一種防結(jié)冰覆膜的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種防結(jié)冰覆膜，是由基底層、中間溶液泡罩層和外蒙皮表面層粘合而成，中間溶液泡罩層是由中間層填充材料、低冰點(diǎn)溶液和泡罩構(gòu)成，數(shù)個(gè)泡罩鑲嵌在中間層填充材料中，低冰點(diǎn)溶液填充在泡罩中，外蒙皮表面層與中間層填充材料粘接在一起。泡罩內(nèi)的溶液凝固點(diǎn)略低于水的冰點(diǎn)。泡罩內(nèi)低冰點(diǎn)溶液的相變膨脹引起的應(yīng)力應(yīng)變作用在外部蒙皮上，由于蒙皮受到的泡罩膨脹的應(yīng)力不是均勻連續(xù)的面應(yīng)力，所以蒙皮作用在外部結(jié)冰凍結(jié)界面，使得凍結(jié)界面受到不均勻應(yīng)力直至產(chǎn)生缺陷；最后凍結(jié)界面的不穩(wěn)定性導(dǎo)致結(jié)冰破裂或降低結(jié)冰附著強(qiáng)度，使得結(jié)冰開(kāi)裂脫落或方便除冰，便于對(duì)結(jié)冰進(jìn)行清理。
【專利說(shuō)明】一種防結(jié)冰覆膜

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于冰凍防范【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種防結(jié)冰覆膜。

【背景技術(shù)】
[0002]材料表面的結(jié)冰現(xiàn)象廣泛存在于日常生活和工業(yè)領(lǐng)域中，如電力、航空、交通、工程等行業(yè)領(lǐng)域都存在結(jié)冰問(wèn)題。儀器設(shè)備結(jié)冰會(huì)影響設(shè)備的工作狀態(tài)，降低其工作效率。飛機(jī)機(jī)身結(jié)冰會(huì)影響其飛行狀態(tài)，嚴(yán)重會(huì)產(chǎn)生飛行安全事故，造成人員傷亡。電力塔架覆冰會(huì)引起電力輸送問(wèn)題，嚴(yán)重造成斷線倒塔，電力系統(tǒng)癱瘓和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。動(dòng)車組底盤懸掛系統(tǒng)的結(jié)冰會(huì)影響車輛的正常運(yùn)行，嚴(yán)重造成交通事故。
[0003]目前對(duì)于結(jié)冰所產(chǎn)生的危害主要有兩個(gè)處理措施。一是進(jìn)行后期除冰處理，如加熱融冰，化學(xué)融冰(如列車丙二醇噴淋)，機(jī)械除冰等方法；二是利用低能物質(zhì)在材料表面進(jìn)行修飾的防結(jié)冰處理，其中典型的是表面涂層法或直接在材料表面進(jìn)行結(jié)構(gòu)加工等手段，如在材料表面涂覆防疏水涂層或是緩釋融雪劑。但是兩種措施都有一定的缺點(diǎn)和不足，化學(xué)融冰由于使用化學(xué)物質(zhì)融冰，故對(duì)環(huán)境有一定的污染性；而加熱融冰和機(jī)械除冰方法耗能耗時(shí)，經(jīng)濟(jì)性不好。并且結(jié)冰完畢后期進(jìn)行除冰的處理會(huì)造成一定的隱患，器械極有可能受結(jié)冰產(chǎn)生作用力的影響已經(jīng)發(fā)生了嚴(yán)重的不可恢復(fù)的后果，或者已經(jīng)產(chǎn)生嚴(yán)重事故。表面涂層法的缺點(diǎn)是使用效果不長(zhǎng)久，涂層壽命短且部分疏水材料也不易制備；利用低能物質(zhì)在材料表面進(jìn)行修飾的方法也具有很大的局限性，如專利CN102492945A公開(kāi)了一種仿生微納米復(fù)合結(jié)構(gòu)防覆冰表面及其制備方法，通過(guò)在微米結(jié)構(gòu)上添加納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行防覆冰。該制備過(guò)程程序復(fù)雜繁瑣且實(shí)現(xiàn)的溫度和時(shí)間的跨度有很大的局限性。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型提供一種防結(jié)冰覆膜，用于車輛底盤、電力輸變線塔架、航空航天器機(jī)身等需要防范結(jié)冰的附著的場(chǎng)合，實(shí)現(xiàn)預(yù)防或降低結(jié)冰的發(fā)生帶來(lái)的危害。實(shí)用新型裝置通過(guò)膠粘在工作部件表面上使用，實(shí)現(xiàn)外部附著冰層的自動(dòng)剝離或降低結(jié)冰附著強(qiáng)度，便于對(duì)結(jié)冰進(jìn)行清理。
