[發明專利]一種層層自組裝光熱透明防冰材料的制備方法

在審

• 申請號: 202110295602.4
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113045217A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 王海僑;胡美林;吳書旺;賀志遠
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C03C17/34
• 分類號: C03C17/34;C03C17/30;C03C17/32;C03C23/00
• 代理公司: 北京冠榆知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11666
• 代理人: 王道川

本發明公開了一種層層自組裝光熱透明防冰材料的制備方法，對經過處理的基底依次進行聚陰離子溶液和聚陽離子溶液浸泡并重復浸泡幾次，聚陰離子和聚陽離子通過靜電吸引作用搭建涂層。本發明實現了光熱透明防冰材料的自組裝，使得制備得到的光熱透明防冰材料結構和厚度具有可控性，為平衡透光率和光熱效應提供了有效的解決途徑。

技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，具體涉及一種層層自組裝光熱透明防冰材料的制備方法。

背景技術

聚吡咯(PPy)具有較高的電導率、良好的化學和環境穩定性，使得其在傳感器、防腐材料以及儲能材料等領域有著廣泛的應用。特別是最近發現聚吡咯納米粒子還具有較強的近紅外光(700～1200nm)吸收能力和出色的光熱穩定性等性質，覆蓋和堆積在車輛，飛行器和機器上的大量冰霜會造成嚴重的經濟損失，能源消耗，更嚴重的是會造成危及生命的安全問題。目前常用的除冰策略都是基于機械，化學和電加熱的方式。這些除冰方法，不僅會造成人力物力的浪費，而且會對自然環境帶來一定程度的污染和危害。太陽能是一種很有前途的清潔可再生能源，可以在不依賴化石能源的情況下，為涉及人類發展和經濟生產力的許多過程提供豐富和可持續的能源。傳統的光熱材料在保證光熱效果的同時往往會對透光性進行忽略，窗戶，擋風玻璃，電子顯示屏和太陽能電池，為了美觀和獲得更寬廣視野在建筑上安裝的大面積玻璃表面的覆冰和結霜問題急需解決。在保證光熱效果的同時又能夠保持可見光高透過率的使一個迫切需要解決的挑戰性問題。

目前實際生活中常用的防冰策略主要包括機械除冰、化學除冰或電熱除冰等方法，這些方法會造成環境的污染和能源的浪費。研究人員進一步構造離子豐富的超疏水表面除冰，超疏水表面旨在去除表面凝結水，而離子豐富涂層可以降低冰核溫度和延緩凍結，但在低溫這種除冰方法并不能夠有效除冰。進一步研究，采用自修復潤滑表面的水凝膠涂層，但是這種機械性能差的水凝膠，使用壽命短，限制了進一步的實際應用。

發明內容

為此，本發明提供一種層層自組裝光熱透明防冰材料的制備方法，實現了光熱透明防冰材料的自組裝，使得制備得到的光熱透明防冰材料結構和厚度具有可控性，為平衡透光率和光熱效應提供了有效的解決途徑。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：

一種層層自組裝光熱透明防冰材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)對基底進行預處理；

(2)用聚陰離子溶液對經步驟(1)預處理后的基底進行浸泡處理；

(3)將經步驟(2)處理后得到的基底用去離子水沖洗干凈，然后用純度大于99.999％的氮氣吹干；

(4)用聚陽離子溶液對經步驟(3)處理后得到的基底進行浸泡；

(5)將經步驟(4)處理后得到的基底用去離子水沖洗干凈，然后用純度大于99.999％的氮氣吹干；

(6)依次重復步驟(2)、步驟(3)、步驟(4)和步驟(5)的操作3～10次，即可完成層層自組裝光熱透明防冰材料的制備。

上述制備方法，在步驟(4)中，聚陽離子溶液為質量濃度為0.1％～10％的聚吡咯溶液，配制聚吡咯溶液所用聚吡咯納米顆粒通過如下步驟制得：

I)將穩定劑與水混合溶解，得到混合液A；

II)向混合液A中加入氧化劑和吡咯單體得到混合液B，攪拌混合液B后得到混合液C，將混合液C處理后得到聚吡咯納米顆粒。

上述制備方法，所述混合液A中穩定劑的質量分數為0.1％～10％。

上述制備方法，所述穩定劑為聚乙烯醇，氧化劑為三氯化鐵。

上述制備方法，所述混合液B中吡咯單體與三氯化鐵的摩爾比為1:1～1:9。