一種在銅表面制備抗覆冰氧化鋅涂層的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制備抗覆冰氧化鋅涂層的方法，具體涉及一種在銅表面制備抗覆冰氧化鋅涂層的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在自然界中，結(jié)冰是一種美麗的自然景觀，能給人類帶來視覺上的享受，但也會經(jīng)常給人們的日常生活和實際工程造成不便，甚至災難。例如電力系統(tǒng)，高壓架空輸電裸鋁導線在一定的大氣環(huán)境下會出現(xiàn)覆冰現(xiàn)象。當輸電導線覆冰嚴重時，就會發(fā)生線路跳閘、導線舞動、線路斷裂、輸送塔倒塌、絕緣子閃絡(luò)和通信中斷等災害。飛機表面不同部位結(jié)冰將會造成空氣動力性能變差、飛機劇烈顫動、妨礙駕駛員視線、干擾通信或造成通信中斷等，降低飛機的操縱性、穩(wěn)定性等安全性能，直接威脅飛機的飛行安全。目前，各個領(lǐng)域的防冰措施有很多種，其中較為實際的是延長結(jié)冰時間，而銅在我國應(yīng)用極其廣泛，鋅資源也較豐富且應(yīng)用廣泛，因此研宄銅片基底氧化鋅的防覆冰性有很大的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了提高銅片基底氧化鋅材料表面的抗覆冰性，本發(fā)明提供了一種在銅表面制備抗覆冰氧化鋅涂層的方法，氧化鋅的超疏水性對抗覆冰的研宄，制備氧化鋅種子層的時候加入了鹽酸多巴胺加強氧化鋅在銅片上的粘附力，水熱法制備出氧化鋅，低表面物質(zhì)處理后研宄其抗覆冰性，通過對比試驗，證明超疏水氧化鋅有抗覆冰性。
[0004]本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:通過溶膠-凝膠法制備氧化鋅溶液，打磨清洗過的銅片在氧化鋅溶液中浸泡，反復浸泡烘干多次，制得種子層，樣品放入反應(yīng)釜中，倒入由ZnCl2配制、NH 3- H2O調(diào)節(jié)好pH值的溶液，一定溫度、一定時間，取出在一定溫度燒結(jié)后，用低表面能物質(zhì)處理并測量其表面靜態(tài)接觸角和滾動角，將超疏水樣品放在紫外光下長時間照射，得到親水和疏水氧化鋅，在自制制冷臺上記錄相同體積、不同溫度下水滴的結(jié)冰時間。
[0005]一種在銅表面制備抗覆冰氧化鋅涂層的方法，其制備特征工藝步驟如下:
一、配制0.15mol/L的Zn (Ac)2乙醇溶液和0.15mol/L的NaOH乙醇溶液，恒溫80°C攪拌2h ；
二、在上述所得溶液中加入配置好的鹽酸多巴胺溶液，恒溫80°C攪拌2h;
三、在打磨清洗好的銅片上涂抹上述二步驟后所得溶液并烘干，制得種子層；
四、配制濃度為0.05mol/L的ZnCl2溶液，加入NH 3_H20調(diào)節(jié)其pH值為10~12 ；
五、將有種子層的銅片放入反應(yīng)釜，倒入步驟四配制好的溶液，將反應(yīng)釜放入烘箱；
六、取出反應(yīng)釜降溫，冷卻后取出樣品烘干，放入馬沸爐，最高溫度為200°C，保溫時間為4 h ;
七、配制1:1O O O的全氟辛基三乙氧基硅烷或十二硫醇的乙醇溶液，使樣品浸泡20min?I h ；
八、取出浸泡后的樣品用接觸角測量儀測納米氧化鋅表面的靜態(tài)接觸角，得到其表面接觸角為158° -173°，滾動角為2° -7° ；
九、把用十二硫醇乙醇溶液修飾過的樣品用紫外光照射8-24 h,超疏水氧化鋅變成親水和疏水氧化鋅；
