防結(jié)冰自清潔涂料（轉(zhuǎn)）
寒冷的冬季、冰花、冰霜、冰凌等天然奇觀以及人工冰雕都帶給人們無(wú)限的想象和美的享受。冰雪世界，令人心曠神怡，冰上運(yùn)動(dòng)強(qiáng)身健體；但是冰的危害有時(shí)候也會(huì)讓我們束手無(wú)策，直接影響著人們的生活，甚至帶來(lái)巨大的安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失。例如橋梁纜索、景點(diǎn)纜車、高壓輸變電線等露天線纜結(jié)冰將增加自身重量，一旦超過荷載很容易斷裂，造成無(wú)法挽回的巨大損失，其他如高鐵、飛機(jī)、風(fēng)電、光伏等其他重要領(lǐng)域的設(shè)施都會(huì)受到結(jié)冰的危害。
據(jù)報(bào)道，2008年中國(guó)南方冰雪災(zāi)害導(dǎo)致大面積交通中斷，電力供應(yīng)癱瘓，直接經(jīng)濟(jì)損失超過1500億元，數(shù)千萬(wàn)人受到影響，農(nóng)作物和基礎(chǔ)設(shè)施遭受嚴(yán)重破壞。因此，防冰除冰技術(shù)成為科技工作者戰(zhàn)勝自然災(zāi)害的最重要的研究課題；特別是防結(jié)冰涂料的研發(fā)經(jīng)過涂料研發(fā)人員的多年探索和實(shí)踐發(fā)展迅速，某些產(chǎn)品取得重大突破，如TGA-石墨烯超疏水防結(jié)冰納米涂料，并在電力行業(yè)得到成功應(yīng)用。防結(jié)冰涂料研發(fā)人員認(rèn)為此款涂料防結(jié)冰機(jī)理主要有以下幾點(diǎn)：
1.超疏水表面特性。石墨烯涂料形成超疏水表面，水珠接觸角大，不易附著，從而減少冰晶形成。
2.納米級(jí)結(jié)構(gòu)。納米級(jí)粗糙結(jié)構(gòu)增加了表面能，使得冰晶難以在涂層表面穩(wěn)定存在。
3.熱效應(yīng)。石墨烯的導(dǎo)熱性能使得涂層表面溫度升高，能夠有效防止冰晶的形成和積累。
TGA-石墨烯超疏水防結(jié)冰納米涂料是一種具備微鈉結(jié)構(gòu)的納米級(jí)涂層產(chǎn)品。該涂料干燥后能夠提供顯著的疏水疏油的效果，其涂裝后可以形成一層薄而牢固的保護(hù)膜，有效的防止水分和油脂的滲透和積累。TGA-石墨烯超疏水防結(jié)冰納米涂料對(duì)金屬、玻璃、陶瓷和塑料及其他多種材質(zhì)具有卓越的附著力和防水性能。其前沿的石墨烯納米雜化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水和油的完全隔離，具有很高的抵抗液體侵害能力，即在基材表面形成一道能夠阻擋水和油侵害的空氣保護(hù)膜。綜合TGA-石墨烯超疏水防結(jié)冰納米涂料產(chǎn)品性能特點(diǎn)，歸納以下：
1.自潔性。具有抵抗油和水污染的能力，表面干燥無(wú)菌，只需給與少量的水分或者氣流就可以去除表面灰塵和污垢。
2.防污性。顯著減少或消除灰塵、污垢及水和含細(xì)菌或者輻射液體的污染。
3.耐蝕性。水或者空氣中的水汽未與表面接觸，降低了基材表面的腐蝕程度。
4.防凍性。由于保持物體表面干燥無(wú)水分，因此不會(huì)發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象，適應(yīng)環(huán)境溫度范圍寬泛，從-30℃～150℃。
5.防潮性。疏水角和疏油角均大于150度，滾動(dòng)角小于5度，因此充分的保持了物體表面的干燥，有效的防止水和氣體液體的滲透和吸收。
