【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于铁路防冰、除冰领域，尤其是涉及乙烯基硅烷改性的核壳结构复合材料及在铁路除冰中的应用。
技术介绍
1、现有防冰技术通常使用二氧化硅与氟类这种低表面能复合材料的疏水树脂，但这类复合树脂对环境的危害较大，且对人体的皮肤和粘膜均有不同程度的刺激。先前报道过的文章《基于纳米二氧化硅的防冰疏水涂层的制备及性能研究》中公开了一种htps(端羟基聚二甲基硅氧烷)和 aptes(氨基丙基三乙氧基硅烷)改性的自组装纳米二氧化硅/氟硅树脂−环氧树脂复合疏水涂层。虽然氟类树脂或改性材料不利于环境，但二氧化硅由于其自身优异的疏水性能和分散性能常被用于防冰材料中。
2、目前现有技术大多利用含氟的疏水材料对冰层的疏水特性使冰不容易粘附在铁板上，但是氟类物质对环境的危害巨大且价格昂贵，而对于二氧化硅这类具有疏水性质的材料，但这对于快速运动中的高铁，冰的形成不仅是水凝固成冰，也有水蒸气直接凝华成冰，只利用二氧化硅自身的疏水性无法完全防止冰的形成。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术旨在克服现有技术中的缺陷，提出了一种乙烯基硅烷改性的核壳结构复合材料及在铁路除冰中的应用。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、本专利技术的第一方面，提供了一种乙烯基硅烷改性的核壳结构复合材料，所述复合材料由包括如下质量份数的原料制备而得：
4、稀土六硼化物 0.23-0.57份；
5、碱性催化剂 26.3-31.
6、硅源 0.27-0.33份；
7、乙醇 66.36-72.56份；
8、乙烯基硅烷改性剂 0.60-0.89份。
9、优选地，所述稀土六硼化物为lab6、smb6、ceb6中的一种或几种。
10、优选地，所述碱性催化剂为氢氧化钠、氨水、三乙胺中的一种或几种。
11、优选地，所述硅源为正硅酸四乙酯、甲基三甲氧基硅烷、六氟硅酸铵中的一种或几种。
12、优选地，所述乙烯基硅烷改性剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷中的一种或几种。
13、上述原料中：
14、所述的稀土六硼化物是具有光热效果的稀土纳米颗粒，将其放在核壳结构内部作为吸热融冰的重要物质。
15、所述的碱性催化剂目的是营造碱性环境，碱性环境利于三维结构的刻蚀，有利于核壳结构的制备。
16、所述的硅源为制备核壳结构reb6@sio2的原料，其具有低挥发性和良好的溶解性，能在乙醇的促进下正向发生核壳反应，反应后则变为具有官能团的壳，不仅能够保护内部稀土六硼化物不被腐蚀还能在其表面修饰其他官能团以满足特定应用。
17、所述的乙醇不仅为制备核壳结构reb6@sio2的反应溶剂，而且还作为核壳纳米粒子与乙烯基三乙氧基硅烷进行下一步改性反应的反应溶剂。
18、所述的乙烯基硅烷改性剂为一种改性剂，用其特有的优异疏水特性处理纳米二氧化硅粒子，所得到的乙烯基改性二氧化硅具有比二氧化硅更好的超疏水性能，并且反应副产物没有腐蚀性，有利于保护设备和环境营造碱性环境的物质。
19、更优选地，所述稀土六硼化物为lab6；碱性催化剂为氨水；硅源为正硅酸四乙酯；乙烯基硅烷改性剂为乙烯基三乙氧基硅烷。此时本专利技术复合材料为lab6@sio2，其合成路线为：
20、
21、本专利技术的第二方面，还提供了上述乙烯基硅烷改性的核壳结构复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
22、1）将稀土六硼化物和乙醇混合并超声分散1-3h得到混合溶液；
23、2）向混合溶液中加入碱性催化剂和硅源，室温搅拌2-3h后离心洗涤得到核壳结构reb6@sio2；
24、3）将核壳结构reb6@sio2分散到乙醇中，加入碱性催化剂调节至中性后加入乙烯基硅烷改性剂，55-65℃搅拌18-24h后过滤、洗涤、干燥后得到乙烯基硅烷改性的核壳结构reb6@sio2。
