一种电磁发热涂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种电磁发热涂层，由下至上依次包括基体、电磁发热层和表面防护层；所述电磁发热层的材质选自金属铁、钴或镍，或者是含有金属铁、钴、镍中的至少一种组成的金属合金。本发明专利技术提供的电磁发热涂层可作为抗菌涂层使用，无需外加抗菌剂，经短时间的高频电磁处理，即可以实现快速、高效的抗菌效果；还可作为除冰涂层用于室外输电线路、风机叶片、航空器等表面，可以实现快速除冰。

A kind of electromagnetic heating coating and its preparation method and Application

The invention discloses an electromagnetic heating coating, which comprises a base, an electromagnetic heating layer and a surface protective layer from bottom to top, and the material of the electromagnetic heating layer is selected from a metal iron, cobalt or nickel, or a metal alloy containing at least one of the metal iron, cobalt and nickel. The electromagnetic heating coating provided by the invention can be used as an antimicrobial coating without adding an antimicrobial agent, and can achieve rapid and efficient antimicrobial effect after a short time of high frequency electromagnetic treatment. It can also be used as a deicing coating for outdoor transmission lines, fan blades, aircraft and other surfaces to achieve rapid deicing.

【技术实现步骤摘要】
一种电磁发热涂层及其制备方法和应用
本专利技术涉及抗菌涂层的
，尤其涉及一种电磁发热涂层及其制备方法和应用。
技术介绍
随着社会的发展及人民生活水平的提高，健康的生存环境日益成为人类追求的目标。随着人们对环境微生物的研究和认识水平的不断提高，在利用微生物有益性的同时，也意识到其作为病原菌的危害性，由此促进了抗菌材料的开发。在自然界中，有许多物质本身就具有良好的杀菌或抑制微生物的功能，如部分带有特定基团的有机化合物、一些无机金属材料及其化合物、部分矿物质和天然物质。但目前，抗菌材料更多的是指通过添加一定的抗菌物质(称为抗菌剂)，从而使材料具有抑制或杀灭表面细菌能力的一类新型功能材料，如抗菌塑料、抗菌纤维和织物、抗菌陶瓷、抗菌金属材料等等。抗菌材料主要分为无机抗菌材料、有机抗菌材料以及纳米抗菌材料。无机抗菌材料：采用无机抗菌剂，利用无机金属的抗菌能力，通过物理吸附离子交换等方法，将无机金属(或其离子)固定在氟石、硅胶等多孔材料的表面制成抗菌剂，然后将其加入到相应的制品中即获得具有抗菌能力的材料。银离子类抗菌剂是最常用的抗菌剂，呈白色细粉末状，耐热温度可达270℃以上。银离子类抗菌剂的载体有沸石、陶瓷、活性炭等。有时为了提高协同作用，再添加一些铜离子、锌离子。水银、镉、铅等金属也具有抗菌能力，但对人体有害。铜、镍、钴等离子带有颜色，将影响产品的美观。锌有一定的抗菌性，但其抗菌强度仅为银离子的1/1000。因此，银离子抗菌剂在无机抗菌剂中占有主导地位。此外还有氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵、碳酸锂等无机抗菌剂。有机抗菌材料：采用有机抗菌剂，主要品种有香草醛或乙基香草醛类化合物，常用于聚乙烯类食品包装膜中，起抗菌作用。