6.效果優(yōu)異。當(dāng)環(huán)境溫度為-15℃時(shí)，太陽(yáng)輻射功率為96mW cm-2（1個(gè)太陽(yáng)）的模擬條件下，冰的附著強(qiáng)度降低了約97%，結(jié)冰的時(shí)間延遲了46.3倍。涂層優(yōu)異的防冰和除冰能力主要?dú)w功于低表面能的氟樹脂，減少接觸面積以及具有優(yōu)秀的嵌入式石墨烯納米片層的光熱效應(yīng)（可以吸收光能轉(zhuǎn)化為熱能能夠使得表面溫度升高），從而有效的防止結(jié)冰現(xiàn)象的發(fā)生。
TGA-石墨烯超疏水防結(jié)冰納米涂料相對(duì)于普通的疏水涂料具有更佳的抗表面老化及磨損后仍然能夠保持長(zhǎng)效的防結(jié)冰效果；更有效的延緩和減輕冰層的堆積速度；更有效的降低冰層的附著力；更好的彈性和柔韌性；更優(yōu)秀的耐風(fēng)沙和雨水性能；更牢固的附著力。
TGA-石墨烯超疏水防結(jié)冰納米涂料的優(yōu)異性能已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用效果顯著，其社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益突出，引起業(yè)界的強(qiáng)烈關(guān)注。如TGA-石墨烯超疏水防結(jié)冰納米涂料可以在光伏板表面形成牢固的保護(hù)膜，其自潔性能夠有效的抗水阻油，而且表面干燥無(wú)菌，只需少量水分或者氣流就可以輕松的去除污垢和灰塵，保持光伏板清潔，提高了發(fā)電效率；在風(fēng)電葉片上面使用，可以顯著減少87%的覆冰量，有效降低因?yàn)榻Y(jié)冰對(duì)葉片造成的損害，延長(zhǎng)了葉片的使用壽命，保障風(fēng)力發(fā)電的溫度運(yùn)行；該涂料良好的防潮性能可以應(yīng)用于新能源汽車電池倉(cāng)，保持電池倉(cāng)表面干燥，，有效防止水及其他液體的吸收，避免凝露現(xiàn)象發(fā)生，為電池提供穩(wěn)定可靠的工作環(huán)境；該涂料在輸電線路上發(fā)揮了巨大的作用，可以使得輸電線路覆冰量減少87%，大大降低了因覆冰過重導(dǎo)致線路損害的風(fēng)險(xiǎn)，保障了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，另外在實(shí)際應(yīng)用中，使用TGA涂層后，輸電線路融冰能耗從200W/m降至40W/m，降低幅度高達(dá)80%，有效的節(jié)約了能源，降低了碳排放，減少了運(yùn)營(yíng)成本，符合國(guó)家低碳綠色政策規(guī)定；經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的工程實(shí)踐檢驗(yàn)，該涂料涂層在電網(wǎng)設(shè)施上持續(xù)發(fā)揮著良好的保護(hù)作用，無(wú)論在惡劣的冰雪環(huán)境下還是日常環(huán)境中都能為輸線電路等設(shè)施提供安全可靠的防護(hù)；在航空領(lǐng)域該涂料應(yīng)用于飛機(jī)翼面，有效解決了飛機(jī)翼面結(jié)冰導(dǎo)致的氣動(dòng)效能衰減的委托，確保了飛機(jī)在飛行過程中的安全性和穩(wěn)定性；在高鐵受電弓這塊的應(yīng)用，TGA涂層表現(xiàn)出非常出色的防結(jié)冰性能，可以保障受電弓在寒冷的天氣下正常工作，確保高鐵運(yùn)行過程中的電力供應(yīng)穩(wěn)定；除了飛機(jī)和高鐵使用這種高效的防結(jié)冰涂料，船舶和其他的交通設(shè)施也可以復(fù)制這種防結(jié)冰技術(shù)措施，有望為整個(gè)交通行業(yè)的裝備及設(shè)施安全升級(jí)提供有力的支持。
