[发明专利]一种防覆冰复合材料表面设计及制备方法

说明书

本发明属于化学、材料科学、表面处理技术领域，具体涉及防覆冰的复合材料的制备方法。该方法包括步骤：(1)：在金属板表面构造微米乳突的微观结构；(2)：通过纳米结构的无机粒子在微观结构上构造微纳复合结构；(3)：通过模板法将微纳复合结构复制到复合材料基材表面得到初步复合材料；(4)：在初步复合材料的具有微纳复合结构表面上涂覆低表面能物质层；(5)：细化微纳复合结构。通过这种方法得到的复合材料具有更加精细的微纳米结构，高的表面结构强度，良好的表面化学稳定性等综合性能，且制备工艺简单，经济环保，利于规模化生产和应用。

技术领域

本发明属于化学、材料科学、表面处理技术领域，具体涉及防覆冰的复合材料的制备方法。

背景技术

当飞机以小于某一临界马赫数的亚音速在结冰气象条件下飞行时，某些部件的迎风表面就会因大气中的水滴撞击、积聚而结冰。大量的事故和研究都表明，飞机关键部位的积冰，即使是少量的，也会导致飞机的升力下降，飞行阻力增大，从而引起飞机的操纵性和稳定性等气动品质的恶化。尤其是航空发动机在地面和空中一定的温湿度下，进气口整流罩和支板易出现结冰。由于结冰将会导致进气流场畸变，使发动机性能恶化；冰脱落还可能造成发动机叶片断裂，甚至导致机毁人亡的重大事故。

通常大型飞机的防/除冰部位主要包括：机翼和水平尾翼、垂直尾翼前缘、发动机进气道唇口、进气部件(导向叶片、支撑等)、螺旋桨桨叶、整流帽罩、风挡、舱盖等透明表面以及空速管、攻角、温度传感器等大气数据探测装置的表面。对于大型军用运输机及大型民航客机，安装在机头或机身腹部、侧部、上部以及机翼翼尖等位置处的各种天线罩也是需要重点进行结冰防护的部位。机体表面的微纳结构及低表面能涂层除了可以降低过冷水滴在机体表面的凝结程度，在飞机通过加热主动除冰时，还可以使机体表面冰层融化形成的水滴尽快脱离机体，从而防止重结冰。

经对现有文献进行检索发现，中国申请公开号：CN103756550A,名称为“一种单组份杂化水性防覆冰涂料及其涂层的制备方法与应用”的专利中提出杂化乳液为纳米粒子改性的聚合物乳液的涂料，所述涂料还包含杂化乳液添加助剂，如润湿剂、消泡剂、流平剂、成膜助剂、增稠剂、防老剂、颜料、填料等。涂覆该涂料的铝合金表面的冰粘度强度显著下降，但是对于复合材料的效果不得而知，且文中涉及的可加热-紫外双重固化的水性聚氨酯乳液的制备过程繁琐，不易工业化。

发明内容

本发明涉及一种防覆冰复合材料表面设计及制备方法，目的是克服和改善目前防覆冰效果不好的现状。在复合材料表面构造超疏水的微纳米复合结构，并且涂覆低表面能的物质进一步改善其疏水性。

本发明最终得到复合材料/碳纳米管(CNT)/低表面能物质/碳纳米管(CNT)/低表面能物质的复合结构。这种复合材料具有更加精细的微纳米结构，高的表面结构强度，良好的表面化学稳定性等综合性能，且制备工艺简单，经济环保，利于规模化生产和应用。

本发明提供的防覆冰的复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)：在金属板表面构造微米乳突的微观结构：金属板可以为钛板或铝板等金属板。

S1在洁净的金属板表面进行光刻后，阳极氧化处理得到表面处理后的金属板；所述光刻的微坑直径和微坑间距均为50-600um，坑的深度为40-400um；

步骤S1中，所述光刻的包括旋涂SUN-1150P正性光刻胶、前烘、曝光、显影、后烘、腐蚀和去胶；

所述旋涂SUN-1150P正性光刻胶的参数为低速旋转速率为400-600rpm/min，低速旋转时间为15-5s；高速旋转速率为2000-4000rmp/min，高速旋转时间为20-30min；

所述前烘的条件为90-110℃，30-10min；

所述曝光的时间为25-40s；

所述显影用的为SUN-238D显影液；