具有光热和吸声功能的超疏水涂层材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有光热和吸声功能的超疏水涂层材料及其制备方法，该方法包括如下步骤：将红磷、碘溶于无水乙醇中，加入碳纳米管后超声处理，得到碳纳米管混合液；在2～5℃下，向碳纳米管混合液中加入正硅酸乙酯，反应后加入硅烷偶联剂，继续反应，得到疏水性光热复合材料；升至室温，向疏水性光热复合材料中加入IPN聚合物，搅拌反应，得到具有光热和吸声功能的超疏水涂层材料。本发明专利技术在保持优异表面疏水性能的基础上，一方面通过采用碳纳米管负载红磷和碘，显著提高了超疏水涂层材料的光热转换效率；另一方面通过IPN聚合物对P/I2@CNTS进行包覆，赋予超疏水涂层材料声热转换功能，使其能够利用环境声音进一步提升表面温度，极大提升了防冰和除冰功能。升了防冰和除冰功能。升了防冰和除冰功能。

【技术实现步骤摘要】
具有光热和吸声功能的超疏水涂层材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及超疏水涂层材料领域，特别是一种具有光热和吸声功能的超疏水涂层材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]超疏水性质的表面主要由微纳结构和低表面能物质构成，由于水珠在超疏水表面的接触面积非常小，能够有效的抑制表面的氯化、腐蚀、霜冻、电流传导等现象，从而使超疏水表面具有广泛的应用场景。例如，在水滴滴落的场景下，由于水滴不能在超疏水的表面稳定停留，当倾斜角大于5度时水滴便会自然滚落而不会附着，同时会带走表面的灰尘和污垢，使表面具有自清洁功能；超疏水表面应用于风力发电叶片上时，能够减少覆冰量，减少能量消耗，提高安全系数；超疏水表面应用于船舶上，能够减少船舶行驶过程中的阻力，并提升其抗腐蚀的能力。
[0003]现有超疏水涂层主要利用表面的超疏水性，来实现延缓表面结冰以及加快融化后水珠滚落的效果，而涂层表面的温度并未发生明显变化，这就使其在面对极低温度条件时仍会结冰，并不会起到防冰和除冰的作用。此外，一些新型光热效应和超疏超亲相结合的防冰和除冰功能涂层，在冰雪气候和刮风下雨的恶劣条件下，其光热效应不能得到显著发挥，使得也难以发挥出较好的防冰和除冰效果。故亟需提供一种新超疏水涂料设计方式用于解决现有技术中所存在的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，提供一种具有光热和吸声功能的超疏水涂层材料及其制备方法，用于解决现有技术中超疏水涂层防冰和除冰效果不佳的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所提供的第一解决方案为一种具有光热和吸声功能的超疏水涂层材料的制备方法，具体包括如下步骤：S1，将红磷、碘溶于无水乙醇中，加入碳纳米管后超声处理，得到碳纳米管混合液；S2，在2～5℃下，向碳纳米管混合液中加入正硅酸乙酯，反应1～1.5h后加入硅烷偶联剂，继续反应3～4h，得到疏水性光热复合材料P/I2@CNTS；S3，升温至室温，向疏水性光热复合材料P/I2@CNTS中加入IPN聚合物，搅拌反应，得到具有光热和吸声功能的超疏水涂层材料。
[0006]优选的，红磷、碘、碳纳米管的质量比为0.1：(0.8～1.2)：(9～12)。
[0007]进一步优选的，红磷、碘、碳纳米管的质量比为0.1：1：10。
[0008]优选的，碳纳米管、正硅酸乙酯、硅烷偶联剂的比例为20g：(2.8～3.2)mL：(6～8)mL。
[0009]进一步优选的，碳纳米管、正硅酸乙酯、硅烷偶联剂的比例为20g：3mL：7mL。
[0010]优选的，硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570、KH590中任意一种。
[0011]优选的，碳纳米管与IPN聚合物的质量比为1：(0.85～1.15)。
[0012]进一步优选的，碳纳米管与IPN聚合物的质量比为1：1。
[0013]优选的，IPN聚合物为聚硅氧烷/丙烯酸树脂互穿网络聚合物、聚氨酯互穿网络聚合物、改性环氧树脂/异氰酸酯互穿网络聚合物中的任意一种。
[0014]为解决上述技术问题，本专利技术所提供的第二解决方案为一种具有光热和吸声功能的超疏水涂层材料，该具有光热和吸声功能的超疏水涂层材料由前述第一解决方案中具有光热和吸声功能的超疏水涂层材料的制备方法制得，该具有光热和吸声功能的超疏水涂层材料应用时涂覆于塑料或金属表面。
[0015]本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术提供一种具有光热和吸声功能的超疏水涂层材料及其制备方法，在保持优异表面疏水性能的基础上，一方面通过采用碳纳米管负载红磷和碘，显著提高了超疏水涂层材料的光热转换效率；另一方面通过IPN聚合物对P/I2@CNTS进行包覆，赋予超疏水涂层材料声热转换功能，使其能够利用环境声音进一步提升表面温度，使超疏水涂层材料在
