一种具有自清洁制造技术

本发明专利技术属于材料表面防结冰技术领域，尤其涉及一种具有自清洁

【技术实现步骤摘要】
一种具有自清洁、防结冰稳定超疏水涂层的制备方法


[0001]本专利技术属于材料表面防结冰
，尤其涉及一种具有自清洁
、
防结冰稳定超疏水涂层的制备方法
。

技术介绍

[0002]冰冻天气对各种设备和结构，如输电线路
、
风电叶片
、
飞机
、
船舶等，都构成了严重的问题
。
寒冷的气候条件会导致水分在这些表面上结冰，从而影响设备的性能和安全
。
例如，冰挂在风电叶片上可能会显著改变其空气动力学特性，从而影响其安全性能
。
对于输电线路，冰的积累可能增加线路的重量，导致线路断裂或塔架倒塌
。
因此，开发有效的防冰技术是至关重要的
。
[0003]超疏水材料是一种能够在其表面形成高度疏水性的材料
。
它们具有独特的结构和表面特性，使得液滴在其表面上呈现出高的接触角和低的滚动角
。
这种性质使得超疏水表面成为防冰应用的理想选择
。
在冰冻条件下，水不能很好地附着在超疏水表面上，因此很难在这样的表面上形成冰
。
然而，尽管超疏水表面具有显著的防冰性能，但这些表面也面临着一些挑战
。
例如，耐用性问题，许多超疏水材料在严酷的环境条件下，如高温
、
强紫外线照射
、
高湿度
、
酸碱环境和机械磨损等，可能会导致其性能降低或失去超疏水性
。<br/>制备复杂性，超疏水表面通常需要特殊的制备工艺来创建适当的微观和纳米级表面结构，这种技术要求高，且制备成本较高
。
如中国专利申请
CN 111825480 A
公开了一种抗紫外线超疏水防冻材料及其制备方法，制备方法包括以下步骤：在纳米二氧化硅片材表面刻画栅格，然后置于缓冲氧化物蚀刻液中再用有机溶剂清洗，最后浸入蚀刻液一中，得蚀刻后纳米二氧化硅；将蚀刻后纳米二氧化硅蜡烛煅烧，然后真空干燥，再煅烧，得二氧化硅基质；将纳米二氧化钛糊状前体浇筑在二氧化硅基质表面，然后依次经烧结和冷却，得抗紫外线超疏水防冻材料
。
该疏水防冻材料的制备过程复杂，制备成本较高
。
大规模生产困难，由于需要精细控制表面的微观和纳米级别的结构，因此在工业规模上制造超疏水表面可能会面临困难
。
因此，为了实现超疏水表面的广泛应用，还需要进一步的研究和开发
。

