一种可用于三维复杂曲面的电加热防冰涂层的制备方法转让专利
申请号 : CN202010915340.2
文献号 : CN112009694B
文献日 : 2021-12-03
发明人 : 陈华伟 , 赵泽辉 , 刘晓林 , 朱彦曈 , 王泽林澜 , 丁希仑
申请人 : 北京航空航天大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种可用于三维复杂曲面的电加热防冰涂层的制备方法,其特征在于,所述可用于三维复杂曲面的电加热防冰涂层包括底层电极层、中间加热层和顶层电极层;所述可用于三维复杂曲面的电加热防冰涂层的制备方法包括:在三维曲面基材表面制备具有导电性能的底层材料,形成底层电极层;具体方式为:采用磁控溅射的方式在三维曲面基材表面溅射金属层,形成底层电极层;或者采用喷涂导电胶的方式在所述三维曲面基材表面喷涂导电胶,形成底层电极层;
制备具有导电性能的中间加热层材料;所述中间加热层材料包括导电粒子、聚合物基体、稀释剂和分散剂;
将所述中间加热层材料喷涂于所述底层电极层的表面,形成中间加热层;
在所述中间加热层的表面制备具有导电性能的顶层材料,形成顶层电极层;具体方式为:采用磁控溅射的方式在所述中间加热层的表面溅射金属层,形成顶层电极层;或者采用喷涂导电胶的方式在所述中间加热层的表面喷涂导电胶,形成顶层电极层。
2.根据权利要求1所述的可用于三维复杂曲面的电加热防冰涂层的制备方法,其特征在于,所述在三维曲面基材表面制备具有导电性能的底层材料,形成底层电极层,之前还包括:
将所述三维曲面基材表面用砂纸打磨或进行喷砂处理,并进行反复清洗。
3.根据权利要求1所述的可用于三维复杂曲面的电加热防冰涂层的制备方法,其特征在于,所述制备具有导电性能的中间加热层材料,具体包括:将所述导电粒子、所述聚合物基体、所述稀释剂和所述分散剂混合,磁力搅拌30分钟,并用超声清洗机超声振动1小时,得到所述中间加热层材料。
4.根据权利要求1所述的可用于三维复杂曲面的电加热防冰涂层的制备方法,其特征在于,所述导电粒子为纳米尺度的导电颗粒,所述导电颗粒为石墨粉、石墨烯、碳纳米管、纳米银粉和纳米铜粉中的一种或多种;所述聚合物基体为硅橡胶、PVC材料和环氧树脂基材料中的一种或多种;所述稀释剂为有机溶剂;所述分散剂为乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵和异丙烷中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的可用于三维复杂曲面的电加热防冰涂层的制备方法,其特征在于,所述将所述中间加热层材料喷涂于所述底层电极层的表面,形成中间加热层,之后还包括:
在热烘箱中80℃条件下加热固化24小时,或者常温固化48小时。
6.根据权利要求1所述的可用于三维复杂曲面的电加热防冰涂层的制备方法,其特征在于,所述在所述中间加热层的表面制备具有导电性能的顶层材料,形成顶层电极层,之后还包括:
在所述顶层电极层表面喷涂航空涂料,形成保护层。
7.根据权利要求6所述的可用于三维复杂曲面的电加热防冰涂层的制备方法,其特征在于,所述航空涂料为聚氨酯漆、氟碳漆或丙烯酸漆。
8.根据权利要求7所述的可用于三维复杂曲面的电加热防冰涂层的制备方法,其特征在于,所述在所述顶层电极层表面喷涂航空涂料,形成保护层,之后还包括:在热烘箱中100℃条件下加热固化12小时,或者常温固化48小时。
说明书 :
一种可用于三维复杂曲面的电加热防冰涂层的制备方法
技术领域
背景技术
会对飞行的性能造成极大的损害:结冰不仅增加了飞机的重量,而且破坏了机翼的气动外
形,因而阻力增加,升力下降,操纵性、稳定性下降;特别是当仪器、仪表结冰后,还会导致指
示失常,而一些飞行器的元器件往往具有复杂的三维结构,也增大了曲面加热的难度。风力
发电机的叶片结冰会改变风机叶片的频率,进而改变其动态响应行为,严重影响发电机的
效率;高铁高寒线的地盘的结冰也会严重影响高铁的运行安全。
利用率低,同时造成材料内外温差比较大,在防冰表面需要维持一定温度的前提下造成内
部温度过高,对材料本身提出较高的耐温要求。另外,部分位置(如机翼骨架)无法布置加热
电阻丝,因而无法直接加热防冰。对于一些风速管等具有复杂结构的三维表面,传统的方式
往往不能应用,因此需要一种新型的电加热方式。
耗与防冰温度更低,已成为新兴的主动防冰方法,备受国内外关注,但现有的电加热涂层技
术,采用两条平行电极,适用于平面或者结构简单的曲面结构,并不适用于复杂的三维曲面
的加热。
发明内容
面的电加热防冰涂层的制备方法包括:
氧树脂基材料中的一种或多种;所述稀释剂为有机溶剂;所述分散剂为乙二醇、十六烷基三
甲基溴化铵和异丙烷中的一种或多种。
加热防除冰的需求;中间加热层材料选用导电性能优良的材料作为填料,选取有机物作为
基体材料,可实现曲面的加热;采用三层结构,可将涂层制备于曲面上,实现曲面的均匀加
热。
附图说明
例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图
获得其他的附图。
具体实施方式
本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例,都属于本发明保护的范围。
层。其中,中间加热层材料混合导电性以及导热性俱佳的材料作为导电功能颗粒,采用高聚
物作为基体粘结相,制备相应的电加热材料。整个电加热防冰涂层采用“三明治结构”的工
艺制备方案,可应用于三维曲面,为飞机复杂曲面防除冰的应用提供了一套可行的工艺与
材料方案。
方式时,在三维曲面基材表面涂抹溅射金属,形成底层电极层。采用喷涂导电胶的方式时,
在三维曲面基材表面喷涂导电胶,制备出底层电极层,并在热烘箱中100℃条件下加热固化
24小时或者常温固化48小时,完成底层电极层的制备。导电胶可以采用商用导电胶,例如导
电银浆或导电铜浆。采用磁控溅射等方式溅射形成底层电极层,使得电流在底层电极层均
匀分布,可均匀流通于底层电极层、中间层加热层和顶层电极层,实现均匀加热。
所示,首先选取导电粒子、聚合物基体、稀释剂和分散剂。导电粒子为纳米尺度的导电颗粒,
选取石墨粉、石墨烯、碳纳米管、纳米银粉和纳米铜粉中的一种或多种作为高导电性的导电
粒子;选取硅橡胶、PVC材料和环氧树脂基材料中的一种或多种聚合物作为基体;选取甲苯、
丙酮等有机溶液作为稀释剂;选取乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵和异丙烷等中的一种或
多种作为分散剂。然后将导电粒子、聚合物基体稀释剂以及分散剂混合,磁力搅拌30分钟,
并用超声清洗机超声振动1小时,得到中间加热层材料。本发明的中间加热层材料选用导电
性能优良的材料作为填料,其导电填料(导电颗粒)的掺杂比不易过大,选取有机物作为基
体材料,可实现曲面的加热。
本发明制备中间加热层的流程示意图。
同,可采用磁控溅射或者喷涂导电胶的方式制备。
时或者常温固化48小时,以保护内部电极等结构。
本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不
应理解为对本发明的限制。