[发明专利]一种用于抗结冰的耐用超疏水涂层的制备方法

说明书

本发明提供一种用于抗结冰的耐用超疏水涂层的制备方法，属于超疏水涂层制备技术领域。包括：选取并清洗基材；配制环氧树脂、有机硅树脂混合溶液以及纳米级、亚微米级二氧化硅粒子复合悬浮液；两种溶液共混后加热蒸发掉一部分溶剂，加入固化剂得到超疏水涂料；将涂料喷涂到基材表面固化后制得一种耐用超疏水涂层。喷涂得到的表面具有微纳复合结构，且疏水性二氧化硅粒子降低了表面能，表面接触角大于150°，达到超疏水状态。本发明可在各种基材表面大面积制备超疏水涂层，涂层具有良好的耐磨性，与基底附着力强，并表现出优异的抗结冰性能。

技术领域

本发明属于超疏水涂层制备技术领域，涉及一种用于抗结冰的耐用超疏水涂层的制备方法。

背景技术

结冰和结霜问题严重影响了人们的日常生活和工业生产，严重时会对我们的生命及社会安全造成巨大威胁。例如结冰问题已经成为飞机失事的主要原因之一，仅在过去三十年中，因飞机积冰导致的飞行事故在美国就高达803起，空难事故的概率超过15％。此外，表面结冰对于极地探索、海洋开发、远距离输电等诸多方面有巨大影响。因此，延缓表面结冰及去除积冰至关重要。工程上常用的除冰及抗结冰方法主要有热力学方法、机械方法和化学方法，但这些方法往往伴随着大量的能量消耗及人力物力消耗，甚至会损伤设备表面。近年来，超疏水技术受到广泛关注，在防冰、疏冰方面具有很大的应用潜力。

超疏水表面因其大接触角(≥150°)和小滚动角(≤10°)的特性，在能源、环保、微流控等诸多领域展现了巨大的优势。超疏水表面既可以缩短液滴撞击固体表面时的固液接触时间，确保液滴结晶成核之前脱离表面，也可以通过对固体表面粗糙度和微观形貌的精确控制以及表面化学成分修饰三者的结合来延迟固体表面的结冰成核时间。因此，超疏水表面在抗结冰研究方面越来越受关注。

然而，由于超疏水表面微纳结构脆弱极易被破坏，机械稳定性较差，耐用性始终是一个棘手的问题。基于这一问题，本发明提供了一种耐用的抗结冰超疏水涂层的制备方法，本发明制备的超疏水涂层在经过机械磨损后仍具有良好的疏水特性，展现出超优异的耐用性能及抗结冰性能。

发明内容

本发明针对现有超疏水表面耐用性较差的局限性，提供一种用于抗结冰的耐用超疏水涂层的制备方法。通过简单的一步喷涂法进行超疏水涂层制备，有效的提升了超疏水表面的耐久性能，并使其具有良好的抗结冰性能。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于抗结冰的耐用超疏水涂层的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将基材表面进行清洗，得到处理好的基材。

步骤2，将环氧树脂、有机硅树脂及第一溶剂进行共混，通过磁力搅拌器搅拌得到混合树脂溶液；所述环氧树脂、有机硅树脂以及第一溶剂的质量比为(1～2)：(2～5)：10。

步骤3，将纳米级、亚微米级二氧化硅粒子与第二溶剂进行共混，加入氨水通过磁力搅拌器搅拌得到粒子复合悬浮液；所述纳米级二氧化硅粒子、亚微米级二氧化硅粒子、氨水及第二溶剂的质量比为(10～20)：(2～5)：(3～5)：100。

步骤4，将步骤2所得的混合树脂溶液与步骤3所得的粒子复合悬浮液混合，通过磁力搅拌器搅拌，加热蒸发掉一部分溶剂，加入固化剂得到超疏水涂料；所述复合悬浮液中的二氧化硅粒子与混合树脂质量比为(2～3)：10。

步骤5，将步骤4中所得的超疏水涂料喷涂到步骤1得到的基材表面，将基材烘干固化，即可得到耐用的抗结冰超疏水涂层。

进一步的，所述步骤1中，所述基材为平面、曲面及各类形状的金属、玻璃、塑料、石材或木材；所述对基材表面进行清洗采用丙酮、去离子水、无水乙醇依次清洗。本发明基材不限于上述基材，并不限于各类形状及大小，且不同基材不限于以上三种溶液清洗，当本发明基材为纸板时，仅需擦拭即可。