一种用于基材表面的自发热涂层及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于基材表面的自发热防冻除冰涂层及其制备方法，属于涂料领域。本发明专利技术融合了电气石自发热功能、防冻涂层、自洁疏水涂层等多种物化性能良好的材料，利用它们的优良性质，将疏水、自洁、自发热、防冻材料合理的应用在一起，综合利用了各种材料的优良性能，防冻除冰更加高效。

Self heating coating for substrate surface and preparation method thereof

The invention relates to a self heating anti icing and deicing coating on the surface of a substrate and a preparation method thereof, which belongs to the field of coating. The invention combines tourmaline self heating function, antifreeze coatings, self-cleaning hydrophobic coating and other physicochemical properties of good material with excellent properties of them, the hydrophobic, self-cleaning, self heating, reasonable application of antifreezing material together, the comprehensive utilization of the excellent performance of various materials, anti freeze deicing more efficient.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于基材表面的自发热防冻除冰涂层及其制备方法，属于涂料领域。
技术介绍
飞机结冰是造成飞机飞行事故的重要原因之一。事实证明只是依靠飞机机载防/除冰系统不能完全解决飞机结冰带来的飞行安全隐患，其根本原因是防/除冰系统并不能百分之百地防止飞机结冰或者消除已经结的冰；导致飞机会出现带冰飞行的情况。目前，一些传统的有效的消冰方法至今仍在使用，像充气靴，电热冰防护和引入喷气发动机热气的热除冰等。在早期的对冷冻点抑制的冰防护系统设计中，曾经研究过向表面渗透一种防冻液体，像与水混合的乙二醇等的方法。但这种方法明显的局限性在于飞机上液体的供应量限制了防冰时间的延长。还有用大型电暖扇供热与风干结合的方法，但是这种方法工作量大，高耗能而且效率低经常延误航班。再者，有专业人士运用了较先进的电子感应系统，提高了结冰的预警性能，但是仅仅停留在预警上，没有给出如何去解决尤其是及时快速解决问题的方法。因此，在飞机的预防冰冻及高效除冰方面，一直没有能从根本上解决，所以研发一种新的除冰方法是很有必要的。再者，2008年的雪灾给国民经济、生产及日常生活带来了极大的不便，尤其高压输电线及道路积雪成冰更是造成了人员的伤亡，这些领域的防冻除冰更是迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术融合了电气石自发热功能、防冻涂层、自洁疏水涂层等多种物化性能良好的材料，利用它们的优良性质，将疏水、自洁、自发热、防冻材料合理的应用在一起，综合利用了各种材料的优良性能，防冻除冰更加高效。本专利技术的各功能涂层亦可根据实际需要自由组合。一种用于基材表面的自发热涂层，所述涂层包括绝缘底层和自发热层，其中，所述自发热层涂料原料按质量比5-15:25-60:5-10，含有电气石粉体、疏水树脂和有机溶剂，所述电气石粉体的粒径小于200目。本专利技术所述自发热涂层中的绝缘底层涂料的选取为本领域的公知技术，本领域熟练的技术人员可以通过基板的材质确定绝缘涂料种类的选取及其确定其用量，本专利技术优选为有机绝缘涂料，如有机硅绝缘漆YA-631、环氧绝缘漆J-305等等。本专利技术所述的自发热涂层中的自发热层涂料中含有电气石粉体，电气石粉体具有显著的压电性和热电性，当外界的温度和压力有微弱变化时，其内部分子运动增强，偶极矩发生变化，即热运动使极性分子激发到更高的能级，分子向低能级跃进时向外辐射大量远红外线，提供热量，提高基材表面的温度，以达到防结冰的目的。其中，所述疏水树脂按下述方法制备:将30 55份甲基丙烯酸甲酯，15 45份丙烯酸丁酯，I 10份丙烯酸，4 11份有机硅单体及100份有机溶剂(由乙酸丁酯、正丁醇、二甲苯按质量比1: 2: 3组成的混合溶液)加入到四口瓶中，升温到110°C后，均匀滴加0.05 0.2份AIBN的引发剂溶液，保温2小时，出料。