[發明專利]一種在膠帶表面制作微納米結構的超疏水防冰薄膜的方法

無效

• 申請號: 201410337118.3
• 申請日: 2014-07-15
• 公開（公告）號: CN104085853A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 鄭詠梅;王磊
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B82Y40/00
• 分類號: B82Y40/00;B82Y30/00;C23C26/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 李有浩

技術領域

本發明本發明屬于界面化學領域，更特別地說，是指一種在膠帶表面制作微納米結構的超疏水防冰薄膜的方法。

背景技術

防冰表面的制備方法有很多，包括水熱法、電子束刻蝕法等。這些方法都對材料有著非常高的要求，例如在制備過程中基底材料需要耐受高溫，很少有方法提到避免高溫過程能夠制備出超疏水、防冰表面的。近年來，有一些文獻通過在鋼板或者是硅片表面制備微納米結構。但是在這個制備過程中，都需要對基底進行高溫處理，例如鋼板表面要做晶種就需要400℃左右的高溫，而離子刻蝕技術的基底需要耐受一千多度的高溫，在這樣的條件下，一般的高分子材料是不能承受的。而且這些技術都需要高耗能、高成本，所以這都大大限制了這些方法在工業上的應用。針對上述存在的問題，本發明做到了不需要大型設備、簡單、易實現。

發明內容

針對當前在防覆冰領域中所存在的問題，本發明涉及一種全新的制備技術。目的是通過這種制備技術，去解決膠帶表面的微納米結構問題。從而為超疏水、防冰領域提供更好的基底材料。傳統的防覆冰材料對材料本身有嚴格的要求。本技術通過簡單的實驗條件，低成本和短周期在膠帶表面制備了具有微納米結構的表面。本方法對實驗條件要求很低，重復性能達到100％。

本發明是一種在膠帶表面制作微納米結構的超疏水防冰薄膜的方法，其特征在于包括有下列步驟：

第一步，緩沖材料的制備：

將石墨和醋酸鋅溶液進行混合，得到混合溶液；

將混合溶液置于溫度為75℃的干燥箱中4小時后，再置于馬弗爐內300～400℃高溫煅燒并保溫1小時，取出后，制備成納米級粉末；

所述混合溶液中石墨與醋酸鋅的質量比為3:1～10:1；

第二步，材料表面的修飾：

先將所需要生長ZnO的PVDF與緩沖材料進行混合均勻，然后將表面得到了修飾的PVDF鋪展在膠帶表面，形成基底組合材料；

所述基底材料與緩沖材料的質量比為2:1～20:1；

第三步，制備ZnO陣列：

將基底組合材料放入到反應釜內，加入含有Zn²⁺的生長液，在85～90℃條件下保溫反應10～12小時。待反應釜冷卻后取出，基底組合材料表面長滿規則的ZnO陣列，得到微納米復合結構的ZnO陣列排布的納米棒；

所述的含有Zn²⁺的生長液為硝酸鋅或醋酸鋅；

第四步，表面疏水處理：

把微納米復合結構的ZnO陣列排布的納米棒放入烘箱內，在30～60℃條件下進行烘干處理；然后轉移到真空干燥箱內，在其附近滴兩滴氟硅烷。抽真空5～20min后移到烘箱內，在60～90℃條件下保持3～6h，制得具有疏水的復合膠帶表面。

微納米復合結構的ZnO陣列排布的納米棒的膜厚度為100～300μm，球表面的納米結構，納米棒緊密排布在球的表面。

粘結在膠帶表面的微納米復合結構的ZnO膜的接觸角為155°。

本發明的優點在于：

1、本發明提供了一種簡單、低成本的在膠帶表面制備微納米復合結構，從而起到很好的超疏水和防覆冰的作用。例如，實驗可靠的重復性，就足以說明這種方法的可行性。

2、本發明解決了高分子和無機ZnO材料的結合問題。

3、本發明可以實現大面積制備具有微納米結構的表面，可以實現大規模生產。

4、本發明對實驗條件要求寬松，自來水可以代替去離子水來完成實驗，為大規模生產提供了條件。

5、本發明的制備周期短，可以實現大規模生產。

附圖說明

圖1為膠帶表面的微納米復合結構SEM表征圖。

圖2為薄膜表面的接觸角圖片。

圖3具有微納米結構和只有微米結構的薄膜在結冰延遲和除冰對比圖。

具體實施方式

下面將結合附圖和實施例對本發明做進一步的詳細說明。

本發明是在膠帶的粘接表面上制備了微納米復合結構的ZnO陣列排布的納米棒，具體步驟為：

第一步，緩沖材料的制備：

將石墨和醋酸鋅溶液(濃度0.1～3g/L)進行混合，得到混合溶液；混合時保證醋酸鋅溶液可以完全浸沒含石墨材料，這樣可以在含有石墨材料的表面吸附有醋酸鋅；混合溶液干燥后，置于馬弗爐內300～400℃高溫煅燒并保溫1小時，取出后，制備成納米級粉末；

所述混合溶液中石墨與醋酸鋅的質量比為3:1～10:1。

所述含有石墨的材料在使用之前先用無水乙醇進行清洗1～5小時。