本发明专利技术公开了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，包括的步骤有：缓冲材料的准备，缓冲材料和PVDF粉末的混合以及将粉末粘在胶带表面，然后用水热法制备ZnO阵列排布的纳米棒。微纳米复合结构薄膜在胶带表面具有非常好的气固比，接触角为155°，可以起到很好的超疏水，能够平铺在需要疏水防冰的基底表面。本发明专利技术方法容易实现，成本低，操作简单，周期短，可用于大规模生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术本专利技术属于界面化学领域，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。
技术介绍
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°C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，本专利技术做到了不需要大型设备、简 单、易实现。
技术实现思路
针对当前在防覆冰领域中所存在的问题，本专利技术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%。 本专利技术是，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°C的干燥箱中4小时后，再置于马弗炉内300?400°C 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°C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°C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°C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?300 μ m，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°。 本专利技术的优点在于： 1、本专利技术提供了一种简单、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、本专利技术解决了高分子和无机ZnO材料的结合问题。 3、本专利技术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、本专利技术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、本专利技术的制备周期短，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专利技术做进一步的详细说明。 本专利技术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°C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。 在本专利技术中，纳米级粉末的制作可以通过球磨机进行粉碎。 第二步，材料表面的修饰： 先将所需要生长ZnO的基底材料与缓冲材料进行混合均匀，基底材料表面得到了 修饰，即在基底材料表面会附着一层缓冲材料；然后将表面得到了修饰的基底材料铺展在 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 ; 所述的基底材料选取高分子PVDF (聚偏氟乙烯）微米球； 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°C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°C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°C条件下保持3?6h，制得具有疏水的复合胶带表面。 实施例1 基底材料与缓冲材料的质量比为15:2的微纳米复合结构的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. 2g/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400°C高温煅烧并保温1小时，取出后，经球磨处理得到成纳米级粉 末； 所述混合溶液中石墨与醋酸锌的质量比为5:1。 所述含有石墨的材料在使用之前先用无水乙醇进行清洗3小时； 在本专利技术中，纳米级粉末的制作可以通过球磨机提供。 球磨条件：以每分钟800转的速度球磨，球磨时间15小时。球磨介质为直径为2cm 的玛瑙球，球料比为5:1。 第二步，材料表面的修饰： 先将所需要生长ZnO的PVDF(聚偏氟乙烯）微米球与缓冲材料进行混合均匀， PVDF (聚偏氟乙烯）微米球表面得到了修饰，即在PVDF (聚偏氟乙烯）微米球表面会附着一 层缓冲材料；然后将表面得到了修饰的PVDF(聚偏氟乙烯）微米球铺展在胶带表面，形成基 底组合材料； 第三步，制备ZnO阵列： 将基底组合材料放入到反应釜内，加入硝酸锌，在90°C条件下保温反应10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。 采用扫描电镜对制得的微纳米复合结构的ZnO阵列排布的纳米棒进行形貌分析， 参见图1所示的薄膜表面的SEM表征图。a是薄膜表面大面积的SEM图，b是薄膜侧面图， 薄膜的厚度约等于150 μ m，c是单个PVDF球的SEM图，d是球表面的纳米结构，纳米棒本文档来自技高网...
【技术保护点】
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。...
【技术特征摘要】
1. 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°c的干燥箱中4小时后，再置于马弗炉内300?400°C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°C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...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑咏梅，王磊，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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