[发明专利]一种可用于三维复杂曲面的电加热防冰涂层的制备方法

说明书

本发明涉及一种可用于三维复杂曲面的电加热防冰涂层的制备方法。所述可用于三维复杂曲面的电加热防冰涂层包括底层电极层、中间加热层和顶层电极层，该制备方法包括：在三维曲面基材表面制备具有导电性能的底层材料，形成底层电极层；制备具有导电性能的中间加热层材料；所述中间加热层材料包括导电粒子、聚合物基体、稀释剂和分散剂；将所述中间加热层材料喷涂于所述底层电极层的表面，形成中间加热层；在所述中间加热层的表面制备具有导电性能的顶层材料，形成顶层电极层。本发明制备的电加热防冰涂层可以适用于飞机复杂构件的防除冰。

技术领域

本发明涉及工艺制备领域，特别是涉及一种可用于三维复杂曲面的电加热防冰涂层的制备方法。

背景技术

飞机结冰是指飞机在大气中飞行时，其部件表面上积聚了冰层的现象。一般来说，飞机结冰可能发生在机翼前缘、尾翼、发动机进气道前缘、风挡玻璃、仪器传感头等部位，并会对飞行的性能造成极大的损害：结冰不仅增加了飞机的重量，而且破坏了机翼的气动外形，因而阻力增加，升力下降，操纵性、稳定性下降；特别是当仪器、仪表结冰后，还会导致指示失常，而一些飞行器的元器件往往具有复杂的三维结构，也增大了曲面加热的难度。风力发电机的叶片结冰会改变风机叶片的频率，进而改变其动态响应行为，严重影响发电机的效率；高铁高寒线的地盘的结冰也会严重影响高铁的运行安全。

传统电加热防除冰已是传统防除冰技术中应用最广泛的技术之一，但传统的电加热方式是通过在基板内侧布置电阻丝，电阻丝产生的热通过机体材料传递到外表面，能量利用率低，同时造成材料内外温差比较大，在防冰表面需要维持一定温度的前提下造成内部温度过高，对材料本身提出较高的耐温要求。另外，部分位置(如机翼骨架)无法布置加热电阻丝，因而无法直接加热防冰。对于一些风速管等具有复杂结构的三维表面，传统的方式往往不能应用，因此需要一种新型的电加热方式。

电加热防冰涂层作为一种新型主动防冰方法，可以直接涂覆于防护区域外表面，无需对原表面设计做较大更改，大幅减少了由内而外传热产生的能量损耗，使得其防冰能耗与防冰温度更低，已成为新兴的主动防冰方法，备受国内外关注，但现有的电加热涂层技术，采用两条平行电极，适用于平面或者结构简单的曲面结构，并不适用于复杂的三维曲面的加热。

因此，亟需一种可在复杂三维曲面上制备的新型的电加热防除冰技术，以适用于飞机复杂构件的防除冰。

发明内容

本发明的目的是提供一种可用于三维复杂曲面的电加热防冰涂层的制备方法，以实现飞机复杂构件的防除冰。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种可用于三维复杂曲面的电加热防冰涂层的制备方法，所述可用于三维复杂曲面的电加热防冰涂层包括底层电极层、中间加热层和顶层电极层；所述可用于三维复杂曲面的电加热防冰涂层的制备方法包括：

在三维曲面基材表面制备具有导电性能的底层材料，形成底层电极层；

制备具有导电性能的中间加热层材料；所述中间加热层材料包括导电粒子、聚合物基体、稀释剂和分散剂；

将所述中间加热层材料喷涂于所述底层电极层的表面，形成中间加热层；

在所述中间加热层的表面制备具有导电性能的顶层材料，形成顶层电极层。

可选的，所述在三维曲面基材表面制备具有导电性能的底层材料，形成底层电极层，之前还包括：

将所述三维曲面基材表面用砂纸打磨或进行喷砂处理，并进行反复清洗。

可选的，所述在三维曲面基材表面制备具有导电性能的底层材料，形成底层电极层，具体包括：

采用磁控溅射的方式在三维曲面基材表面溅射金属层，形成底层电极层；

或者采用喷涂导电胶的方式在所述三维曲面基材表面喷涂导电胶，形成底层电极层。