TGA-石墨烯超疏水防結(jié)冰納米涂料適用于需要干燥狀態(tài)，并且要求耐蝕和防結(jié)冰抗污染的的基層表面，是一種優(yōu)秀的功能型涂料，在鋼鐵、鋁材、塑料、紡織品、皮革、木材、工作手套、服裝服飾、皮鞋以及其他建筑材料、混凝土表面、電動(dòng)汽車行業(yè)都具有廣泛的實(shí)際應(yīng)用。因此，根據(jù)其綜合的性能特征遠(yuǎn)遠(yuǎn)不限于以上材料的應(yīng)用領(lǐng)域了，它已經(jīng)外延到更廣更需要抗冰耐污的行業(yè)，可以毫不夸張的說“有結(jié)冰危害的的地方就有防結(jié)冰涂料的身影”。
TGA-石墨烯超疏水防結(jié)冰納米涂料是施工并不復(fù)雜。首先，噴涂防結(jié)冰涂料前要對(duì)被涂物基層表面進(jìn)行處理，清理掉表面上的殘舊漆膜、銹跡、油污、氧化皮及雜物，要求達(dá)到無(wú)銹、無(wú)油污、無(wú)塵埃、無(wú)水跡效果。處理后的基層表面應(yīng)該及時(shí)噴涂防結(jié)冰涂料，以防二次污染。施工時(shí)，要求環(huán)境無(wú)灰塵，或者有排風(fēng)裝置亦或有吸塵設(shè)備。噴涂設(shè)備建議使用HPLV噴槍，噴出壓力0.3-0.5MPa，噴頭口徑1-1.5㎜，噴涂距離15-25㎝，漆膜厚度大約40-60μm。施工時(shí)的相對(duì)濕度為45%-75%，環(huán)境穩(wěn)定為10-30℃。其次，底漆涂裝前按照產(chǎn)品說明書配比進(jìn)行混合攪拌，并充分?jǐn)嚢杈鶆颍绻苛橡ざ却罂梢赃m量添加專用稀釋劑進(jìn)行稀釋，噴涂工具建議采用HPLV噴槍，底漆噴涂3遍，干燥后厚度控制在40μm左右，大約10分鐘左右，待底漆干燥后就可以噴涂面漆。最后就是噴涂防結(jié)冰面漆，噴涂面漆時(shí)需要注意的不得使用噴過底漆的同一個(gè)噴槍，而是選擇一個(gè)新的噴槍，使用HPLV噴槍，面漆使用前要攪拌均勻，噴涂四遍，要完全覆蓋底漆層，面漆干燥后膜厚度在10μm左右。防結(jié)冰涂層結(jié)束后，必須整體檢查一遍，發(fā)現(xiàn)缺陷或者漏涂的必須進(jìn)行補(bǔ)涂補(bǔ)噴。
TGA-石墨烯超疏水防結(jié)冰納米涂料超疏水性能和疏油性能在噴涂面漆層以后1小時(shí)呈現(xiàn)，最佳時(shí)間是24小時(shí)以后。TGA超疏水防結(jié)冰納米涂層必須同時(shí)使用兩種涂層方可呈現(xiàn)超疏水特性。清洗時(shí)使用低壓水噴霧進(jìn)行，在低壓水流沖洗下表面將會(huì)實(shí)現(xiàn)自潔，灰塵及污垢非常容易的被清洗掉，表面將保持完全干燥。一些洗滌劑、肥皂、二甲苯、甲苯及丙酮或者高壓水流將會(huì)影響涂層表面的性能，一旦表面涂層被破壞，就失去了超疏水疏油的效果，只能重新噴涂面漆，干燥后就可以恢復(fù)超疏水疏油的效果。
防結(jié)冰耐油污涂料應(yīng)用前景總體向好，尤其在電力線路，風(fēng)力發(fā)電，光伏發(fā)電，新能源，交通和航天航空領(lǐng)域需求明確，而且呈現(xiàn)快速發(fā)展的趨勢(shì)；但是由于目前受到技術(shù)條件的限制，防結(jié)冰耐油污涂料依然存在許多缺陷，如光熱效應(yīng)在無(wú)光無(wú)日照環(huán)境下表現(xiàn)不佳，無(wú)法提升表面溫度以延緩結(jié)冰；再如多次除冰或者機(jī)械摩擦后，防冰性能會(huì)逐漸降低等等。筆者認(rèn)為TGA-石墨烯超疏水防結(jié)冰納米涂料的出現(xiàn)將為國(guó)內(nèi)企業(yè)開發(fā)性能更多、效果更優(yōu)的防結(jié)冰耐油污涂料提供寶貴的技術(shù)參考和應(yīng)用價(jià)值，并不斷開發(fā)出品種齊全，性能超群的防結(jié)冰、自潔功能性涂料，實(shí)現(xiàn)冰雪無(wú)災(zāi)害，環(huán)保又降碳的美好目標(biāo)。