[發(fā)明專利]一種微納米低表面疏水型復(fù)合防垢涂層的液相沉積-浸漬制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210036629.2
• 申請日: 2012-02-17
• 公開（公告）號: CN102527613A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉明言;蔡永偉;惠龍飛
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學
• 主分類號: B05D5/00
• 分類號: B05D5/00;B05D3/00;B05D3/12;B05D3/10;B05D3/02;B05D7/14
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 王麗英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備低表面能的納米薄膜表面的方法，尤其涉及一種采用液相沉積法結(jié)合浸漬法在不銹鋼表面制備疏水型納米厚度的薄膜表面的方法。

背景技術(shù)

目前，換熱設(shè)備在運行過程中都存在著污垢問題，污垢的沉積導(dǎo)致?lián)Q熱阻力增大，換熱效率降低，造成了能源浪費和設(shè)備的磨損，甚至威脅設(shè)備的安全運行。為了減少污垢的沉積，采用機械清洗或化學清洗劑除垢，普遍存在著成本高和二次污染的問題。研究表明，降低傳熱表面的表面能能顯著減少污垢的形成。研究者采取了表面處理技術(shù)對換熱表面進行表面處理，從而降低傳熱表面的表面能。如磁控濺射聚四氟乙烯、離子濺射DLC、動態(tài)離子注入H、N、分子自組裝等被用來防垢。但是這些方法普遍存在著費用昂貴或設(shè)備復(fù)雜等問題。液相沉積法作為近年來發(fā)展的一種薄膜制備方法，具有許多優(yōu)點，如制備設(shè)備較為簡單，制備溫度溫和，能用于不耐高溫的基底上的涂層制備，基底尺寸、形狀不受限制等等。現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于功能薄膜的制備，尤其是微電子行業(yè)中超大規(guī)模集成電路、金屬-氧化物半導(dǎo)體及液晶顯示器件形成氧化物薄膜過程中得到了應(yīng)用。

由于疏水或超疏水固體表面具有很低的表面自由能，與普通表面相比其沸騰特性和污垢沉積特性具有較大不同，因此低能表面用于池沸騰傳熱和防垢的研究也越來越引起廣泛關(guān)注。用氟硅烷對傳熱表面進行疏水化處理來降低換熱表面的表面能，能夠同時達到傳熱強化和防垢的雙重目的。

化學液相沉積法相關(guān)的文獻有：中國專利03100475.X通過在氫氟硅酸溶液中添加二氧化硅等制成飽和氫氟硅酸溶液，并用低溫液相沉積法對半導(dǎo)體組件涂覆保護薄膜。中國專利200710168732.1提供了一種用液相沉積法制備二氧化鈦涂層毛細管柱的方法，以氟鈦酸銨為原料，通過液相沉積法在石英毛細管內(nèi)壁沉積二氧化鈦薄膜層，并用于蛋白和多肽的分離，由于毛細管柱不耐高溫，因此薄膜燒結(jié)溫度較低，薄膜與毛細管間結(jié)合不太牢固，難以應(yīng)用于傳熱污垢等領(lǐng)域。中國專利ZL?200710060653.9報道了在紫銅基底上采用液相沉積法制備納米厚度的二氧化鈦薄膜的方法，但該專利中預(yù)處理紫銅基底時，使用的是手工拋光方法，難以大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用，且由于紫銅不耐高溫燒結(jié)，涂層燒結(jié)溫度較低。曾振鷗等(曾振鷗，肖正偉，趙國鵬.現(xiàn)代涂層技術(shù)，2007：45-51)使用液相沉積法在304不銹鋼上制備了二氧化鈦涂層。中國專利CN?101760737A報道了采用液相沉積法在不銹鋼基底上制備出了致密的微納米TiO₂涂層，但涂層的表面能較高，疏水性不太好。提高薄膜疏水性的相關(guān)文獻有：Akamatsu?Y等(Akamatsu?Y?et?al.Thin?Solid?Films，2001，389：138-145)研究了十七氟癸基三甲氧基硅烷的水解過程原理，并制備了防霧汽車玻璃，提高了玻璃的疏水性，但對制備的后的薄膜未進行熱處理，難以應(yīng)用于傳熱領(lǐng)域。中國專利ZL?02115493.7公開了用十三氟辛烷基三氧基硅烷、正硅酸乙酯、鹽酸、去離子水和鹽酸配制憎水液及制造憎水玻璃的方法，所報道的憎水玻璃的接觸角可達90-100°，但這種方法比較適合玻璃安裝前的表面改性，但玻璃涂覆過憎水液后還需經(jīng)200-350℃的熱處理，這種方法難以用于安裝后和使用過程中的玻璃涂覆。中國專利CN1211500C使用乙酰乙酸乙酯、乙醇、水和鈦酸四丁酯制備TiO₂溶膠，用提拉法在金屬基體上制備TiO₂膜，對膜表面進行氟硅烷基化處理，提高了TiO₂膜的疏水性，使金屬的腐蝕電流降低約3個數(shù)量級；雖然使用溶膠-凝膠法制備出的薄膜具有較好的防腐蝕效果，但制得的薄膜較厚，易于開裂，且TiO₂涂層的制備方法較為復(fù)雜。中國專利CN100429009C報道了一種可在玻璃、陶瓷、金屬或油漆等基材表面形成疏水透明薄膜的方法，用氧化鋁、氧化硅或氧化鈦對基材表面改性，并使用羥基化氟硅烷溶液制備出厚度為幾個至幾十個納米的疏水薄膜，制備出薄膜的水接觸角為105-111°，但使用氧化鈦溶膠對金屬基底表面處理時，未使用燒結(jié)技術(shù)，這將使該薄膜與金屬基底結(jié)合不牢，難以應(yīng)用于沸騰傳熱和污垢領(lǐng)域。縱觀文獻，目前尚未見到低能氟硅烷疏水復(fù)合涂層用于微納米強化沸騰傳熱和防垢方法的報導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)的缺點，提供一種具有強化沸騰蒸發(fā)傳熱和防垢雙重功能的一種微納米低表面疏水型復(fù)合防垢涂層的液相沉積-浸漬制備方法。

本發(fā)明的一種微納米低表面疏水型復(fù)合防垢涂層的液相沉積-浸漬制備方法，它包括以下步驟：