[发明专利]一种多孔结构的超疏水-润滑复合防冰涂层及制备方法

说明书

本发明属于新材料领域，具体涉及一种多孔结构的超疏水‑润滑复合防冰涂层及制备方法。所述涂层由发泡多孔的超疏水涂层和仿生关节润滑液构成，所述超疏水发泡多孔结构的超疏水‑润滑复合防冰涂层由低分子聚丁二烯、聚丙烯酰、水性聚氨酯、烷基烯酮二聚体复合再经对甲苯磺酰肼加热发泡，制备而成。所获涂层的仿生关节润滑液与低分子聚丁二烯的共混成分，可显著降低冰层粘附力，使得冰层粘附力降低到5kPa以下，起到优异抗冰效果。

技术领域

本发明属于新材料领域，具体涉及一种具有防冰效果的超疏水-润滑复合防冰涂层。

背景技术

冰冻及寒冷天气每年都会给我国带来数以亿计的损失，涉及领域包括航天运输，公共交通，基建设施，甚至电力运输的延误和损耗。线路的覆冰会让电力部门的及时疏通极具挑战，我国作为地大物博的大国，线路覆冰的影响更是位居世界前列。除此以外，覆冰对于飞机机翼的影响也是举足轻重的。严重的覆冰甚至会造成机翼的停转从而引发空难。道路方面，出行安全的提升同样要从轮胎与铁轨的防滑防冰着手，结冰在很大程度上给人民的财产和安全带来了巨大的隐患。因此，开展超疏水防冰涂层材料的研究是有巨大社会意义的。

荷叶由于自身自清洁，防冰以及减阻等特性，从而有良好的超疏水性。“荷叶效应”也是最为大众所熟知的超疏水现象。研究表明，自然界生物的微/纳结构对于研究防冰材料有着重要意义。例如荷叶表面含有微/纳复合的乳突结构，使得表面呈超疏水性[Barthlott,W.；Neinhuis,C.Planta 1997,202,1；Feng,L.；Li,S.H.；Li,Y.S.；Li,H.J.；Zhang,L.J.；Zhai,J.；Song,Y.L.；Liu,B.Q.；Jiang,L.；Zhu,D.B.Advanced Materials2002,14,1857.]。后来的科研工作者受此启发制备了大量的超疏水涂层。所以外力作用对于超疏水表面的微纳结构的破坏会直接影响其表面的超疏水效果以及防冰特性。研究发现，仿猪笼草的含低表面能润滑液的表面表现出了优异的抗压特性以及良好的防冰性能[Wong,T.-S.et al.Nature 2001,477,443；Kim,P.et al.ACS Nano 2012,6,6569；Liu,Q.et al.Applied Surface Science 2015,346,68]。这是利用电化学腐蚀的方法在表面构造多孔结构从而吸附低表面能润滑液，防止低表面能润滑液流走。这种表面对于物体的粘附力极低，这种润滑表面对物体的粘附极低，无论是水还是冰都可以在重力作用下从表面滑落，进而较少外力作用。该方案的难点在于提高防冰材料的耐用性，因为随着使用次数的增加，表面润滑液的数量会减少，粘附力也会增加，失去抗冰效果。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种发泡多孔结构的超疏水-润滑复合防冰涂层及其制备方法，涂层具备优异的抗冰性能，可显著降低冰的粘附力，仿生关节润滑液易于获得，更加环保，且制备方法简单，成本低。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种多孔结构的超疏水-润滑复合防冰涂层，其特征在于，所述防冰涂层由发泡多孔的超疏水涂层和注射到超疏水涂层表面的仿生关节润滑液构成，所述超疏水涂层由低分子聚丁二烯、聚丙烯酰、水性聚氨酯、烷基烯酮二聚体加溶剂混合后再经对甲苯磺酰肼加热发泡，喷涂制备而成。

所述发泡多孔结构的超疏水-润滑复合防冰涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将低分子聚丁二烯、聚丙烯酰、水性聚氨酯、烷基烯酮二聚体进行混合后，加入庚烷作为溶剂进行加热搅拌溶解，加热搅拌温度20-30℃，加热搅拌时间为1h，再经对甲苯磺酰肼加热发泡，将得到的溶液于常温下采用喷涂方式成膜后，40-60℃下干燥，获得发泡多孔结构的超疏水涂层；

(2)将步骤(1)制备得到的发泡多孔结构的超疏水涂层表面注入仿生关节润滑液，得到发泡多孔结构的超疏水-润滑复合防冰涂层。