一种防结冰硅橡胶复合材料表面的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种防结冰硅橡胶复合材料表面的制备方法，尤其涉及一种结合改性氯化钾填料和硅橡胶基体的防结冰表面的制备方法。
【背景技术】
[0002]飞机表面结冰后，气动性恶化，阻力增加，升力减小，发动机功率下降，严重时直接影响飞行安全。在电力行业中的高压电缆结冰造成电缆重量增加，超过电杆称重后造成倒塔，绝缘子覆冰后会导致冰闪事故，直接影响电力系统的安全运营。高速公路路面结冰后，使路面抗滑能力大幅下降，显著降低机动车辆的可操控性与行驶安全性，降低道路的通行能力严重时路网关闭，公路交通运输陷于瘫痪。防覆冰技术仍然是世界性的难题。目前使用用的防覆冰方法主要有除冰法和防冰法。除冰法是指结冰后利用机械、人力、热能、电能或喷洒防冰剂等方法将冰去除或融化；防冰法指的是利用某种涂料技术，例如超疏水涂料，使得表面与水或冰的粘附能力大大降低，在外界风力或振动作用下易于脱除，但二者都有其局限性。例如除冰法在结冰已经发生后再去除冰，无法避免结冰的产生，并且除冰耗时、耗力、耗能。超疏水涂料防冰法虽能及时防止覆冰的发生，但超疏水表面往往存在机械稳定性差，耐久性不良等致命缺陷，从而使得这类材料无法获得实际应用。因此，开发新型的稳定的防覆冰表面材料是实现防冰材料在工业领域获得实用的关键。
[0003]硅橡胶是一种性能优异的材料，具有良好的弹性、化学稳定性和耐高低温性能。硅橡胶加工方便，能够制成形状各异的密封材料、绝缘材料和涂料。普通的硅橡胶不具有防覆冰性能，若能采用材料复合的原理和方法，通过添加某种功能性填料分散在硅橡胶基体之中，从而赋予硅橡胶防覆冰性能，必将大大拓展硅橡胶材料的应用领域。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供了一种防结冰硅橡胶复合材料表面的制备方法。
[0005]本发明是将改性氯化钾颗粒与硅橡胶混合后在玻璃片上浇铸成膜，固化后将表面用金相砂纸打磨后即得到具有防结冰性能的过橡胶复合材料表面。在不结冰季节，氯化钾颗粒被硅橡胶基体包覆在内，从而大大降低氯化钾颗粒的潮解，使其能够长时间储存在硅橡胶基体中。而在冬季易结冰季节，使用金相砂纸将复合材料表面简单打磨几次后即可将改性氯化钾颗粒暴露在硅橡胶表面，从而降低硅橡胶表面结冰温度，达到防结冰效果。
[0006]本发明所述的一种防结冰硅橡胶复合材料表面的制备方法，其特征在于所述的改性氯化钾颗粒的制备方法为:
第一步，在60~80°C下，将过量的市售分析纯氯化钾溶于500 ML去离子水中，趁热过滤得到饱和的氯化钾水溶液，用容量瓶定容，保温备用；
第二步，机械搅拌下，将10~50 g市售硅藻土通过200目不锈钢分样筛在400~1000 ML丙酮中分散，然后加入2~5 g乳化剂0P-10，持续搅拌30 min ；
第三步，将第一步中的氯化钾饱和溶液用浓盐酸调节PH值至1，然后在10分钟内均分5次加入到第二步得到的丙酮分散液中，添加完毕后持续搅拌2 h，得到混合液；
第四步，将2~10 g纳米二氧化硅粉末加入到第三步得到的混合液中，继续机械搅拌30min后减压过滤，将得到的滤饼在150°C下真空干燥4 h ；
第五步，将滤饼捣碎后，通过100目不锈钢分样筛后得到改性的氯化钾颗粒，在干燥器中储存备用。
[0007]本发明所述使用的硅橡胶由α，ω - 二羟基聚二甲基硅氧烷，其粘度为5000-10000 cp,固化剂四乙氧基硅烷和催化剂二月桂酸二正丁基锡组成。
