[发明专利]一种在胶带表面制作微纳米结构的超疏水防冰薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明本发明属于界面化学领域，更特别地说，是指一种在胶带表面制作微纳米结构的超疏水防冰薄膜的方法。

背景技术

防冰表面的制备方法有很多，包括水热法、电子束刻蚀法等。这些方法都对材料有着非常高的要求，例如在制备过程中基底材料需要耐受高温，很少有方法提到避免高温过程能够制备出超疏水、防冰表面的。近年来，有一些文献通过在钢板或者是硅片表面制备微纳米结构。但是在这个制备过程中，都需要对基底进行高温处理，例如钢板表面要做晶种就需要400℃左右的高温，而离子刻蚀技术的基底需要耐受一千多度的高温，在这样的条件下，一般的高分子材料是不能承受的。而且这些技术都需要高耗能、高成本，所以这都大大限制了这些方法在工业上的应用。针对上述存在的问题，本发明做到了不需要大型设备、简单、易实现。

发明内容

针对当前在防覆冰领域中所存在的问题，本发明涉及一种全新的制备技术。目的是通过这种制备技术，去解决胶带表面的微纳米结构问题。从而为超疏水、防冰领域提供更好的基底材料。传统的防覆冰材料对材料本身有严格的要求。本技术通过简单的实验条件，低成本和短周期在胶带表面制备了具有微纳米结构的表面。本方法对实验条件要求很低，重复性能达到100％。

本发明是一种在胶带表面制作微纳米结构的超疏水防冰薄膜的方法，其特征在于包括有下列步骤：

第一步，缓冲材料的制备：

将石墨和醋酸锌溶液进行混合，得到混合溶液；

将混合溶液置于温度为75℃的干燥箱中4小时后，再置于马弗炉内300～400℃高温煅烧并保温1小时，取出后，制备成纳米级粉末；

所述混合溶液中石墨与醋酸锌的质量比为3:1～10:1；

第二步，材料表面的修饰：

先将所需要生长ZnO的PVDF与缓冲材料进行混合均匀，然后将表面得到了修饰的PVDF铺展在胶带表面，形成基底组合材料；

所述基底材料与缓冲材料的质量比为2:1～20:1；

第三步，制备ZnO阵列：

将基底组合材料放入到反应釜内，加入含有Zn²⁺的生长液，在85～90℃条件下保温反应10～12小时。待反应釜冷却后取出，基底组合材料表面长满规则的ZnO阵列，得到微纳米复合结构的ZnO阵列排布的纳米棒；

所述的含有Zn²⁺的生长液为硝酸锌或醋酸锌；

第四步，表面疏水处理：

把微纳米复合结构的ZnO阵列排布的纳米棒放入烘箱内，在30～60℃条件下进行烘干处理；然后转移到真空干燥箱内，在其附近滴两滴氟硅烷。抽真空5～20min后移到烘箱内，在60～90℃条件下保持3～6h，制得具有疏水的复合胶带表面。

微纳米复合结构的ZnO阵列排布的纳米棒的膜厚度为100～300μm，球表面的纳米结构，纳米棒紧密排布在球的表面。

粘结在胶带表面的微纳米复合结构的ZnO膜的接触角为155°。

本发明的优点在于：

1、本发明提供了一种简单、低成本的在胶带表面制备微纳米复合结构，从而起到很好的超疏水和防覆冰的作用。例如，实验可靠的重复性，就足以说明这种方法的可行性。

2、本发明解决了高分子和无机ZnO材料的结合问题。

3、本发明可以实现大面积制备具有微纳米结构的表面，可以实现大规模生产。

4、本发明对实验条件要求宽松，自来水可以代替去离子水来完成实验，为大规模生产提供了条件。

5、本发明的制备周期短，可以实现大规模生产。

附图说明

图1为胶带表面的微纳米复合结构SEM表征图。

图2为薄膜表面的接触角图片。

图3具有微纳米结构和只有微米结构的薄膜在结冰延迟和除冰对比图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。

本发明是在胶带的粘接表面上制备了微纳米复合结构的ZnO阵列排布的纳米棒，具体步骤为：

第一步，缓冲材料的制备：

将石墨和醋酸锌溶液(浓度0.1～3g/L)进行混合，得到混合溶液；混合时保证醋酸锌溶液可以完全浸没含石墨材料，这样可以在含有石墨材料的表面吸附有醋酸锌；混合溶液干燥后，置于马弗炉内300～400℃高温煅烧并保温1小时，取出后，制备成纳米级粉末；

所述混合溶液中石墨与醋酸锌的质量比为3:1～10:1。

所述含有石墨的材料在使用之前先用无水乙醇进行清洗1～5小时。