另外还有酰基苯胺类、咪唑类、噻唑类、异噻唑酮衍生物、季铵盐类、双呱类、酚类等。目前有机抗菌剂的安全性尚在研究中。一般来说有机抗菌剂耐热性差些，容易水解，有效期短。纳米抗菌材料：是将无机抗菌剂采用高科技的纳米技术处理，使其具有更为广泛、卓越的抗菌杀菌功能，并且通过缓释作用，提高了抗菌长效性。可以发现，传统的抗菌材料均是通过在材料中添加具有抗菌作用的金属、无机或有机抗菌剂来实现释放性或接触性杀菌防护效果。但这些技术存在安全性差、使用寿命短、抗菌活性不高等不足。特别是对许多抗菌性能需求较高的领域，如食品加工机械、餐饮卫浴设备等，现有抗菌材料均无法很好地满足要求。冬天，当温度冷却到0℃及其以下时，雾汽和水滴会在输电线路、风机叶片、航空器等表面碰撞并结冻导致覆冰现象产生，影响设备的正常功能并带来严重的安全威胁。目前仍没有很好地满足要求的技术方案来解决这一问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种电磁发热涂层，经短时间的高频交变电磁处理，无需外加抗菌剂即可以实现快速、高效的抗菌效果，还能实现防除冰效果。具体技术方案如下：一种电磁发热涂层，由下至上依次包括基体、电磁发热层和表面防护层；所述电磁发热层的材质选自金属铁、钴或镍，或者是含有金属铁、钴、镍中的至少一种组成的金属合金。所述用于制备电磁发热层的材质均具有良好的导磁性能。本专利技术公开了一种具有特殊结构的涂层，在采用上述特殊组成的电磁发热层时，仅需在100～2000W的高频交变电磁处理0.1～10min，无需外加任何抗菌剂即可将涂层表面超过99.9％的细菌去除完全，并且能够有效实现融冰。本专利技术中的电磁发热抗菌涂层以非金属材料为基材，包括陶瓷、塑料或玻璃。为保护电磁发热层不被磨损或腐蚀，还在所述电磁发热表面沉积表面防护层。优选地，所述表面防护层的材质选自有机高分子或陶瓷，有机高分子材料选自全氟丙基全氟乙烯基醚-聚四氟乙烯共聚物(PFA)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、乙烯-氟化乙烯丙烯共聚物(EFEP)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚酰亚胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯酯(POB)、聚苯硫醚(PPS)、氯化聚醚(CP)、聚芳酯(PAR)、环氧树脂(EP)、酚醛树脂(PF)中的至少一种；陶瓷材料选自氧化铝、氧化锌、氧化钛、氧化铬、氧化钇、氧化锆中至少一种。进一步优选，所述电磁发热层的材质选自纯铁或镍铁合金，表面防护层的材质选自全氟丙基全氟乙烯基醚-聚四氟乙烯共聚物或氧化铝。优选地，电磁发热层的厚度为50～300μm，表面防护层的厚度为100～300μm。本专利技术还公开了上述的电磁发热涂层的制备方法，包括如下步骤：(1)对基体表面进行清洗及喷砂粗化处理；(2)利用电弧喷涂、超音速火焰喷涂或等离子喷涂工艺在步骤(1)处理后的基体表面喷涂电磁发热层；(3)利用液料火焰喷涂或等离子喷涂工艺在步骤(2)的电磁发热层表面喷涂表面防护层。步骤(1)中，采用喷砂机进行所述喷砂粗化处理；喷砂粗化时，空气压力为0.5～1.0MPa，喷砂时间为5秒～1分钟，喷砂用砂丸目数为30～200目。步骤(2)中：当利用电弧喷涂工艺喷涂绝缘隔热层时，以待喷涂物质的丝材为原料，工艺参数为：喷涂电压20～40V，喷涂电流100～300A，喷涂距离100～300mm，电弧走枪速度50～1000mm/s。优选地，所述待喷涂物质的丝材为纯铁丝或镍铁合金丝。当利用等离子喷涂工艺喷涂电磁发热层时，以待喷涂物质的粉末为原料，工艺参数为：电弧电压35～75V，电弧电流200～600A，主气流量30～80L/min，副气流量5～50L/min，送粉速度10～100g/min，喷涂距离100～200mm。步骤(3)中：当利用等离子喷涂工艺喷涂表面防护层时，以待喷涂物质的粉末为原料，工艺参数为：电弧电压35～75V，电弧电流200～600A，主气流量30～80L/min，副气流量5～50L/min，送粉速度10～100g/min，喷涂距离50～200mm；所述主气选自氩气、氮气、氦气中的至少一种，副气选自氢气和/或氮气。