[發明專利]一種防結霜的膜及對低溫易結霜表面處理的方法

有效

• 申請號: 201710067196.X
• 申請日: 2017-02-06
• 公開（公告）號: CN108610962B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 楊俊玲;張振濤;楊魯偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: C09D189/00
• 分類號: C09D189/00;C09D7/61;C09K3/18
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 湯財寶

本發明提供一種防結霜的膜及對低溫易結霜表面處理的方法。制備所述防結霜的膜的原料包含抗凍蛋白和散熱材料。所述抗凍蛋白為魚類抗凍蛋白、昆蟲抗凍蛋白、植物抗凍蛋白、細菌抗凍蛋白中的一種或多種，與本領域中常用的散熱材料在低溫易結霜的表面以層層組合或是分散的方法形成了防結霜的膜，在霜形成的過程中，所述膜能有效地抑制冰晶的生成及成長，并消除水的過冷度。將該膜使用在空調系統、冷藏運輸、航空航天等系統內易結霜的表面，能有效地阻止或延緩表面結霜。

技術領域

本發明涉及表面處理領域，更具體地，涉及一種防結霜的膜及對低溫易結霜表面處理的方法。

背景技術

結霜現象廣泛存在于空調系統、冷藏運輸、航空航天等生產、生活的各個領域，帶來許多不利影響。在空調系統中，霜層的存在會增加換熱熱阻，降低傳熱系數，同時可能會堵塞空氣流道，增大流動阻力，導致設備換熱量下降，甚至使設備出現故障。在冷藏運輸過程中，結霜會導致設備不能正常工作，儲運的食品品質受到影響。結霜在航空航天領域有非常嚴重的危害，當機翼及螺旋槳葉上結霜后，霜層會改變飛機的空氣動力特性和飛行特性，增加飛行阻力，影響飛機安全運行；發動機進氣道結霜會導致進氣速度場分布不均，從而引起葉片振動，造成機械損傷，甚至可能導致發動機損壞或熄火；駕駛室擋風玻璃結霜會干擾駕駛員視線，影響飛行安全；天線結霜可能導致通訊中斷；探頭結霜會影響對飛機運行參數的測量，導致錯誤估計飛機狀態等。結霜對航天器的發射也會有影響。

目前除霜的方式有空氣除霜、電熱除霜、水力除霜、熱氣除霜及蓄能除霜的方式，這些方法共同的特點是結霜以后的補救行為，有些方法存在能耗高的問題，如電熱除霜，而有些方法受外界條件的限制，如空氣除霜等。也有一些經過處理材料表面從而延緩結霜的方法，專利CN103965294A公布了一種抗凍多肽，涉及該抗凍多肽的仿生抗凍表面，其篩選方法及應用，在材料表面涂覆抗凍多肽，從而延緩表面結霜的方法，但該方法的缺點在于雖然在材料表面涂覆了抗凍蛋白暫時抑制了冰晶的生長，但水仍然處于過冷狀態，如果不將該部分顯熱釋放，水會達到更大的過冷度，最后依然會結霜。

發明內容

本發明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的防結霜的膜，制備所述膜的原料包括抗凍蛋白和散熱材料。

本發明將包括有抗凍蛋白和散熱材料的材料制成膜，將其覆蓋在低溫易結霜表面時，在霜形成的過程中，能有效地抑制冰晶的生成及成長，并消除水的過冷度，從而阻止或延緩結霜。

本發明的抗凍蛋白可以為本領域中常用的抗凍蛋白，優選為魚類抗凍蛋白、昆蟲抗凍蛋白、植物抗凍蛋白、細菌抗凍蛋白中的一種或多種，更優選為魚抗凍蛋白和/或昆蟲抗凍蛋白，進一步優選為提取自生活于寒冷地區的魚或昆蟲中的抗凍蛋白，最優選為低溫海洋魚抗凍蛋白或寒冷地區昆蟲抗凍蛋白，更優選為寒冷地區昆蟲抗凍蛋白。

其中，寒冷地區昆蟲抗凍蛋白具有相似的結構，可以使用本領域中市售的昆蟲抗凍蛋白，可以使用如黃粉蟲抗凍蛋白、云山卷葉蛾抗凍蛋白和赤翅甲抗凍蛋白，本發明實施例中優選使用黃粉蟲抗凍蛋白，在本發明的具體實施例中以該類昆蟲抗凍蛋白作為寒冷地區昆蟲抗凍蛋白作進一步詳述。

其中，低溫海洋魚抗凍蛋白可以為大牛尾魚抗凍蛋白、長角杜父魚和南極鲇魚類抗凍蛋白，在本發明的具體實施例中以該類抗凍蛋白作為低溫海洋魚抗凍蛋白作進一步詳述。

在本發明中，散熱材料用于消除未結霜的水的過冷度，并將冷量釋放出去，從而從根本上抑制結霜，散熱材料可以為本領域中常用的導熱材料，如金屬、金屬的氮化物、金屬的氧化物、氮化硅、氧化硅中的一種或多種，優選為金屬，更優選為銅和/或銀。其中，散熱材料優選為粉末狀。在具有上述功能的前提下，散熱材料也可用于將抗凍蛋白附著在材料表面，起到粘結抗凍蛋白并使其均勻涂覆的作用，可供選擇的散熱材料也可以是導熱的脂類或導熱脂類與上述常用的導熱材料的組合。