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    一種耐磨光熱超疏水涂層及其制備方法技術

    技術編號:44075841 閱讀:1 留言:0更新日期:2025-01-17 16:10
    本發明專利技術公開了一種耐磨光熱超疏水涂層的制備方法,制備方法包括:(1)將SiO<subgt;2</subgt;納米顆粒和分散劑加入去離子水中進行分散,然后加入含氟硅烷偶聯劑,充分攪拌,得到氟改性的SiO<subgt;2</subgt;分散液;(2)沉積蠟燭煙灰,將所得蠟燭煙灰加入到氟改性的SiO<subgt;2</subgt;分散液中,超聲分散、攪拌反應后得到超疏水涂料;(3)將所得超疏水涂料噴涂在預處理后的基材上,干燥后得到耐磨光熱超疏水涂層。本發明專利技術工藝方法簡單,所得涂層具有良好的光熱性能,超強的疏水性能和耐磨擦性,以及優異的光熱防冰性能。

    【技術實現步驟摘要】

    本專利技術涉及超疏水材料,具體涉及一種耐磨光熱超疏水涂層及其制備方法


    技術介紹

    1、風力渦輪機上結冰會增加葉片的重量和影響發電效率,從而導致空氣動力學性能下降,降低風力發電的效率,同時增加機械負擔,并引發噪音。涂料防冰是一種低能耗、無污染的理想防冰方法。

    2、超疏水材料表面主要由微米/納米結構和低表面能構成,可以有效防止冰成核,延遲冰積累和減少結冰后的冰粘附。cn201510661330.x公開了一種超疏水二氧化硅粒子及超疏水涂層的制備方法。g.?josh等人公開了一種用含氟聚合物制備出的超疏水和疏油表面的涂層組合物(g.?josh,?et?al.?superhydrophobic?and?oleophobic?coatings?withlow?voc?binder?systems.?au2012220798a[a].?2013-10-10),將二氧化硅和含氟聚合物兩者結合形成超疏水表面,可以有效抑制水和冰的附著。

    3、然而在零度以下的條件下,冰可以簡單地在超疏水表面上形成。一旦冰與微米/納米結構互鎖,超疏水表面則會失去其疏水性,導致冰粘附力增加。研究表明通過將超疏水和光熱結合可以有效防止冰成核,延緩冰堆積,甚至融化堆積的冰層。

    4、蠟燭煙灰具有優異的光熱性能,且環保廉價,如中國專利cn202210052383.1?公開了一種超疏水光熱涂層、其制備方法和應用,然而該專利所形成蠟燭煙灰涂層附著力弱、耐久性差。h.?k.?do等人提出了一種蠟燭煙灰涂層的制備方法,采用在基板背面涂覆降溫液體,并在蠟燭炭化的過程中間歇性地進行冷卻(h.?k.?do,?et?al.?fabrication?methodof?a?stable?superhydrophobic?surface?through?the?fixation?of?nanoparticle?byusing?a?paraffin?wax.?kr20130124203[b].?2014-10-08)。該方法工藝過程復雜,且制得的蠟燭煙灰顆粒粘附性不強,易磨損。t.?f.?qahtan等人公開一種光熱超疏水性涂層的制備方法,通過將收集的蠟燭煙灰制成溶液,將溶液直接噴涂在基體上制備出了光熱超疏水性涂層(t.?f.?qahtan,?et?al.?fabrication?of?water?jet?resistant?and?thermallystable?superhydrophobic?surfaces?by?spray?coating?of?candle?soot?dispersion[j],?sci?rep?7?(2017)?7531)。但該方法制備的涂層疏水性較差,機械強度較低,在長期使用或惡劣環境(如酸雨腐蝕、機械磨損)下,涂層結構極易發生破壞,疏水性和防冰性能顯著下降。因此,研發一種具有長久耐磨的光熱超疏水蠟燭灰涂層是目前該領域的技術難題。


    技術實現思路

    1、為解決現有蠟燭煙灰涂層存在制備方法復雜、易磨損,疏水性和機械強度較低的技術問題,本專利技術提供一種耐磨光熱超疏水涂層及其制備方法。

    2、本專利技術采用的技術方案是:

    3、一種耐磨光熱超疏水涂層的制備方法,包括如下步驟:

    4、(1)將sio2納米顆粒和分散劑加入去離子水中進行分散,然后加入含氟硅烷偶聯劑,充分攪拌,得到氟改性的sio2分散液;

    5、(2)沉積蠟燭煙灰,將所得蠟燭煙灰加入到氟改性的sio2分散液中,超聲分散、攪拌反應后得到超疏水涂料;

    6、(3)將所得超疏水涂料噴涂在預處理后的基材上,干燥后得到耐磨光熱超疏水涂層。

    7、進一步地,所述分散劑為聚乙二醇。

    8、進一步地,所述含氟硅烷偶聯劑為十七氟癸基三甲氧基硅烷。

    9、進一步地,所述sio2納米顆粒在氟改性的sio2分散液中的質量分數為2~4wt%,所述分散劑在氟改性的sio2分散液中的質量分數為2~3wt%,所述蠟燭煙灰在氟改性的sio2分散液中的質量分數為0.1~0.4wt%,所述含氟硅烷偶聯劑在氟改性的sio2分散液中的質量分數為2~4wt%。

