[發明專利]一種光熱響應超疏水防冰復合涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 202111429841.0
• 申請日: 2021-11-29
• 公開（公告）號: CN114058224B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 蔣果;劉中央
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C09D127/16
• 分類號: C09D127/16;C09D5/08;C09D5/00;C09D7/61;C09D7/63;C09D1/00;B05D5/00;B05D5/06;B05D5/08
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 文靜

本發明公開了一種光熱響應超疏水防冰復合涂層及其制備方法。該制備方法通過將室溫硅橡膠涂敷在基材表面；將微米級粒子與納米級粒子分散在溶劑中并加入分散劑得到均勻的混合物溶液；將混合物溶液用噴槍噴涂在基板表面后得到超疏水涂層；經過熱處理及氟化處理得到穩定的光熱響應超疏水防冰復合涂層。本發明制備的光熱響應超疏水防冰復合涂層具備超疏水、低黏附、堅固性和優異的光熱特性，適用場景廣、機械穩定性強。

技術領域

本發明屬于材料表面工程技術領域，具體涉及一種光熱響應超疏水防冰復合涂層及其制備方法。

背景技術

在自然界，冰的形成和積累是非常普遍的現象。盡管冰所形成的自然景觀絢麗多彩，但是冰的形成給人們的生產生活方面帶來的更多是負面的影響。在某些情況下，積冰問題會威脅飛機飛行安全、致使輸電線路以及通訊基站倒塌、建筑物損毀等，從而造成難以預測的經濟損失。

傳統的除冰方式例如：機械除冰、電熱除冰、人工除冰、微波除冰等、但這些技術存在成本高、效能低的問題，化學融冰劑除冰技術作為有效除冰方式的一種，雖然它能夠降低冰雪的融點以達到除冰的目的，但是它對于環境與結構的破壞是不容忽視的。相較而言，噴涂方式制備防冰涂層簡便且成本低廉，更適合大范圍推廣。超疏水涂層用于材料表面防冰已被廣泛發報道，涂層的超疏水性能使得材料表面能夠降低液體在其表面的黏附及增加液體在其表面的彈跳，同時在液體結冰后由于其較小的接觸面積從而使得冰能夠輕易從其表面脫離。此外，光熱效應能夠促進材料在低溫環境下融化表面的覆冰，從而達到主動除冰的性能。近年來，研究者已經做出很多努力來構造堅固的光熱防冰表面，但是具備超疏水及光熱效應的堅固防冰表面仍亟待提高。

發明內容

為了克服現有技術的不足和缺點，本發明的首要目的在于提供一種光熱響應超疏水防冰復合涂層的制備方法，該制備方法制備的超疏水防冰復合涂層克服了超疏水防冰復合涂層在惡劣環境下的機械耐性不足、耐腐蝕性能欠缺、光熱性能不良等問題。所述制備方法首次采用聚合物網絡包裹光熱粒子制備光熱響應超疏水防冰復合涂層，利用噴涂法均勻的將混合物溶液噴涂在基體表面，使碳納米管(CNTs)穩定的存在于整個涂層體系網絡中，構造高效的光熱防冰復合涂層。噴涂的混合溶液利用正硅酸乙酯(TEOS)、甲基三乙酰氧基硅烷或四丙氧基硅烷等作為分散劑，改善微納米粒子之間的粘接性并減小在噴涂過程中微納米粒子的團聚現象。低表面能氟化物處理涂層得到低表面能的多層級微結構。所得涂層具有優異的超疏水性，極大減小了水在涂層表面的接觸面積，促使液滴輕易從其表面滑落以及延長水的凍結時間。低的表面能和多層級微結構使水在低溫環境下形成較小的冰黏附力。同時，熱處理后的涂層形成連續的3D聚合物網絡，可以使CNTs穩定的存在于整個涂層體積中。在模擬日光照射下，穩定的涂層結構使得光熱效應更高效的促使冰在其表面的融化，從而使涂層表面冰層滑落、液滴融化。所述涂層結合微納結構的被動防冰性能以及光熱效應的主動除冰性能，具有機械性穩定、耐腐蝕性強、方法簡便等優點。

本發明的第二目的在于提供上述制備方法制備得到的光熱響應超疏水防冰復合涂層。

本發明的首要目的通過如下技術方案實現：

一種光熱響應超疏水防冰復合涂層的制備方法，包括如下步驟：

(1)混合噴涂溶液的制備：將碳納米管(CNTs)、聚偏氟乙烯(PVDF)、無水乙醇和分散劑按照質量體積比為1g：5～20g：20～30ml：2～4ml配制，將碳納米管(CNTs)、聚偏氟乙烯(PVDF)加入無水乙醇，再加入分散劑，磁力攪拌，超聲處理得到分散均勻的混合噴涂溶液；

(2)噴涂基材的準備：首先將載玻片置于無水乙醇中超聲處理后取出晾干；將硫化硅橡膠(RTV-SR)與正己烷、正硅酸乙酯(TEOS)和催化劑磁力混合后磁力攪拌；隨后將硫化硅橡膠(RTV-SR)刮涂于載玻片上，置于烘箱中加熱后取出半粘流態SR-載玻片；

(3)疏水防冰涂層的制備：將步驟(1)中所述混合噴涂溶液垂直噴涂于步驟(2)半粘流態SR-載玻片上，得到超疏水防冰復合涂層；