[发明专利]一种光热除冰表面涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种光热除冰表面涂层及其制备方法，所述光热除冰表面涂层由包含聚硅氮烷、光热粒子、乙醇和稳定剂的涂层前驱体浸涂后经水汽固化形成的。本发明的光热除冰表面涂层具有材料易得、工艺简单等优点，利用不同功率的红外激光可以实现高效快速大规模远程除冰。

技术领域

本发明属于高分子涂层材料领域，具体涉及一种光热除冰表面涂层及其制备方法。

背景技术

在我们的日常生活中，各种表面积冰造成了许多严重的问题。在某些情况下，它会导致灾难性事件，例如飞机坠毁和电网崩溃，导致严重的经济影响和大量人员伤亡。因此，必须及时清理各种表面的积冰才能减轻结冰的影响。传统的除冰方法如机械振动、通电加热等方式不仅效率较低，在除冰过程中浪费了大量的人力和物力。开发新的高效除冰方式具有十分重要的意义。

光热粒子如碳纳米管、Fe₃O₄、石墨烯、二氧化钼等可以在近红外激光的辐照下迅速产热，通常被用于靶向清除癌细胞等医学领域。利用其在激光照射下快速产热的特点，添加了光热粒子的涂层表面可以实现高效快速以及大规模和远距离除冰，具有十分广阔的应用前景。

发明内容

为达上述目的，本发明提出一种光热除冰表面涂层及其制备方法，所述光热除冰表面涂层具有材料易得、工艺简单等优点，利用不同功率的红外激光可以实现高效快速大规模远程除冰。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种光热除冰表面涂层，由包含聚硅氮烷、光热粒子、乙醇和稳定剂的前驱体溶液浸涂后经水解固化得到；

所述聚硅氮烷本身并不具有光热的性质，只有将其与所述光热粒子均匀的分散在涂层中并水解固化后才具备高效的光热效应。

进一步地，所述表面从透明转变为黑色。

进一步地，配制所述前驱体时，聚硅氮烷、光热粒子、乙醇、稳定剂的比例为：聚硅氮烷1-3份，光热粒子0.1-0.9份，乙醇10-30份，稳定剂0.5-1.5份

进一步地，所述光热粒子直径均小于100nm，含量占所述光热除冰表面涂层总质量的1-9％；该含量下制备得到的光热除冰表面涂层的光热性能最优，纳米级的光热粒子具有更高的光热转化效率。

进一步地，所述聚硅氮烷包括全氢聚硅氮烷、甲基聚硅氮烷、乙烯基聚硅氮烷中的任意一种或任意两种或两种以上。

进一步地，所述光热粒子为碳纳米管、Fe₃O₄、石墨烯、二氧化钼中的任意一种或任意两种及两种以上。

进一步地，所述乙醇为分散剂。

进一步地，所述红外激光波长为808-1064nm。

进一步地，经能量密度为1W/cm²808nm激光照射60s后涂层表面表面温度可达到90摄氏度以上。说明涂层具有良好的光热转换效率。

进一步地，所述聚硅氮烷可替换为聚硅氧烷、环氧树脂等。

一种光热除冰表面涂层的制备方法，包括制备前驱体溶液步骤和前驱体溶液水解固化步骤。

进一步地，所述制备前驱体溶液具体为：

(1)量取原材料聚硅氮烷、乙醇、光热粒子和稳定剂；

(2)将聚硅氮烷和乙醇后，加入光热粒子和稳定剂；然后，进行超声分散，期间保持超声水浴温度低于50℃，直至所述所有组分混合均匀，得到前驱体溶液；

进一步地，(2)中在超声分散过程中，所述前驱体溶液会因溶液温度升高而挥发，故在超声分散时需要保持水浴温度低于50℃，防止因所述前驱体溶液挥发造成所述光热粒子无法均匀分散。