优选地，所述待喷涂物质为粒径为20～40μm的氧化铝粉末。当利用液火焰喷涂工艺喷涂表面防护层时，配置含待喷涂物质的悬浮液，工艺参数为：以O2为助燃气体，压力为0.1～1MPa，流量为1～10Nm3/h；以C2H2为燃气，压力为0.01～0.2MPa，流量为1～5Nm3/h；以压缩空气为辅助气，压力为0.3～5MPa；送料速度10～100g/min，喷涂距离为100～200cm；所述含待喷涂物质的悬浮液，由待喷涂的物质与常见的有机溶剂混合后得到。优选地，以乙醇为溶剂。进一步优选地，所述悬浮液为PFA/乙醇，固含量为0.1～0.2g/mL。与现有技术相比较，本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种金属基电磁发热抗菌涂层，由下至上依次包括基体、隔热层、电磁发热层和表面防护层；抗菌时，仅需将涂层置于高频交变电磁环境下，在100～2000W的高频交变电磁下处理0.1～2min，无需外加抗菌剂，即可以实现快速、高效的抗菌效果，抗菌效果高达99.9％；除冰时，仅需将表面结冰的涂层置于高频交变电磁环境下，在100～2000W的高频交变电磁下处理0.5～10min，即可实现快速、高效除冰效果。本专利技术提供了一种电磁发热涂层的制备方法，适用于多种基材，通过对不同层采用特殊的热喷涂工艺从而获得了稳定性高、抗菌效果或除冰性能优异的涂层。附图说明图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电磁发热涂层，其特征在于，由下至上依次包括基体、电磁发热层和表面防护层；所述电磁发热层的材质选自金属铁、钴或镍，或者是含有金属铁、钴、镍中的至少一种组成的金属合金。

【技术特征摘要】
1.一种电磁发热涂层，其特征在于，由下至上依次包括基体、电磁发热层和表面防护层；所述电磁发热层的材质选自金属铁、钴或镍，或者是含有金属铁、钴、镍中的至少一种组成的金属合金。2.根据权利要求1所述的电磁发热涂层，其特征在于：所述基体选自非金属材料；所述绝缘隔热层的材质选自氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化钇、氧化铬中的至少一种；所述表面防护层的材质选自有机高分子或陶瓷，有机高分子材料选自全氟丙基全氟乙烯基醚-聚四氟乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物、乙烯-氟化乙烯丙烯共聚物、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚苯酯、聚苯硫醚、氯化聚醚、聚芳砜、环氧树脂、酚醛树脂中的至少一种；陶瓷材料选自氧化铝、氧化锌、氧化钛、氧化铬、氧化钇、氧化锆中至少一种。3.根据权利要求1所述的电磁发热涂层，其特征在于，电磁发热层的厚度为50～300μm，表面防护层的厚度为100～300μm。4.根据权利要求1所述的电磁发热涂层，其特征在于，所述电磁发热层的材质选自纯铁或镍铁合金，表面防护层的材质选自全氟丙基全氟乙烯基醚-聚四氟乙烯共聚物或氧化铝。5.一种根据权利要求1～4任一所述的电磁发热涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)对基体表面进行清洗及喷砂粗化处理；(2)利用电弧喷涂、等离子喷涂或超音速火焰喷涂工艺在步骤(1)处理后的基体表面喷涂电磁发热层；(3)利用液料火焰喷涂工艺在步骤(2)的电磁发热层表面喷涂表面防护层。6.根据权利要求5所述的电磁发热涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，采用喷砂机进行所述喷砂粗化处理；喷砂粗化时，空气压力为0.5～1.0MPa，喷砂时间为5秒～1分钟，喷砂用砂丸目数为30～200目。7.根据权利要求5所述的电磁发热涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张波涛，陈秀勇，龚永锋，黄晶，周平，刘奕，所新坤，李华，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33