仿生自潔防冰氟硅涂層Dachin WR 620
產(chǎn)品介紹
基于樹(shù)脂、助劑引入低表面能的氟、硅組分，使得表面涂層具有、疏水、緩結(jié)冰、快融冰、自潔、耐老化等性能。不同于微納結(jié)構(gòu)的表層，更加長(zhǎng)效疏水。
疏水角度
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θ＜90° 親水性
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θ＞90° 疏水性
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θ＞150° 超疏水性
緩結(jié)冰：冰的成核溫度及結(jié)冰時(shí)間
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NC-2：Dachin WR 620 仿生自潔防冰氟硅涂層
NC-1：未改性的聚氨酯涂層
SC-1：市售產(chǎn)品
不同涂層冰的成核溫度
通過(guò)水滴在不同涂層上的結(jié)晶溫度防冰性能，水滴在冷卻結(jié)冰的過(guò)程中有明顯的放熱峰，借助DSC記錄水滴在不同涂層表面的結(jié)晶時(shí)間，評(píng)估涂層的防冰性能。
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NC-1：未改性的聚氨酯涂層
NC-2：Dachin WR 620 仿生自潔防冰氟硅涂層
SC-1：市售產(chǎn)品
結(jié)冰時(shí)間
水滴不同涂層表面的結(jié)冰時(shí)間進(jìn)行測(cè)試，NC-2涂層的延冰時(shí)間最長(zhǎng)為611s，比市售產(chǎn)品SC-1多了43s。
冰粘附強(qiáng)度
含氟聚合物和有機(jī)硅聚合物低表面能材料，與水分子之間具有較弱的范德華力。
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NC-1：未改性的聚氨酯涂層
NC-2：Dachin WR 620 仿生自潔防冰氟硅涂層
SC-1：市售產(chǎn)品- 仿生防冰自潔氟硅涂層冰的粘附強(qiáng)度在-20°C的環(huán)境溫度下僅為：32.80kPa；
- 比市售產(chǎn)品SC-1：51.68kPa，低36.5%；
- 比未改性的聚氨酯涂層NC-1：79.38kPa，低58.7%。
快融冰
在碳納米管加熱膜上，仿生防冰自潔氟硅涂層快融冰。
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NC-1：未改性的聚氨酯涂層
NC-2：Dachin WR 620 仿生自潔防冰氟硅涂層
SC-1：市售產(chǎn)品以-20°C為例
- 未改性的聚氨酯涂層上NC-1的冰塊在加熱3600s仍沒(méi)有滑落；
- 市售產(chǎn)品SC-1上的冰塊則需要1510s才能滑落；
- 而仿生防冰自潔氟硅涂層NC-2上的冰塊在加熱730s后就可以自行滑落。
耐磨性
仿生防冰自潔氟硅涂層會(huì)遭受風(fēng)沙磨損和紫外光照，這直接影響了涂層的性能。
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NC-1：未改性的聚氨酯涂層
NC-2：Dachin WR 620 仿生自潔防冰氟硅涂層
SC-1：市售產(chǎn)品
不同涂層在磨損前后的（a）粗糙度對(duì)比
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NC-1：未改性的聚氨酯涂層
NC-2：Dachin WR 620 仿生自潔防冰氟硅涂層
SC-1：市售產(chǎn)品
不同涂層在磨損前后的（b）質(zhì)量損失
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NC-1：未改性的聚氨酯涂層
NC-2：Dachin WR 620 仿生自潔防冰氟硅涂層
SC-1：市售產(chǎn)品
不同涂層在磨損前后的（a）疏水角變化
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NC-1：未改性的聚氨酯涂層
NC-2：Dachin WR 620 仿生自潔防冰氟硅涂層
SC-1：市售產(chǎn)品
不同涂層在磨損前（b）冰黏附強(qiáng)度變化（-20°C，40%RH）
耐老化性能
隨著老化時(shí)間的增加，不同涂層的疏水性能下降，冰的粘附強(qiáng)度上升。
仿生防冰自潔氟硅涂層能長(zhǎng)時(shí)間的保持有效地防冰和易除冰性能。
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NC-1：未改性的聚氨酯涂層
NC-2：Dachin WR 620 仿生自潔防冰氟硅涂層
SC-1：市售產(chǎn)品
不同涂層在UV光老化前后的（a）水接觸角變化
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NC-1：未改性的聚氨酯涂層
NC-2：Dachin WR 620 仿生自潔防冰氟硅涂層
SC-1：市售產(chǎn)品
不同涂層在（b）冰黏附強(qiáng)度變化（-20°C，40%RH）
力學(xué)強(qiáng)度
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拉伸強(qiáng)度 ≥ 10MPa 斷裂伸長(zhǎng)率 ≥ 150% 撕裂強(qiáng)度 ≥ 40 kN/m 耐磨性 ≤ 40mg（750g/500r）
疏水性能與除冰性能的關(guān)系
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涂層的水接觸角與冰黏附強(qiáng)度與關(guān)系圖
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Dachin WR 620 仿生防冰自潔氟硅涂層R3的水接觸角為102.1°，冰黏附強(qiáng)度最低，為28.8kPa。
疏水性能的提升并沒(méi)有使冰黏附強(qiáng)度的降低。
這是因?yàn)殡S著氟含量的進(jìn)一步增加，涂層內(nèi)的交聯(lián)密度下降，涂層內(nèi)不相容的含氟組分集中于表面，可能使得涂層的粗糙度增加，冰與粗糙表面的機(jī)械結(jié)合更加牢固，從而導(dǎo)致冰黏附強(qiáng)度的增加。
因此，疏水角角度越大 ≠ 除冰性能越好，同時(shí)也需要光滑的表面和一定的硬度。
| 測(cè)試內(nèi)容 | 參數(shù) | 備注 |
|---|---|---|
| 疏水角 | 90°~152° | |
| 表面能 | 17.8mN/m | |
| 結(jié)冰時(shí)間 | 611秒 | -20° |
| 冰的成核溫度 | -18.9° | |
| 冰粘附強(qiáng)度 | 32.80kPa | -20° |
| 2.0kPa | 10° | |
| 快融冰，自行滑落 | 730s | -20° |
| 磨損前、后的粗糙度 | 0.381μm → 0.522μm | 1500次 |
| 磨損前、后冰黏附強(qiáng)度 | 32.80kPa → 27.55kPa | 1500次 |
| UV光老化前、后的水接觸角 | 102.1° → 89.33° | 288h |
| UV光老化前、后冰黏附強(qiáng)度 | 32.80kPa → 37.39kPa | 288h |
| 拉伸強(qiáng)度 | ≥10MPa | |
| 斷裂伸長(zhǎng)率 | ≥150% | |
| 撕裂強(qiáng)度 | ≥40kN/m | |
| 耐磨性 | ≥40mg（750g/500r） |
該技術(shù)源于風(fēng)電葉片除冰技術(shù)，已經(jīng)在貴州華能烏江源、韭菜坪等多個(gè)項(xiàng)目實(shí)施。
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