[0005]本實(shí)用新型是由基底層、中間溶液泡罩層和外蒙皮表面層粘合而成，中間溶液泡罩層是由中間層填充材料、低冰點(diǎn)溶液和泡罩構(gòu)成，數(shù)個(gè)泡罩鑲嵌在中間層填充材料中，低冰點(diǎn)溶液填充在泡罩中，外蒙皮表面層與中間層填充材料粘接在一起。
[0006]所述泡罩的形狀為球形泡或柱狀泡或半球形泡。
[0007]所述的低冰點(diǎn)溶液為氯化物溶液或是多元醇類混合溶液。
[0008]本實(shí)用新型是以液/固的相變所產(chǎn)生的相變膨脹現(xiàn)象為基礎(chǔ)，通過(guò)液體凝固點(diǎn)(冰點(diǎn))差異，延緩泡罩內(nèi)的低冰點(diǎn)溶液的相變膨脹發(fā)生時(shí)機(jī)，利用低冰點(diǎn)溶液的相變膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行防結(jié)冰的。其工作過(guò)程如下:
[0009]1、當(dāng)外部由于濺水、積雪等原因形成的水在部件表面凝聚結(jié)冰時(shí)，最初由于結(jié)冰時(shí)過(guò)冷狀態(tài)的存在，溫度并沒(méi)有達(dá)到泡罩內(nèi)低冰點(diǎn)溶液的相變溫度，低冰點(diǎn)溶液仍保持液體狀態(tài)，外蒙皮表面層不會(huì)發(fā)生大的變形，直至覆膜外表面水凍結(jié)成冰。
[0010]2、當(dāng)外蒙皮表面層上結(jié)冰完成后，附著的結(jié)冰冰和泡罩內(nèi)溶液的溫度才能繼續(xù)下降，當(dāng)溫度下降到泡罩內(nèi)低冰點(diǎn)溶液的相變溫度時(shí)，會(huì)使泡罩內(nèi)低冰點(diǎn)液體開(kāi)始進(jìn)入過(guò)冷狀態(tài)直至發(fā)生相變。泡罩內(nèi)液體的相變膨脹引起的應(yīng)力應(yīng)變作用在外部蒙皮上，由于蒙皮受到的泡罩膨脹的應(yīng)力不是均勻連續(xù)的面應(yīng)力，所以蒙皮作用在外部結(jié)冰凍結(jié)界面，使得凍結(jié)界面受到不均勻應(yīng)力直至產(chǎn)生缺陷；最后凍結(jié)界面的不穩(wěn)定性導(dǎo)致結(jié)冰破裂或降低結(jié)冰附著強(qiáng)度。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果:
[0012]能實(shí)現(xiàn)外部附著冰層的自動(dòng)剝離或降低結(jié)冰附著強(qiáng)度，便于對(duì)結(jié)冰進(jìn)行清理。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1本實(shí)用新型的泡罩為球形泡的示意圖。
[0014]圖2本實(shí)用新型的泡罩為柱狀泡的示意圖。
[0015]圖3本實(shí)用新型的泡罩為半球型泡的示意圖。
[0016]圖4本實(shí)用新型的工作狀態(tài)示意圖一。
[0017]圖5本實(shí)用新型的工作狀態(tài)示意圖二。

【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖3所示，本實(shí)用新型是由基底層1、中間溶液泡罩層2和外蒙皮表面層3粘合而成，中間溶液泡罩層2是由中間層填充材料21、低冰點(diǎn)溶液22和泡罩23構(gòu)成，數(shù)個(gè)泡罩23鑲嵌在中間層填充材料21中，低冰點(diǎn)溶液22填充在泡罩23中，外蒙皮表面層3與中間層填充材料21粘接在一起。
[0019]本實(shí)用新型的泡罩可以為各種形狀，如圖1所示，泡罩23的形狀為球形泡；如圖2所示，泡罩23的形狀為柱狀泡；如圖3所示，泡罩23的形狀為半球形泡。
