
一种防覆冰材料，其制备方法如下：
(1)称取单质碘(I2，西安天茂化工有限公司，纯度：99.8％)2克于方形坩埚内，将高密度聚乙烯(HDPE，购于中国石油化工股份有限公司茂名分公司)作为基材，置于方形坩埚上部，密封处理后放入120℃鼓风干燥箱，吸附处理2小时。随后用无水乙醇对基体进行超声清洗30分钟，烘干备用，此时的基体称作EVA-I2基体；
(2)用喷枪(马斯特公司，喷嘴口径：2.0mm，出口压力：3bar)将所制得的防覆冰涂料垂直喷在EVA-I2基体上，在50℃鼓风干燥箱内烘干1小时，即制备得到所述防覆冰材料。喷嘴和EVA-I2基体的距离为15cm。
实施例4所述防覆冰材料的光热性能测试性能为：在26.5℃的室温下，利用近红外光发生器(808nm，1W/cm2)对防覆冰材料表面进行照射，用红外热成像仪测试在10秒时表面的温度为112℃。
实施例5
一种防覆冰涂料，制备方法同实施例1。
一种防覆冰材料，其制备方法如下：
(1)称取单质碘(I2，西安天茂化工有限公司，纯度：99.8％)2克于方形坩埚内，将聚丙烯(PP，购于中国石油化工股份有限公司广州分公司)作为基材，置于方形坩埚上部，密封处理后放入120℃鼓风干燥箱，吸附处理2小时。随后用无水乙醇对基体进行超声清洗30分钟，烘干备用，此时的基体称作EVA-I2基体；
(2)用喷枪(马斯特公司，喷嘴口径：2.0mm，出口压力：3bar)将所制得的防覆冰涂料垂直喷在EVA-I2基体上，在50℃鼓风干燥箱内烘干1小时，即制备得到所述防覆冰材料。喷嘴和EVA-I2基体的距离为15cm。
实施例5所述防覆冰材料的光热性能测试性能为：在26.5℃的室温下，利用近红外光发生器(808nm，1W/cm2)对防覆冰材料表面进行照射，用红外热成像仪测试在10秒时表面的温度为167℃。
图1为实施例2制备得到的防覆冰材料的具有涂料面的扫描电镜图，由图中可以看出：SiO2与SiC均匀的堆叠在一起，形成了具有一定体积的空隙，能够俘获空气层，可以降低热传递，从而延迟了结冰过程。
图2为实施例1～3所得的防覆冰材料与EVA-I2基体的结冰延迟时间对比图，由图中可以看出：未喷涂超疏水涂层的EVA-I2基体经过29s就发生了结冰，而实例1～3为喷涂了超疏水涂层的表面，其结冰延迟时间增加了4倍，其中实例3结冰时间为226s，为无涂层基体的7倍。说明超疏水涂层具有延迟结冰的作用。
图4为实施例1～3所得的防覆冰材料与EVA-I2基体的冰粘附强度对比图，由图中可以看出：未喷涂超疏水涂层的EVA-I2基体冰粘附强度高达52.17kPa，而实例1～3为喷涂了超疏水涂层的表面，其冰粘附强度大大降低，其中实例2降低为无涂层基体的1/10。说明超疏水涂层具有降低冰粘附的作用。
不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种防覆冰材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将基体材料置于碘蒸气中进行吸附处理，然后将防覆冰涂料喷涂在经过吸附处理后的基体材料上，烘干后即制备得到所述防覆冰材料；所述基体材料为高分子材料；
所述防覆冰涂料的制备方法，包括如下步骤：将疏水型气相二氧化硅和碳化硅加入到乙醇中，再加入粘结剂和疏水改性剂，分散后得到悬浊液，即所述的防覆冰涂料；
所述碳化硅与疏水型气相二氧化硅的质量比为0.25～1.5:1；所述乙醇与疏水型气相二氧化硅和碳化硅的总质量比为25～50:1；
所述乙醇与粘结剂的质量比为8～13:1；所述乙醇与疏水改性剂的质量比为50～155:1。
2.根据权利要求1所述的一种防覆冰材料的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为正硅酸乙酯或丙烯酸酯类化合物；所述疏水改性剂为长氟碳链硅烷，其结构式如下：
Figure FDA0003176972610000011
其中，m＝11～17，n＝1～3，i＝3～7。
3.根据权利要求2所述的一种防覆冰材料的制备方法，其特征在于，所述加入粘结剂和疏水改性剂后，再加入冰醋酸调节pH＝3～5；所述疏水型气相二氧化硅的粒径为7～40nm；所述碳化硅的粒径为200～3000目；所述长氟碳链硅烷为全氟癸基三甲氧基硅烷。
4.根据权利要求1所述一种防覆冰材料的制备方法，其特征在于，所述高分子材料为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、高密度聚乙烯和聚丙烯中的一种；所述吸附处理的时间为1～5h。
5.根据权利要求4所述一种防覆冰材料的制备方法，其特征在于，所述吸附处理的时间为2h。
6.权利要求1～5任一项所述一种防覆冰材料的制备方法制备得到的防覆冰材料。