十、將樣品放在自制制冷臺上，將4 μ?的水滴分別滴在親水、疏水和超疏水氧化鋅上，分別記錄在_5°C、-1O0C、_15°C水滴的結(jié)冰時間。
[0006]進一步的，所述步驟二中的配制鹽酸多巴胺溶液，加入NaOH調(diào)節(jié)其pH值為8.5，作為膠黏劑的作用存在，提高種子層與銅片的粘附力。
[0007]進一步的，所述步驟三中的制備種子層，將處理好的銅片浸入步驟二制備好的溶液中，反復浸泡、烘干5次。
[0008]進一步的，所述步驟六中反應(yīng)釜冷卻，用大量冷水快速降溫，取出樣品放在200°C溫度下，在空氣中進行，不含有其他保護性氣體。
[0009]進一步的，所述步驟七中浸泡全氟辛基三乙氧基硅烷或十二硫醇的乙醇溶液后超親水氧化鋅變成超疏水氧化鋅。
[0010]進一步的，所述步驟九中用紫外光長時間照射超疏水氧化鋅，從超疏水狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水和疏水狀態(tài)。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點是:(1)種子層的制備，使得氧化鋅和銅片之間的粘附性很好，克服了普遍存在的氧化鋅容易剝落的難題；(2)用水熱法在銅片表面制備氧化鋅，氧化鋅分布均勻，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，經(jīng)氟硅烷和十二硫醇處理，其表面的接觸角大大增加，滾動角相應(yīng)減小；
(3)低表面物質(zhì)處理過的氧化鋅穩(wěn)定，超疏水性持久，抗覆冰性持久，結(jié)冰后結(jié)構(gòu)不易被破壞，且結(jié)冰后更易被清除；(4)本發(fā)明使用的氯化鋅、氨水和表面活性劑等都是常用原料，生產(chǎn)成本低，對反應(yīng)設(shè)備要求低，反應(yīng)條件溫和，制備方法簡單，無環(huán)境污染。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明銅片基底氧化鋅的場發(fā)射掃描電鏡圖。
[0013]圖2為本發(fā)明銅片基底氧化鋅的XRD圖。
[0014]圖3為本發(fā)明銅片基底氧化鋅十二硫醇修飾后的靜態(tài)接觸角、滾動角示意圖。
[0015]圖4為本發(fā)明銅片基底親水、疏水、超疏水氧化梓的結(jié)冰時間及狀態(tài)不意圖。
【具體實施方式】
[0016]給出本發(fā)明的實施例并結(jié)合給出的實施例對本發(fā)明加以說明，但所給出的實施例對本發(fā)明不構(gòu)成任何限制:
【具體實施方式】一:配制0.15mol/L的Zn (Ac)2Z醇溶液0.15mol/L的NaOH乙醇溶液，恒溫80°C攪拌2h ;在上述所得溶液中加入pH值為8.5的鹽酸多巴胺溶液，恒溫80°C攪拌2h ;在打磨清洗好的銅片上涂抹上述所得溶液并烘干，制得種子層；配制濃度為0.05mol/L的ZnCl2溶液，加入NH 3_ H2O調(diào)節(jié)其pH值為10 ;將有種子層的銅片放入反應(yīng)釜，倒入已制好的ZnCl2溶液，將反應(yīng)釜放入烘箱，95°C，4 h ;取出反應(yīng)釜降溫，冷卻后取出樣品烘干，放入馬沸爐，最高溫度為200°C，保溫時間為4 h ;配制1:1000的十二硫醇的乙醇溶液，使樣品浸泡20min;取出浸泡后的樣品用接觸角測量儀測納米氧化鋅表面的靜態(tài)接觸角和滾動角，得到更優(yōu)的超疏水特性；把用十二硫醇乙醇溶液修飾過的樣品用紫外光照射8