[0020]所述的低冰點(diǎn)溶液22為氯化物溶液或是多元醇類混合溶液。
[0021]本實(shí)用新型的工作過(guò)程和原理是:
[0022]圖4所示為溫度未達(dá)到泡罩23內(nèi)低冰點(diǎn)溶液22相變溫度時(shí)的整體形態(tài)；圖5所示為外部結(jié)冰4完成、泡罩23內(nèi)低冰點(diǎn)溶液22完成相變時(shí)的整體形態(tài)；
[0023]基底層I的表面涂膠，可直接與需要進(jìn)行防結(jié)冰部件表面5進(jìn)行膠粘；外蒙皮表面層3上覆冰，直接接觸結(jié)冰4的凍結(jié)界面；當(dāng)外蒙皮表面層3上開(kāi)始結(jié)冰，低冰點(diǎn)溶液22未達(dá)到相變溫度仍保持液體狀態(tài)，外蒙皮表面層3不會(huì)發(fā)生大的變形，其覆膜狀態(tài)如圖4所示；當(dāng)結(jié)冰完成后溫度繼續(xù)下降，當(dāng)溫度下降到溶液的相變溫度時(shí)使得低冰點(diǎn)溶液22開(kāi)始進(jìn)入過(guò)冷狀態(tài)直至發(fā)生相變，低冰點(diǎn)溶液22的相變膨脹引起的不均勻連續(xù)面應(yīng)力作用在外蒙皮表面層3上，使得外蒙皮表面層3發(fā)生凹凸變形，如圖5所示的凹凸變形，外蒙皮表面層3進(jìn)而把此應(yīng)力作用在外部結(jié)冰凍結(jié)界面，使得凍結(jié)界面受到不均勻應(yīng)力直至產(chǎn)生缺陷；最后凍結(jié)界面的不穩(wěn)定性導(dǎo)致結(jié)冰4破裂或降低結(jié)冰附著強(qiáng)度。
[0024]泡罩內(nèi)低冰點(diǎn)溶液的制備方法:
[0025]覆膜泡罩內(nèi)低冰點(diǎn)溶液可有多種方法獲得，如采用多元醇類溶液或氯化物溶液，為適應(yīng)不同環(huán)境，不同條件所引起的結(jié)冰，通過(guò)對(duì)溶液混合比例的調(diào)節(jié)，獲得不同凝固點(diǎn)溶液，實(shí)現(xiàn)結(jié)冰時(shí)機(jī)的控制。
[0026]以氯化鈉為溶液為例說(shuō)明制備泡罩內(nèi)低冰點(diǎn)溶液的過(guò)程。一般濃度在0%?30%的氯化鈉溶液，其相變溫度大致可以用如下公式進(jìn)行計(jì)算:
[0027]T = - 36.97X2—57.28X+0.1037，單位為。C ；
[0028]當(dāng)外部結(jié)冰水相變點(diǎn)為_(kāi)7°C時(shí)，制備_12°C左右的氯化鈉溶液，鹽的摩爾數(shù)占總共溶液體積的20%，由于氯化鈉的摩爾質(zhì)量為58.5 ;因而可以取117g氯化鈉鹽，此時(shí)氯化鈉的摩爾數(shù)為2mol，把117g的氯化鈉放入量杯中，攪拌加入蒸餾水至10L。此時(shí)制備的溶液就是含量為20%的低冰點(diǎn)氯化鈉溶液，其相變溫度在-12°C左右。
【權(quán)利要求】
1.一種防結(jié)冰覆膜，其特征在于:是由基底層(I)、中間溶液泡罩層(2)和外蒙皮表面層(3)粘合而成，中間溶液泡罩層(2)是由中間層填充材料(21)、低冰點(diǎn)溶液(22)和泡罩(23)構(gòu)成，數(shù)個(gè)泡罩(23)鑲嵌在中間層填充材料(21)中，低冰點(diǎn)溶液(22)填充在泡罩(23)中，外蒙皮表面層(3)與中間層填充材料(21)粘接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防結(jié)冰覆膜，其特征在于:所述的泡罩(23)的形狀為球形泡或柱狀泡或半球形泡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防結(jié)冰覆膜，其特征在于:所述的低冰點(diǎn)溶液(22)為氯化物溶液或多元醇類混合溶液。
【文檔編號(hào)】B32B7/12GK204036961SQ201420518779
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】金敬福, 韓麗曼, 曹敏, 齊迎春, 叢茜 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)