25、本专利技术的第三方面，还提供了上述乙烯基硅烷改性的核壳结构复合材料在制备防冰融冰剂的应用。
26、本专利技术的第四方面，还提供了上述乙烯基硅烷改性的核壳结构复合材料在制备铁路除冰产品中的应用。
27、相对于现有技术，本专利技术具有以下优势：
28、（1）本专利技术提供了一种乙烯基硅烷改性二氧化硅包覆稀土六硼化物的核壳结构，在吸热融冰方面，稀土六硼化物是一种具有优异光热转换效率的稀土材料，其能在短时间内实现快速升温。然而只利用融冰不能很好地解决高铁运行过程中冰层大量且快速凝结的问题，因此，在防冰方面，本专利技术在吸热的基础上添加了具有超疏水性能的乙烯基改性二氧化硅，将其作为壳包裹在无机稀土粒子表面，一方面保护了无机材料，使其在重复使用的条件下不会被破坏，另一方面增加了疏水材料的覆盖面积，在防冰方面起到明显的效果。
29、（2）本专利技术利用了能够有快速吸热特性的稀土材料在融冰方面提供了巨大作用。利用核壳结构保护内部的稀土硼化物不被破坏的同时，本专利技术中壳采用的是具有超疏水性能的乙烯基改性二氧化硅，改性后的材料具有比二氧化硅更强的疏水性质，能够在有效防冰的同时实现快速融冰。
30、（3）本专利技术相比于传统的二氧化硅疏水材料，通过在二氧化硅壳的表面接枝上疏水基团，使其具备比二氧化硅更强的疏水性，本专利技术中采用的这种疏水材料相比于含氟的树脂更是对环境起到了保护作用的同时不影响其疏水性能。除此之外，利用核壳结构使二氧化硅包覆在稀土纳米颗粒外面，保护了稀土粒子的表面不被冰层粘附，也能不影响稀土纳米粒子的吸热特性。
31、（4）本专利技术中利用水接触角测试表征了其疏水能力，证实乙烯基改性后的超疏水表面具有比二氧化硅更高的疏水能力。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种乙烯基硅烷改性的核壳结构复合材料，其特征在于：所述复合材料由包括如下质量份数的原料制备而得：
2.权利要求1所述的乙烯基硅烷改性的核壳结构复合材料的制备方法，其特征在于：所述稀土六硼化物为LaB6、SmB6、CeB6中的一种或几种。
3.权利要求1所述的乙烯基硅烷改性的核壳结构复合材料的制备方法，其特征在于：所述碱性催化剂为氢氧化钠、氨水、三乙胺中的一种或几种。
4.权利要求1所述的乙烯基硅烷改性的核壳结构复合材料的制备方法，其特征在于：所述硅源为正硅酸四乙酯、甲基三甲氧基硅烷、六氟硅酸铵中的一种或几种。
5.权利要求1所述的乙烯基硅烷改性的核壳结构复合材料的制备方法，其特征在于：所述乙烯基硅烷改性剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷中的一种或几种。
6.权利要求1-5任一所述的乙烯基硅烷改性的核壳结构复合材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：
7.权利要求1所述的乙烯基硅烷改性的核壳结构复合材料在制备防冰融冰剂的应用。
8.权利要求1所述的乙
...【技术特征摘要】
1.一种乙烯基硅烷改性的核壳结构复合材料，其特征在于：所述复合材料由包括如下质量份数的原料制备而得：
2.权利要求1所述的乙烯基硅烷改性的核壳结构复合材料的制备方法，其特征在于：所述稀土六硼化物为lab6、smb6、ceb6中的一种或几种。
3.权利要求1所述的乙烯基硅烷改性的核壳结构复合材料的制备方法，其特征在于：所述碱性催化剂为氢氧化钠、氨水、三乙胺中的一种或几种。
4.权利要求1所述的乙烯基硅烷改性的核壳结构复合材料的制备方法，其特征在于：所述硅源为正硅酸四乙酯、甲基三甲氧基硅烷...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹健，王丁卉，张琪，刘金龙，秦晓婷，李璐，阚丽欣，赵玉亮，庄玮，马宝颂，李彬，董俊海，侯少妮，
申请(专利权)人：天津包钢稀土研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。