CN201911108251.0A 2019-11-13 2019-11-13 一种防覆冰涂料、防覆冰材料及其制备方法 Active CN110804395B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911108251.0A CN110804395B (zh) 2019-11-13 2019-11-13 一种防覆冰涂料、防覆冰材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911108251.0A CN110804395B (zh) 2019-11-13 2019-11-13 一种防覆冰涂料、防覆冰材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110804395A CN110804395A (zh) 2020-02-18
CN110804395B true CN110804395B (zh) 2021-09-21

Family

ID=69502426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911108251.0A Active CN110804395B (zh) 2019-11-13 2019-11-13 一种防覆冰涂料、防覆冰材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110804395B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7277968B2 (ja) * 2017-10-16 2023-05-19 ユニバーシティー オブ ヒューストン システム 粘弾性疎氷性表面
CN111978863B (zh) * 2020-09-07 2022-03-29 西安奕斯伟材料科技有限公司 一种超疏油有机涂层及其制备方法
CN112210294B (zh) * 2020-09-22 2021-11-23 广东极客亮技术有限公司 碳化硅防霉防白蚁涂料、防白蚁木材及制备方法
CN112852289B (zh) * 2021-01-12 2022-05-27 陕西科技大学 一种具有光热效应的超疏水防冰除冰涂层及其制备方法
CN113667400B (zh) * 2021-09-03 2022-10-18 浙江鱼童新材料股份有限公司 一种兼具光热和自清洁性能的防覆冰除冰涂层及其制备方法
CN115232507B (zh) * 2022-07-27 2023-04-18 湖北铁神新材料有限公司 具有光热和吸声功能的超疏水涂层材料及其制备方法
CN116144221B (zh) * 2022-09-30 2024-02-02 海洋化工研究院有限公司 一种有机碘试剂改性的防冰/除冰橡胶涂层及其制备方法
CN115725223B (zh) * 2022-11-09 2023-08-15 国网山西省电力公司超高压输电分公司 一种防覆冰疏水涂料和应用、防覆冰疏水涂层的制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015100753A1 (zh) * 2014-01-06 2015-07-09 中国科学院化学研究所 一种双组分水性耐磨、低冰粘附防覆冰涂料、涂层及其制备方法与应用
CN107556562A (zh) * 2017-09-04 2018-01-09 三维天工（北京）科技有限公司 可定制的光热转换材料的制备方法与应用
CN109486269A (zh) * 2018-09-30 2019-03-19 华南理工大学 一种主动光热除冰的超疏水防覆冰涂料、涂层及其制备与应用
WO2019079140A1 (en) * 2017-10-16 2019-04-25 University Of Houston System VISCOELASTIC GLACIOPHOBIC SURFACES
CN109777260A (zh) * 2019-01-28 2019-05-21 中国科学院兰州化学物理研究所 一种将传统涂料转变为超疏水涂料的方法
CN110396308A (zh) * 2019-07-03 2019-11-01 三峡大学 一种防覆冰自修复涂层的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015100753A1 (zh) * 2014-01-06 2015-07-09 中国科学院化学研究所 一种双组分水性耐磨、低冰粘附防覆冰涂料、涂层及其制备方法与应用
CN107556562A (zh) * 2017-09-04 2018-01-09 三维天工（北京）科技有限公司 可定制的光热转换材料的制备方法与应用
WO2019079140A1 (en) * 2017-10-16 2019-04-25 University Of Houston System VISCOELASTIC GLACIOPHOBIC SURFACES
CN109486269A (zh) * 2018-09-30 2019-03-19 华南理工大学 一种主动光热除冰的超疏水防覆冰涂料、涂层及其制备与应用