    10、進一步地,沉積蠟燭煙灰的方法為:將耐高溫容器倒扣在蠟燭火焰的正上方,耐高溫容器的底部距離蠟燭火焰中心5~10cm。

    11、進一步地,所述基材為玻纖板,預處理方法為采用溶劑洗滌去除雜質和油污,洗滌后進行噴砂,再用超聲波清洗,之后置于干燥箱中干燥。

    12、進一步地,步驟(1)中,分散時間為40~60min;攪拌轉速為1000~1200rpm,攪拌時間為24~36h。

    13、進一步地,步驟(2)中,超聲時間為20~30min,攪拌轉速為500~600rpm,攪拌時間為10~15min。

    14、進一步地,步驟(3)中,噴槍壓力為0.5~0.7mpa,噴槍距離基材10~15cm;干燥溫度為60~80℃,干燥時間為9~12h。

    15、上述任意一種制備方法制得的耐磨光熱超疏水涂層。

    16、本專利技術的有益效果:

    17、(1)本專利技術通過將不完全燃燒產生的蠟燭煙灰和氟化sio2納米顆粒混合形成超疏水涂料,通過噴涂制備超疏水涂層,工藝方法簡單,所得涂層具有良好的光熱性能,超強的疏水性能和耐磨擦性,以及優異的光熱防冰性能。

    18、(2)本專利技術以玻纖板為基材制備涂層,氟化二氧化硅顆粒中的硅烷基(-si(oet)3)通過與玻纖板表面的羥基(-oh)反應,形成硅氧鍵(si-o-si),實現涂層與基材的強黏附作用;與此同時,硅烷基與蠟燭煙灰中的碳原子形成化學鍵合,增強蠟燭煙灰的附著力與耐久性,從而解決傳統方法中蠟燭灰易擦拭,不耐磨的技術難題。

    19、(3)涂層中蠟燭煙灰可提供多孔粗糙度骨架,氟化sio2納米顆粒均勻分散,填充在細小孔隙中,形成微/納多級嵌套結構,實現成分與結構耦合增強效應,顯著降低表面能,增強表面抗濕潤能力,解決現有蠟燭灰涂層疏水性不佳的瓶頸問題。

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    【技術保護點】

    1.一種耐磨光熱超疏水涂層的制備方法,其特征在于,包括如下步驟:

    2.根據權利要求1所述的一種耐磨光熱超疏水涂層的制備方法,其特征在于,所述分散劑為聚乙二醇。

    3.根據權利要求1所述的一種耐磨光熱超疏水涂層的制備方法,其特征在于,所述含氟硅烷偶聯劑為十七氟癸基三甲氧基硅烷。

    4.根據權利要求1所述的一種耐磨光熱超疏水涂層的制備方法,其特征在于,所述SiO2納米顆粒在氟改性的SiO2分散液中的質量分數為2~4wt%,所述蠟燭煙灰在氟改性的SiO2分散液中的質量分數為0.1~0.4wt%,所述分散劑在氟改性的SiO2分散液中的質量分數為2~3wt%,所述含氟硅烷偶聯劑在氟改性的SiO2分散液中的質量分數為2~4wt%。

    5.根據權利要求1所述的一種耐磨光熱超疏水涂層的制備方法,其特征在于,沉積蠟燭煙灰的方法為:將耐高溫容器倒扣在蠟燭火焰的正上方,耐高溫容器的底部距離蠟燭火焰中心5~10mm。

    6.根據權利要求1所述的一種耐磨光熱超疏水涂層的制備方法,其特征在于,所述基材為玻纖板,預處理方法為采用溶劑洗滌去除雜質和油污,洗滌后進行噴砂,再用超聲波清洗,之后置于干燥箱中干燥。

    7.根據權利要求1所述的一種耐磨光熱超疏水涂層的制備方法,其特征在于,步驟(1)中,分散時間為40~60min;攪拌轉速為1000~1200rpm,攪拌時間為24~36h。

    8.根據權利要求1所述的一種耐磨光熱超疏水涂層的制備方法,其特征在于,步驟(2)中,超聲時間為20~30min,攪拌轉速為500~600rpm,攪拌時間為10~15min。

    9.根據權利要求1所述的一種耐磨光熱超疏水涂層的制備方法,其特征在于,步驟(3)中,噴槍壓力為0.5~0.7MPa,噴槍距離基材10~15cm;干燥溫度為60~80℃,干燥時間為9~12h。

    10.根據權利要求1~9任意一項所述制備方法制得的耐磨光熱超疏水涂層。

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    【技術特征摘要】

    1.一種耐磨光熱超疏水涂層的制備方法,其特征在于,包括如下步驟:

    2.根據權利要求1所述的一種耐磨光熱超疏水涂層的制備方法,其特征在于,所述分散劑為聚乙二醇。

    3.根據權利要求1所述的一種耐磨光熱超疏水涂層的制備方法,其特征在于,所述含氟硅烷偶聯劑為十七氟癸基三甲氧基硅烷。

    4.根據權利要求1所述的一種耐磨光熱超疏水涂層的制備方法,其特征在于,所述sio2納米顆粒在氟改性的sio2分散液中的質量分數為2~4wt%,所述蠟燭煙灰在氟改性的sio2分散液中的質量分數為0.1~0.4wt%,所述分散劑在氟改性的sio2分散液中的質量分數為2~3wt%,所述含氟硅烷偶聯劑在氟改性的sio2分散液中的質量分數為2~4wt%。

    5.根據權利要求1所述的一種耐磨光熱超疏水涂層的制備方法,其特征在于,沉積蠟燭煙灰的方法為:將耐高溫容器倒扣在蠟燭火焰的正上方,耐高溫容器的底部距離蠟燭火焰中心5~10mm。

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:吳蒙丁浩賀湛翔陳齊德張雨晟梁楠
    申請(專利權)人:常州大學
    類型:發明
    國別省市:

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