[發(fā)明專利]一種具高效光熱效應磁性高分子復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010856486.4
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN111909521B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設計）人: 王乾坤;陳安伏;鄭曉真;楊文韜;劉志華
• 申請（專利權）人: 廣東工業(yè)大學
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08K9/12;C08K9/10;C08K3/22;C08K3/04;C08J3/28;B82Y40/00
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權代理有限公司 11227
• 代理人: 許慶勝

本申請屬于高分子表面防冰技術領域。本申請?zhí)峁┝艘环N具高效光熱效應磁性高分子復合材料及其制備方法和應用，通過將磁性納米粒子負載一維量子材料，徑向地靠近所述高分子材料的表層排列，形成高光熱轉換效率功能表面，實現(xiàn)了表面被動防冰和主動光熱除冰的雙重功能，提高除冰效率。本申請的高分子復合材料是一種具有微納結構的三維復合材料，幾何尺寸穩(wěn)定性高，超疏水效果顯著，克服了表面疏水防冰涂層易脫落易損壞、防污性差的缺點，具有較高耐磨性及使用壽命。本申請?zhí)峁┑闹苽浞椒ú僮骱唵巍⒊杀镜停苽涞玫降木吒咝Ч鉄嵝判愿叻肿訌秃喜牧显诜辣⒊?、自清潔材料等領域有廣闊的應用前景。

技術領域

本申請屬于高分子表面防冰技術領域，尤其涉及一種具高效光熱效應磁性高分子復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

在輸電線路、復合絕緣子以及低溫液體儲運的覆冰對電力基礎設施和運輸系統(tǒng)造成高能耗或重大危害，引發(fā)嚴重的安全問題。除冰和防冰是用于改善覆冰狀況的兩種主要方法。目前除冰法主要包括機械除冰法、加熱除冰法和化學除冰法，雖應用廣泛，但耗費巨大，對環(huán)境污染嚴重，并且易損傷部件。防冰法包括涂層和幾何拓撲結構等多尺度表面，成本低且環(huán)境友好。然而，涂層與基底的結合力較弱、表面易損壞、耐磨性差、抗污性能差、導致其使用壽命短。研究表明，除冰光照或電加熱系統(tǒng)與防冰疏水涂層協(xié)同抗冰效果較好，且能減少能量損耗，其中光照產(chǎn)熱對能量的利用率較高，但還是避免不了作為涂層壽命短的問題。

文獻“Superhydrophobic SiC/CNTs Coatings with Photothermal DeicingandPassive Anti-Icing Properties”中提及的涂層方法，雖然解決了防冰除冰問題，但涂層與基底的結合力較弱、表面易損壞、耐磨性差、抗污性能差，導致其使用壽命短等問題仍未解決。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本申請?zhí)峁┝艘环N具高效光熱效應磁性高分子復合材料及其制備方法和應用，克服表面疏水防冰涂層易脫落易損壞、防污性差的缺點，具有較高耐磨性及使用壽命。

本申請的具體技術方案如下：

本申請?zhí)峁┮环N具高效光熱效應磁性高分子復合材料，包括磁性納米粒子、一維量子材料以及高分子材料；

所述磁性納米粒子被聚膦腈包覆；

所述磁性納米粒子負載所述一維量子材料，徑向地靠近所述高分子材料的表層排列。

本申請中，針對除冰和防冰遇到的問題，在固體表面設計微納結構以減少水滴與表面的有效接觸面積，降低水滴在表面的附著，從而使水滴不易積累甚至在結冰前滾落表面以提高成核能壘并延緩結冰。本申請采用負載的形式將帶有羥基的微米級包覆磁性納米粒子與一維量子材料進行改性，再分散于高分子材料中，形成了一種具有神經(jīng)網(wǎng)絡結構的磁性高分子復合材料，提高了復合材料內(nèi)部至表面的導熱能力，進而提高了除冰效率。同時，包覆磁性納米粒子以及一維量子材料都是光生熱材料，相輔相成，相互連通。包覆磁性納米粒子不僅可以生熱還可以帶動一維量子材料取向，而一維量子材料也可以生熱并且能導熱，在單點紅外光照射下整體都會發(fā)熱，即使表層破壞也不會直接導致導熱性能消失，使得本申請的復合材料使用壽命長。

優(yōu)選的，所述磁性納米粒子選自Fe₃O₄、NiFe₂O₄和CoFe₂O₄中的一種；

所述一維量子材料選自碳納米管、石墨烯、碳纖維和納米銀線中的一種。

優(yōu)選的，所述磁性納米粒子的直徑為10-50nm，更優(yōu)選為10～20nm。