[发明专利]一种智能防覆冰材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种智能防覆冰材料及其制备方法和应用。本发明提供了一种智能防覆冰材料，包括疏水树脂和嵌合在疏水树脂中的镍钛合金丝。当环境温度降低时，本发明所述智能防覆冰材料中的疏水树脂会收缩，且具有热弹性马氏体相变特性的镍钛合金丝会发生相变并产生膨胀，改变冰层内部膨胀力方向，使得冰层与材料表面之间的界面产生微小的裂纹，降低冰层在材料表面的粘附力，加速冰层的自主脱落，无需加热且具有优异的防覆冰使用效果。实验效果表明，本发明所述智能防覆冰材料具有良好的防覆冰效果；在‑20℃条件下，本发明提供的智能防覆冰材料相对于非智能防冰复合材料表面冰层粘附力降低了18.2～24.2％。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种智能防覆冰材料及其制备方法和应用。

背景技术

降水覆冰、升华覆冰等覆冰现象在自然界中十分普遍，绝大多数情况下，覆冰的产生会给人们的生产和生活带来极大的不便，特别是在交通工具、外部设备上的不断附着和积累会导致交通受阻、设备受损。现有消除覆冰的方法包括机械除冰和热力除冰；但是机械除冰采用敲打的方式，容易造成设备及设备表面的损坏，且机械除冰和热力除冰均能耗较大。如果设备或材料表面具有防覆冰特性，则可以在一定程度上减少除冰工作。为此，开展防覆冰材料的研究工作，可以从根本上防止覆冰的产生，具有重要的安全意义和经济价值。

目前，防覆冰手段主要有将设备或材料表面结构本身作为热源，构成防覆冰系统，避免表面结冰、粘连现象的出现，但该方法需要保证加热功率，以保证表面温度维持在冰点以上，能耗非常大。或者将加热手段与疏水涂层手段相结合(如申请号为CN201710508043.4的中国专利公开了一种防覆冰薄膜及其制备方法)，但该方法仍需提供热源，消耗能量，且该方法中涉及到的涂层原料基体以环氧树脂和橡胶为主，树脂必须一次成型，使用不便，橡胶在低温服役过程中很容易发生老化，使用寿命短。

因此，提供一种低能耗甚至无能耗、使用方便且防覆冰效果好的防覆冰材料，对国民安全和经济发展具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种智能防覆冰材料，无需加热，具有使用方便且防覆冰效果好的特点；本发明还提供了一种智能防覆冰材料的制备方法和应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种智能防覆冰材料，包括疏水树脂和嵌合在所述疏水树脂中的镍钛合金丝。

优选的，所述疏水树脂为聚丙烯树脂或聚醚醚酮树脂。

优选的，所述镍钛合金丝的马氏体相变点温度为-30～-10℃。

优选的，所述镍钛合金丝中镍的质量百分比≥50.5％。

优选的，所述镍钛合金丝的长度为0.3～1.5cm，直径为70～160μm。

优选的，所述镍钛合金丝占所述树脂和镍钛合金丝总体积的10～30％。

本发明还提供了上述技术方案所述的智能防覆冰材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将镍钛合金丝进行羟基化处理，得到羟基化镍钛合金丝；

(2)将所述步骤(1)得到的羟基化镍钛合金丝表面涂覆粘结剂，得到待粘结镍钛合金丝；

(3)将所述步骤(2)得到的待粘结镍钛合金丝与疏水树脂依次混合造粒和注塑成型，得到智能防覆冰材料。

优选的，所述步骤(1)中羟基化处理用试剂为Piranha溶液；所述羟基化处理的温度为70～90℃，时间为3～5min。

优选的，所述步骤(2)中粘结剂为希夫碱金属配合物。