上述有机硅单体优选为乙烯基三乙氧基硅烷。本专利技术所述疏水树脂具有表面能低，可与颜填料制备成超疏水涂层，可起到防止涂层结冰的作用。本专利技术所述涂层一个优选的技术方案为自发热层涂料中仅含有电气石粉体、疏水树脂和有机溶剂，所述自发热层涂料原料，按重量份，由下述组分组成:电气石粉体 5-15疏水树脂 25-40有机溶剂5-10。为了使自发热层同时具备自发热和疏水的能力，本专利技术另一优选技术方案中所述涂层中的自发热层优选所述自发热层涂料原料，按重量份计，由下述组分组成: 电气石粉体 5 15 疏水树脂25-60有机溶剂5-10 纳米二氧化硅 2-10 润湿分散剂 0.1-0.5 无机填料4-10所述无机填料选自铁红、钛白粉、滑石粉、碳酸钙、高岭土中的至少两种。 优选上述无机填料中各个组分重量相同。本专利技术所述涂层中的自发热层可按下述方法制备:将电气石粉体、疏水树脂、有机溶剂及任选加入的纳米氧化硅、润湿分散剂、无机填料按比例混合后，研磨机中以4000r/min分散30min既得。其中，任选加入的纳米氧化硅、润湿分散剂、无机填料指当涂料中包含纳米氧化硅、润湿分散剂、无机填料时加入上述组分；无时则不加。本专利技术所述涂层优选进一步包括超疏水表层，所述超疏水表层涂料原料按重量份计，由下述组分组成: 纳米二氧化硅 2-10 润湿分散剂0.1-0.5无机填料4-10疏水树脂20-40有机溶剂20-40本专利技术所述涂层中的超疏水表层可按下述方法制备:将纳米二氧化硅、有机溶剂、润湿分散剂按质量比混合，混合后分散研磨；后加入无机填料，研磨机中以4000r/min分散30min后加入与有机溶剂质量比为1:1的疏水树脂，再分散研磨至均匀，既得。本专利技术所述涂层优选进一步包括碳纤维激发层，所述碳纤维激发层设于绝缘底层与自发热层之间。本专利技术所述涂层所有技术方案中均优选所述有机溶剂为由乙酸丁酯、正丁醇、二甲苯按质量比1:2:3组成的混合溶液。本专利技术所述涂层一个优选的技术方案为: 一种用于基材表面的自发热涂层，所述涂层由下至上由绝缘底层、碳纤维激发层、自发热层和超疏水表层组成。其中，所述自发热层涂料原料按质量比5-15:25-40:5-10，由电气石粉体、疏水树脂和有机溶剂组成，所述电气石粉体的粒径小于200目。上述技术方案所述涂层，优选按下述方法制备:在基材上涂覆有机绝缘涂料制得绝缘底层，将碳纤维激发层置于其上，然后将自发热层涂料涂覆于碳纤维激发层上，干燥后将超疏水表层涂料涂覆于最外层，干燥既得。本专利技术另一个优选的技术方案为:一种用于基材表面的自发热涂层，所述涂层由下至上由绝缘底层、碳纤维层和自发热层组成，所述自发热层涂料原料，按质量比，由下述组分组成: 电气石粉体 5-15 疏水树脂25-60有机溶剂5-10 纳米二氧化硅 2-10 润湿分散剂 0.1-0.5无机填料4-10上述技术方案所述涂层，优选按下述方法制备:在基材上涂覆有机绝缘涂料制得绝缘底层，将碳纤维激发层置于其上，干燥后涂覆自发热层涂料。本专利技术所述用于基材表面的自发热涂层的制备方法一个优选的技术方案为:一种用于基材表面的自发热涂层的制备方法，包括下述工艺步骤:①超疏水表层涂料制备:将纳米二氧化硅、有机溶剂、润湿分散剂按质量比混合，混合后分散研磨；后加入无机填料，研磨机中以4000r/min分散30min后加入与有机溶剂质量比为1:1的疏水树脂，再分散研磨至均匀，既得，其中，所述有机溶剂为乙酸丁酯、正丁醇、二甲苯按质量比1: 2: 3组成的混合溶液。②自发热层涂料制备:将电气石粉体、树脂、有机溶剂按质量比5-15:25-40:5-10混合后，研磨机中以4000r/min分散30min,既得。③涂覆:在基材上涂覆有机绝缘涂料制得绝缘底层，将碳纤维激发层置于其上，然后将自发热层涂料涂覆于碳纤维激发层上，干燥后将超疏水表层涂料涂覆于最外层，干燥既得。本专利技术所述用于基材表面的自发热涂层的制备方法另一个优选的技术方案为:利用碳纤维涂层作为激发层的自发热涂层的制备方法优选下述技术方案:①超疏水、自发热一体层涂料制备:将纳米二氧化娃、有机溶剂、润湿分散剂按质量比混合，混合后分散研磨；加入无机填料，研磨机中以4000r/min分散30min,按比例加入疏水树脂和有机溶剂，再以1000r/min分散研磨30min，出料，获得超疏水、自发热一体的涂料， 所述自发热层涂料原料，按质量比，由下述组分组成: 电气石本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于基材表面的自发热涂层，所述涂层包括绝缘底层和自发热层，其中，所述自发热层涂料原料按质量比5?15:25?60:5?10，含有电气石粉体、疏水树脂和有机溶剂，所述电气石粉体的粒径小于200目。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：雷桢禹，王毓林，王威，陈美玲，杨莉，张恩，
申请(专利权)人：大连交通大学，
类型：发明
国别省市：