[0008]本发明所述硅橡胶复合材料的制备过程为:将100重量份α，ω - 二羟基聚二甲基硅氧烷，与4~6重量份四乙氧基硅烷在室温下溶解于100~200重量份正己烷中，然后加入5~20重量份的改性氯化钾颗粒后置于行星式球磨机中，在300转/分的下球磨2 h ;向球磨混合液中加入0.1~0.5重量份二月桂酸二正丁基锡后继续球磨10 min ;将混合均匀的悬浮液在玻璃板上浇铸成膜，室温固化24 h即得到硅橡胶复合材料。
[0009]本发明所述防结冰硅橡胶复合材料表面的制备方法是将上述中所得的硅橡胶复合材料表面使用金相砂纸打磨后得到。
[0010]本发明所述打磨所使用的金相砂纸为200~400目，打磨压强为5000~ 12000 Pa，打磨方式为直线往复打磨20~100次。
[0011]本发明的技术效果是:本发明的硅橡胶复合材料表面具有防结冰能力。防结冰能力测试方法为:以涂覆硅橡胶复合材料且经打磨后的表面与未涂覆硅橡胶材料的空白玻璃表面为对比试样。将3 cmX3 cm样品倾斜20°并用导热硅胶粘附在半导体制冷片上，制冷片温度控制分别为-6 °C，_8 -10 °C。将样品预冷十分钟达到制冷片预定温度后开始测试；将纯净水分别在-6 °C，_8 °0和-10 °C冰箱中预冷2 h后作为过冷水；将过冷水以I滴/秒的速度逐滴滴加到倾斜的样品表面，5分钟后测试样品表面覆冰量。对于同一个样品，每次测试后使用金相砂纸往复打磨I次后进行下一轮测试循环，该过程循环测试10次。该表面覆冰量与改性氯化钾填料含量相关，最多降低91%以上，循环10次后最多仍能降低覆冰量83%以上。
[0012]与现有技术除冰技术相比，本发明能够在结冰发生前进行防御；与现有的超疏水防冰涂料技术相比，本发明具有稳定和持久的防冰性能。另外，该材料原料便宜，制作过程简单，能够在多种基材表面涂覆达到防结冰效果。
【附图说明】
[0013]图1为本发明中使用的改性氯化钾填料的扫描电子显微镜照片。
[0014]图2本发明中防结冰硅橡胶复合材料表面的扫描电子显微镜照片。
【具体实施方式】
[0015]下面实施例以及附图对本发明做进一步的详细说明。
[0016]实施例1
改性氯化钾颗粒的制备:在60~80°C下，将300 g市售分析纯氯化钾溶于500 ML去离子水中，趁热过滤得到饱和的氯化钾水溶液，用容量瓶定容，保温备用；机械搅拌下，将50 g市售硅藻土通过200目不锈钢分样筛在1000 ML丙酮中分散，然后加入5 g乳化剂0P-10，持续搅拌30 min ;将上述氯化钾饱和溶液用浓盐酸调节pH值至1，然后在10分钟内均分5次加入到上述的丙酮分散液中，添加完毕后持续搅拌2 h，得到混合液；将10 g纳米二氧化硅粉末加入到第三步得到的混合液中，继续机械搅拌30 min后减压过滤，将得到的滤饼在150°C下真空干燥4 h;最后将滤饼捣碎后，通过100目不锈钢分样筛后得到改性的氯化钾颗粒，在干燥器中储存备用。
[0017]硅橡胶复合材料的制备:将100重量份α，ω - 二羟基聚二甲基硅氧烷，与5重量份四乙氧基硅烷在室温下溶解于200重量份正己烷中，然后加入50重量份的改性氯化钾颗粒后置于行星式球磨机中，在300转/分的下球磨2 h ;向球磨混合液中加入0.2重量份二月桂酸二正丁基锡后继续球磨10 min ;将混合均匀的悬浮液在玻璃板上浇铸成膜，室温固化24 h即得到硅橡胶复合材料。
[0018]防结冰硅橡胶复合材料表面的制备:使用200金相砂纸，打磨压强为7500 Pa，直线往复打磨20次。
[0019]防结冰能力测试结果为:-6 °C结