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50℃的极冷环境下仍不结冰，极大地提升了超疏水涂层材料在极冷条件下的防冰和除冰功能。
附图说明
[0016]图1是本专利技术中具有光热和吸声功能的超疏水涂层材料一实施方式的原理示意图。
具体实施方式
[0017]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。
[0018]对于本专利技术所提供的第一解决方案，具有光热和吸声功能的超疏水涂层材料的制备方法，具体包括如下步骤：
[0019]S1，将红磷、碘溶于无水乙醇中，加入碳纳米管(简称CNTS)后超声处理，得到碳纳米管混合液。本步骤中，红磷、碘、碳纳米管的质量比优选为0.1：(0.8～1.2)：(9～12)，进一步优选的，红磷、碘、碳纳米管的质量比为0.1：1：10。
[0020]S2，在2～5℃下，向碳纳米管混合液中加入正硅酸乙酯，反应1～1.5h后加入硅烷偶联剂KH550，继续反应3～4h，得到疏水性光热复合材料P/I2@CNTS。本步骤中，碳纳米管、正硅酸乙酯、硅烷偶联剂的比例为20g：(2.8～3.2)mL：(6～8)mL，进一步优选的，碳纳米管、正硅酸乙酯、硅烷偶联剂的比例为20g：3mL：7mL。
[0021]S3，升温至室温，向疏水性光热复合材料P/I2@CNTS中加入IPN聚合物，搅拌反应，得到具有光热和吸声功能的超疏水涂层材料。本步骤中，IPN聚合物为聚硅氧烷/丙烯酸树脂互穿网络聚合物、聚氨酯互穿网络聚合物、改性环氧树脂/异氰酸酯互穿网络聚合物中的任意一种，在其他实施方式中，可根据实际情况选择类似的互穿网络聚合物材料作为这一组分，在此不作限定；碳纳米管与IPN聚合物的质量比为1：(0.85～1.15)，进一步优选的，碳纳米管与IPN聚合物的质量比为1：1。
[0022]对于本专利技术所提供的第二解决方案，具有光热和吸声功能的超疏水涂层材料由前述第一解决方案中具有光热和吸声功能的超疏水涂层材料的制备方法制得。如图1所示，本
专利技术中具有光热和吸声功能的超疏水涂层材料在保持良好超疏水性的基础上，通过引入红磷和碘，赋予了材料对光的增强作用，提高了光热效能，利用光热转换效应进一步提升材料的防冰和除冰功能；并且通过包覆IPN还赋予了材料声热转换功能，充分利用恶劣气候下风雨的噪声，将噪声转化为热能，再与涂层的超疏水表面相结合，更进一步提高了材料的防冰和除冰功能；即在保持材料良好超疏水性的同时，通过增强材料的光热效能和声热效能，显著增强材料的防冰和除冰功能，使材料能够应用于更恶劣更低温的环境条件。本专利技术中具有光热和吸声功能的超疏水涂层材料应用时，涂覆于塑料或金属表面将涂层以喷，刷或滚涂等一般涂敷工艺下，涂敷在塑料或金属表面。通过实验专利技术，该材料涂覆后在
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50℃的大气条件下，涂层表面温度为8℃，表面不结冰；而将表面强制结冰后，再放置到25℃的环境中，在300秒内，表面冰融化滚落；即材料涂覆后能够在更低温环境下保持优异的防冰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有光热和吸声功能的超疏水涂层材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，将红磷、碘溶于无水乙醇中，加入碳纳米管后超声处理，得到碳纳米管混合液；S2，在2～5℃下，向所述碳纳米管混合液中加入正硅酸乙酯，反应1～1.5h后加入硅烷偶联剂，继续反应3～4h，得到疏水性光热复合材料P/I2@CNTS；S3，升温至室温，向所述疏水性光热复合材料中加入IPN聚合物，搅拌反应，得到具有光热和吸声功能的超疏水涂层材料。2.根据权利要求1中所述具有光热和吸声功能的超疏水涂层材料的制备方法，其特征在于，所述红磷、碘、碳纳米管的质量比为0.1：(0.8～1.2)：(9～12)。3.根据权利要求1中所述具有光热和吸声功能的超疏水涂层材料的制备方法，其特征在于，所述红磷、碘、碳纳米管的质量比为0.1：1：10。4.根据权利要求1中所述具有光热和吸声功能的超疏水涂层材料的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管、正硅酸乙酯、硅烷偶联剂的比例为20g：(2.8～3.2)mL：(6～8)mL。5.根据权利要求1中所述具有光热和吸声功能的超疏水涂层材料的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：施铭德，段辉，周春爱，万义辉，
申请(专利权)人：湖北铁神新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：