[发明专利]一种具有低覆冰粘附性能的涂层及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及防结冰材料技术领域，具体涉及一种具有低覆冰粘附性能的涂层及其制备方法和应用。本发明首先对基材进行表面带电改性处理，得到表面带正电荷的基材；然后将表面带电改性基材浸渍于聚四氟乙烯(PTFE)胶体分散液中，PTFE胶体颗粒在静电力、界面张力和重力的共同作用下，以自组装的方式均匀铺展、沉积在带电表面上；最后，经过烧结处理，PTFE胶体颗粒熔化，从而在基材表面形成致密均匀、粘附力强的薄膜涂层。本发明提供的涂层，在低温环境下在大尺寸表面基材上可以实现单位宽度的除冰剪切力在50～100N范围内，可多次重复使用，耐久性能好。

技术领域

本发明涉及防结冰材料技术领域，具体涉及一种具有低覆冰粘附性能的涂层及其制备方法和应用。

背景技术

冰雪是自然界最为常见的自然现象之一，与人类的生产生活密切相关。但对于许多领域，如航空航天、电力输送、风力发电及农业生产等，覆冰具有较大的危害，给生产和生活造成巨大的经济和能源损失。因此减小冰层在基底上的粘附一直备受人们的关注，许多防/除冰的方法也应运而生。

现有的被动方式的除冰技术大多在基底表面进行涂层的制备，现有技术中公开的制备防结冰涂层的涂料主要分两类，一类是亲水性防结冰涂料(例如CN1632014，CN1916094A)，其防结冰效果受材料的吸水量与吸水速率影响较大，不适用于高湿度、长时间持续低温的环境，且重复性不好，防结冰寿命有限。另一类是疏水性防结冰材料(例如CN101579670A)，其疏水性能和脱冰性能有限。由此可知，无论是亲水性防结冰涂料制备得到的防结冰涂层还是疏水性防结冰材料制备得到的防结冰涂层均存在除冰性能不佳、持久性差的缺陷。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种具有低覆冰粘附性能的涂层及其制备方法和应用，本发明提供的具有低覆冰粘附性能的涂层，厚度为0.2～10μm，单位宽度的除冰能力为50～100N，能够实现大于10次的结冰/除冰循环，除冰能力优异且耐久性好，可多次重复使用。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种具有低覆冰粘附性能的涂层的制备方法，包括以下步骤：

将基材进行表面带电改性处理，得到表面带正电的改性基材；

将所述表面带正电的改性基材浸渍于聚四氟乙烯胶体分散液中，在所述表面带正电的改性基材的表面自组装得到聚四氟乙烯膜；

将所述聚四氟乙烯膜进行烧结处理，得到具有低覆冰粘附性能的涂层。

优选的，所述表面带电改性处理为：将基材浸渍于表面带电改性处理溶液中，进行表面带电改性处理；

所述表面带电改性处理溶液为PDDA和NaCl的混合溶液；

所述PDDA和NaCl的混合溶液中PDDA的质量百分数为0.1～1％，NaCl的浓度为0.01～0.1mmol/L。

优选的，所述表面带电改性处理的时间为4～12min。

优选的，所述聚四氟乙烯胶体分散液中聚四氟乙烯的质量百分数为1～10％；平均粒径为50～5000nm。

优选的，所述聚四氟乙烯胶体分散液的溶剂为乙醇-水溶液，所述乙醇-水溶液中乙醇的质量百分数为1～30％。

优选的，所述自组装的时间为20～300min。

优选的，所述烧结处理包括依次进行的初步烧结处理和最终烧结处理；

所述初步烧结的温度为50～100℃，时间为5～25min；

所述最终烧结的温度为300～450℃，时间为10～40min。