技术实现思路

[0004]为此，本专利技术目的在于提供一种具有自清洁
、
防结冰稳定超疏水涂层的制备方法，用于克服现有技术中超疏水涂层难以大规模制备及其稳定性不足的问题，实现超疏水涂层的兼具优异的机械稳定性能和可规模化制备
。
本专利技术的超疏水涂层具有优异的自清洁性，机械稳定性
、
化学稳定性
、
低冰粘附强度以及长期防结冰性能
。
此外，该方法适用于各种基材，并实现大规模制备，可广泛应用于输电线路和风电设备的防结冰
。
[0005]本专利技术的技术方案是：
[0006]一种具有自清洁
、
防结冰稳定超疏水涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0007]S1
氟化微米粒子制备：将微米粒子加入到乙醇溶剂中，超声及搅拌均匀后，通入氮气作为保护气，调节
pH
，加入低表面能改性剂，搅拌反应，离心，得氟化微米粒子；
[0008]S2
氟化纳米粒子制备：将纳米粒子加入到乙醇溶剂中，超声及搅拌均匀后，通入氮气作为保护气，调节
pH
，加入低表面能改性剂，搅拌反应，离心，得氟化纳米粒子；
[0009]S3
自清洁
、
防结冰稳定超疏水涂层溶液制备：将步骤
S1
所得氟化微米粒子和步骤
S2
所得氟化纳米粒子加入到有机溶剂中，超声及搅拌均匀，获得分散的氟化的微纳米粒子悬浮液，在搅拌条件下加入低表面能树脂，搅拌一定时间，获得自清洁
、
防结冰稳定超疏水涂层溶液；
[0010]S4
自清洁
、
防结冰稳定超疏水涂层制备：将步骤
S3
所得自清洁
、
防结冰稳定超疏水涂层溶液喷涂于基材表面上，获得自清洁
、
防结冰稳定超疏水涂层
。
[0011]优选的，步骤
S1
所述微米粒子为氧化铝
、
氧化锆
、
玻璃微珠
、
聚四氟乙烯粉末中的任意一种或两种；所述微米粒子的直径为
0.5
～5μ
m。
[0012]优选的，步骤
S2
所述纳米粒子为纳米二氧化硅
、
纳米二氧化钛
、
碳纳米管中的任意一种或两种；所述纳米粒子的直径为
10
～
50nm。
[0013]优选的，步骤
S1
中，微米粒子的质量为乙醇质量的
0.5
～5％；步骤
S2
中，纳米粒子的质量为乙醇质量的
0.5
～5％；步骤
S1、
步骤
S2
中，加入的低表面能改性剂的质量为乙醇质量的1～
10
％
。
[0014]优选的，步骤
S1、
步骤
S2
中，所述低表面能改性剂为全氟硅烷
、
全氟辛酸
、
全氟乙烯丙烯共聚物中的任意一种
。
[0015]优选的，步骤
S1、
步骤
S2
中，搅拌反应时间为2～
4h。
[0016]优选的，所述全氟硅烷为全氟癸基三甲氧基硅烷
、
全氟癸基三乙氧基硅烷中的任意一种
。
[0017]优选的，步骤
S3
中，氟化微米粒子和氟化纳米粒子的质量比为1：1～1：
3。
[0018]优选的，步骤
S3
所述有机溶剂为甲苯
、
二甲苯
、
丙酮
、
甲乙酮
、
丁酮
、
乙酸乙酯
、
乙酸丁酯中的一种或两种
。
[0019]优选的，步骤
S3
中，所述低表面能树脂的加入量为分散的氟化的微纳米粒子悬浮液质量的8～
15
％
。
[0020]优选的，步骤
S3
所述低表面能树脂为氟碳树脂
、
氟硅树脂
、
丁苯橡胶树脂和聚氨脂树脂中的一种
。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种具有自清洁
、
防结冰稳定超疏水涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1
氟化微米粒子制备：将微米粒子加入到乙醇溶剂中，超声及搅拌均匀后，通入氮气作为保护气，调节
pH
，加入低表面能改性剂，搅拌反应，离心，得氟化微米粒子；
S2
氟化纳米粒子制备：将纳米粒子加入到乙醇溶剂中，超声及搅拌均匀后，通入氮气作为保护气，调节
pH
，加入低表面能改性剂，搅拌反应，离心，得氟化纳米粒子；
S3
自清洁
、
防结冰稳定超疏水涂层溶液制备：将步骤
S1
所得氟化微米粒子和步骤
S2
所得氟化纳米粒子加入到有机溶剂中，超声及搅拌均匀，获得分散的氟化的微纳米粒子悬浮液，在搅拌条件下加入低表面能树脂，搅拌一定时间，获得自清洁
、
防结冰稳定超疏水涂层溶液；
S4
自清洁
、
防结冰稳定超疏水涂层制备：将步骤
S3
所得自清洁
、
防结冰稳定超疏水涂层溶液喷涂于基材表面上，获得自清洁
、
防结冰稳定超疏水涂层
。2.
如权利要求1所述的具有自清洁
、
防结冰稳定超疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤
S1
所述微米粒子为氧化铝
、
氧化锆
、
玻璃微珠
、
聚四氟乙烯粉末中的任意一种或两种；所述微米粒子的直径为
0.5
～5μ
m。3.
如权利要求1所述的具有自清洁
、
防结冰稳定超疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤
S2
所述纳米粒子为纳米二氧化硅
、
纳米二氧化钛
、
碳纳米管中的任意一种或两种；所述纳米粒子的直径为
10
～
50nm。4.
如权利要求1所述的具有自清洁
、
防结冰稳定超疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤
S1
中，微米粒子的质量为乙醇质量的

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊平，朱平，李步成，田志斌，魏晋飞，
申请(专利权)人：广州三孚新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：