一种具有光热防冰除冰性能的超疏水涂层及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有光热防冰除冰性能的超疏水涂层及其制备方法，制备方法包括如下步骤：S1、将二氧化硅、去离子水、茶多酚、三氯化铁搅拌均匀，调节pH后过滤、洗涤、干燥，得到Tp

【技术实现步骤摘要】
一种具有光热防冰除冰性能的超疏水涂层及其制备方法


[0001]本专利技术涉及光热超疏水材料
，尤其是涉及一种具有光热防冰除冰性能的超疏水涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]结冰作为自然界中常见的现象，对航空、电力、交通运输、航运等行业都有负面影响。在严重的情况下，它甚至会造成人身伤害和财产损失。为了减少结冰造成的损害，很多技术得到了应用，如电热融化、气动驱动除冰和防冻液喷涂。然而，这些传统的主动式方法却存在着能耗高、应用困难、人工成本高、对环境有一定的危害等问题。超疏水涂层由于其特殊的表面结构，普遍被认为是合适的抗冰被动策略。它具有低的表面能、微纳米粗糙度结构，从而使得涂层能够延缓水滴的结冰时间，并降低冰的附着力。然而超疏水涂层普遍只具有防冰的功能，对防止结冰的效果存在一定的局限性。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的就是为了克服上述现有超疏水涂层对防止结冰的效果存在一定的局限性等缺陷而提供一种具有光热防冰除冰性能的超疏水涂层及其制备方法。
[0004]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0005]本专利技术的技术方案之一为提供一种具有光热防冰除冰性能的超疏水涂层的制备方法，包括如下步骤：
[0006]S1、将二氧化硅、去离子水、茶多酚、三氯化铁按顺序添加并搅拌均匀，调节pH，得到混合液，将混合液过滤、洗涤、干燥，得到多酚
‑
铁纳米核壳材料，命名为Tp
‑
Fe@SiO2；
[0007]S2、将S1步骤得到的Tp
‑
Fe@SiO2、无水乙醇、氨水、去离子水混合均匀，得到混合液，并在混合液中依次加入四乙氧基硅烷、含氟硅烷，搅拌均匀后过滤、洗涤、干燥，得到低表面能改性的Tp
‑
Fe@SiO2纳米颗粒，命名为F
‑
Tp
‑
Fe@SiO2；
[0008]S3、将S2步骤得到的F
‑
Tp
‑
Fe@SiO2、有机硅树脂、有机溶剂混合后涂覆在基体上，固化后在基体上形成具有光热防冰除冰性能的超疏水涂层。
[0009]进一步的，S1步骤中，二氧化硅、去离子水、茶多酚、三氯化铁的质量份数比为(0.1
‑
0.2)份：(50
‑
100)份：(0.05
‑
0.1)份：(0.02
‑
0.03)份。
[0010]进一步的，S1步骤中，用0.25
‑
0.5份氨水调节pH，搅拌的温度为室温。
[0011]进一步的，S2步骤中，Tp
‑
Fe@SiO2、无水乙醇、氨水、去离子水、四乙氧基硅烷、含氟硅烷的质量份数比为(0.5
‑
1)份：(30
‑
60)份：(1
‑
2)份：(5
‑
15)份：(0.5
‑
1.5)份：(0.5
‑
1)份；F
‑
Tp
‑
Fe@SiO2的颗粒大小为50
‑
500nm。
[0012]进一步的，S2步骤中，含氟硅烷选自十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、全氟辛基三氯硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷、全氟辛基三甲氧基硅烷中的任意一种。
[0013]进一步的，S2步骤中，含氟硅烷加入后的搅拌温度为40℃，搅拌时间为9h，除此之
外的搅拌温度为室温，搅拌形式均为磁性搅拌。
[0014]进一步的，S3步骤中，F
‑
Tp
‑
Fe@SiO2、有机硅树脂、溶剂的质量份数比为(0.1
‑
0.2)份：(0.1
‑
0.3)份：(0.3
‑
0.6)份。
[0015]进一步的，S3步骤中，有机溶剂选自乙酸丁酯、乙酸乙酯、正己烷、甲苯中的任意一种或多种；有机硅树脂选自甲基苯基有机硅树脂、环氧改性有机硅树脂、丙烯酸改性有机硅树脂中的任意一种。
[0016]进一步的，S3步骤中，固化温度为室温～80℃。
[0017]本专利技术的技术方案之二为提供一种具有光热防冰除冰性能的超疏水涂层，基于如上述技术方案之一所述的具有光热防冰除冰性能的超疏水涂层的制备方法。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0019](1)本专利技术采用生活中常见的茶多酚作为光热填料，并对其进行低表面能改性(形成的低表面能团为在其表面接枝长链的氟碳官能团
‑
CF2、
‑
CF3，提高表面的疏水效果)，然后和有机硅树脂结合在一起，从而达到光热和超疏水的效果。在不同光强的光照作用下，达到了防冰和除冰的效果，具有很好的应用潜在价值。
[0020](2)本专利技术基于茶多酚的超疏水涂层，制备方法简单，可喷涂、刮涂和刷涂，工艺简单，操作便捷，适合于大面积大规模施工，易于在不同物体表面施工。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例1制得的超疏水涂层(a)和对照组(普通马口铁，b)与水的接触角图。
[0022]图2为本专利技术实施例1制得的超疏水涂层和对照组(普通马口铁)的宏观升温图。其中，a图为超疏水涂层的检测示意图。
[0023]图3为本专利技术实施例1制得的超疏水涂层的升温效果图。
[0024]图4为本专利技术实施例1制得的超疏水涂层与对照组(普通有机硅涂层)在
‑
25℃、不同光强照射下的延时结冰效果图。
[0025]图5为本专利技术对比例1制得的涂层与水的接触角图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。
[0027]以下各实施例和对比例中，如无特别说明的原料或处理技术，则表明其均为本领域的常规市售原料产品或常规处理技术。
[0028]实施例1：
[0029]一种具有光热防冰除冰性能的超疏水涂层的制备方法，包括如下步骤：
[0030](1)将0.2份二氧化硅溶于100份去离子水中，加入0.1份茶多酚，搅拌均匀后，加入0.03份三氯化铁，即刻加入0.5份氨水调节PH值，室温搅拌1h。将混合溶液过滤、洗涤、干燥制得Tp
‑
Fe@SiO2的核壳结构纳米材料。
[0031](2)将1份Tp
‑
Fe@SiO2纳米颗粒中加入60份无水乙醇、2份氨水和15份去离子水，在室温下磁性搅拌均匀搅拌1h。将1.5份四乙氧基硅烷(TEOS)缓慢注入上述悬浮液中，均匀搅拌0.5h，然后，将1份的十七氟癸基三甲氧基硅烷作为疏水溶液滴加入上述均匀的黑色混合
溶液中，在40℃下磁性搅拌9h。将混合溶液过滤、洗涤、干燥制得F
‑
Tp
‑
Fe@SiO2的核壳结构纳米材料。
[0032](3)将0.3份甲基苯基有机硅树脂、0.6份乙酸丁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有光热防冰除冰性能的超疏水涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将二氧化硅、去离子水、茶多酚、三氯化铁按顺序添加并搅拌均匀，调节pH，得到混合液，将混合液过滤、洗涤、干燥，得到多酚
‑
铁纳米核壳材料，命名为Tp
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Fe@SiO2；S2、将S1步骤得到的Tp
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Fe@SiO2、无水乙醇、氨水、去离子水混合均匀，得到混合液，并在混合液中依次加入四乙氧基硅烷、含氟硅烷，搅拌均匀后过滤、洗涤、干燥，得到低表面能改性的Tp
‑
Fe@SiO2纳米颗粒，命名为F
‑
Tp
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Fe@SiO2；S3、将S2步骤得到的F
‑
Tp
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Fe@SiO2、有机硅树脂、有机溶剂混合后涂覆在基体上，固化后在基体上形成具有光热防冰除冰性能的超疏水涂层。2.根据权利要求1所述的一种具有光热防冰除冰性能的超疏水涂层的制备方法，其特征在于，S1步骤中，二氧化硅、去离子水、茶多酚、三氯化铁的质量份数比为(0.1
‑
0.2)份：(50
‑
100)份：(0.05
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0.1)份：(0.02
‑
0.03)份。3.根据权利要求1所述的一种具有光热防冰除冰性能的超疏水涂层的制备方法，其特征在于，S1步骤中，用0.25
‑
0.5份氨水调节pH，搅拌的温度为室温。4.根据权利要求1所述的一种具有光热防冰除冰性能的超疏水涂层的制备方法，其特征在于，S2步骤中，Tp
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Fe@SiO2、无水乙醇、氨水、去离子水、四乙氧基硅烷、含氟硅烷的质量份数比为(0.5
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1)份：(30
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【专利技术属性】
技术研发人员：姜伯晨，类延华，李晓峰，刘涛，张玉良，张飞，王杰，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：