[发明专利]一种超疏水抗污防覆冰水性涂料

说明书

本发明涉及材料表面工程技术领域，尤其涉及一种超疏水抗污防覆冰水性涂料，以重量分数计包含以下成分：表面接枝氟化物的纳米二氧化硅10‑15份，全氟癸基三甲氧基硅烷40‑60份，碳微球10‑20份，改性石墨烯5‑8份，粘结剂30‑40份，溶剂100‑150份。本发明的一种超疏水抗污防覆冰水性涂料，添加有超疏水材料和近红外光热材料，具有超疏水和光热除冰的双重功效，其近红外光热材料为改性石墨烯是石墨烯与CdS的复合物；其超疏水材料对涂层表面形成粗糙的微纳米结构十分有利，可以使得涂层获得更大的静态接触角和更小的滚动角，进一步延长水滴在涂层表面的结冰时间，达到更好的防覆冰效果。

技术领域

本发明涉及材料表面工程技术领域，尤其涉及一种超疏水抗污防覆冰水性涂料。

背景技术

冰的形成和堆积容易给设备带来致命性的破坏，如电线电缆、飞机发动机、风力发电机等。2008年，我国南方地区遭遇了罕见的冰灾。持续低温引起的降水和结冰造成大范围、长时间的输电网络与通讯线路的瘫痪以及公路、铁路等运输大动脉的中断。据民政部公布的数据，2008年我国冰灾的直接经济损失高达1516.5亿元。因此，对于输电线路表面防覆冰的研究与应用，制备具有防覆冰性能的功能涂层，具有极为重要的经济、社会和国防安全意义。

目前，输电线路防冰涂料主要有两种类型：超疏水涂料和发热型涂料。超疏水涂料中的超疏水材料，其表面极难被水沾湿，水滴在其表面的静态接触角150°，滚动角10°。超疏水材料一般具有微米尺度、纳米尺度或者微/纳复合尺度的粗糙表面形貌结构，水滴无法润滑超疏水材料表面的粗糙结构，水滴很容易从超疏水涂层表面滚落，从而起到防覆冰效果。同时，由于超疏水材料表面的冷凝水滴与固体表面的接触面积较小，固体冷表面与冷凝水滴之间的热传递受到抑制，在过冷度不太大时，冷凝水滴在超疏水材料表面的结冰时间就得到了延长，超疏水材料能够在一定程度上表现出延缓结冰的特性。而光热型涂料借助涂料中的吸热物质，将太阳辐射转化为热能以提高涂层温度，起到防覆冰和快速融冰的效果。中国发明专利CN 109486269 A公开了一种主动光热除冰的超疏水抗污防覆冰涂料，其将超疏水涂料和发热型涂料的优点相结合，所获得的涂层不仅具有较好的超疏水效果，还具有较强的光热效应，大大提高了涂料的防覆冰效果。由此可见，将超疏水涂料和发热型涂料的优势结合获得具有双重防覆冰效果的涂料将会是一种新趋势。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明要解决的技术问题是：长时间冰雪天气下，输电线路极易形成大面积覆冰，造成输电线路断线，供电线路出现大范围中断，给人们的生产、生活带来极大的不便。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提供一种超疏水抗污防覆冰水性涂料，以重量分数计包含以下成分：

具体地，所述表面接枝氟化物的纳米二氧化硅按照以下步骤制备：

(1)将纳米二氧化硅与KH550分散在甲苯中并置于三口烧瓶中得到反应溶液，纳米二氧化硅与KH550的质量比为100:3-4，密封后，抽真空并通入氮气，反复三次，之后，反应溶液在90℃下搅拌反应2h，反应完成后，离心分离获得沉淀，沉淀依次用甲苯、丙酮和二氯甲烷分散离心多次后，真空干燥得到SiO₂-NH₂；

(2)称取0.5g 4-二甲基氨基吡啶置于圆底烧瓶中，加入50mL四氢呋喃，使得4-二甲基氨基吡啶完全溶解在四氢呋喃中，加入1g SiO₂-NH₂并分散均匀，滴加1.23mL三乙胺，密封反应体系，抽真空，用氮气置换烧瓶中的空气，将反应瓶置于冰水浴中冷却0.5h，然后将2.22mL 2-溴异丁酰溴缓慢滴加至圆底烧瓶中，滴加完成后，采用分液漏斗水洗反应液除去季铵盐，除去有机相，将获得的沉淀依次用大量的丙酮、乙醇和水洗涤，干燥后获得SiO₂-NH₂-Br；