CN109777260A (zh) * 2019-01-28 2019-05-21 中国科学院兰州化学物理研究所 一种将传统涂料转变为超疏水涂料的方法
CN110396308A (zh) * 2019-07-03 2019-11-01 三峡大学 一种防覆冰自修复涂层的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110804395A (zh) 2020-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110804395B (zh) 一种防覆冰涂料、防覆冰材料及其制备方法
CN109486269B (zh) 一种主动光热除冰的超疏水防覆冰涂料、涂层及其制备与应用
Zhao et al. Moth-eye-inspired texturing surfaces enabled self-cleaning aluminum to achieve photothermal anti-icing
Hu et al. Superhydrophobic coatings on iodine doped substrate with photothermal deicing and passive anti-icing properties
CN114058224B (zh) 一种光热响应超疏水防冰复合涂层及其制备方法
Liu et al. Preparation of a superhydrophobic coating based on polysiloxane modified SiO2 and study on its anti-icing performance
CN104134499B (zh) 一种高压复合绝缘子
CN114058227A (zh) 一种具有光热效应无氟耐磨超疏水防覆冰涂层的制备方法
CN108658624B (zh) 一种防结冰或自动除冰的材料
CN112724830A (zh) 一种超疏水抗污防覆冰水性涂料
Hu et al. Functionalized superhydrophobic quartz fabric with electro-photo-thermal conversion performance: Designed for low-cost and efficient self-heating deicing
Chu et al. Smart superhydrophobic films with self‐sensing and anti‐icing properties based on silica nanoparticles and graphene
Xie et al. Efficient and economical approach for flexible photothermal icephobic copper mesh with robust superhydrophobicity and active deicing property
Xie et al. Recent progress in anti-icing and deicing applications of the photothermal conversion materials
CN1297515C (zh) 一种炭材料表面高温抗氧化涂层的制备方法
Wang et al. Compact nanopillar array with enhanced anti-accumulation of multiphase matter on transparent superhydrophobic glass
CN111041451A (zh) 耐用型抗结冰表面修饰材料及其制备方法
CN105031950A (zh) 一种基于多孔复合材料的可控蒸发表面温度的方法
CN107655226A (zh) 一种用于太阳能吸收剂的石墨烯微球及其制备方法
CN103480553B (zh) 一种制备超疏水表面的方法
Hao et al. Preparation of Epoxy Resin/Carbon Black Superhydrophobic Photothermal Materials with Shape Memory Capacity for Anti/De‐Icing
CN114702863B (zh) 一种光热超疏水除冰涂层的制备方法
CN112481593A (zh) 一种气固反应制备太阳能电池吸收层四硫化锑三铜薄膜的方法
CN104941227A (zh) 一种基于多孔复合材料的液态混合物蒸发分离方法
CN109638265A (zh) 介孔碳包覆硅负极材料的制备及产品和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant