鋁片表面的疏水化及其穩(wěn)定性研究.pdf

1、對輸電線路而言，覆冰是一種嚴重的自然災害。疏水表面作為一種被動的防冰方法受到了國內外研究人員的廣泛關注。目前已有眾多研究人員利用諸多方法制備出疏水表面，但很少有學者進一步研究其所制備表面的疏水穩(wěn)定性，以致很難在實際輸電線路的防冰領域中應用。
　　為了探索一種較為穩(wěn)定的鋁材表面疏水化處理方法，論文根據仿荷葉疏水表面和 SLIPS疏水表面的制備原理，分別采用電化學沉積法、陽極氧化法、化學刻蝕法以及 SLIPS方法對鋁片表面的疏水化處理

2、進行了研究，分析了制備工藝參數對鋁表面疏水性的影響。
　　試驗結果表明，采用電化學沉積法可在鋁片表面制備疏水性聚吡咯薄膜，通過改變摻雜劑的種類和劑量可調節(jié)聚吡咯薄膜的疏水性。摻雜碳氫表面活性劑SDBS能在一定程度上降低聚吡咯薄膜的表面能，但無法實現聚吡咯表面從親水性到疏水性的轉變；摻雜氟碳表面活性劑 FS-64能使聚吡咯表面呈現疏水性，但無法實現超疏水效果；在摻雜 FS-64的同時引入疏水納米二氧化硅，可進一步提升聚吡咯表面的疏水

3、性。采用陽極氧化工藝結合 HDTMS修飾可對鋁片表面進行疏水化處理，氧化電流密度是影響陽極氧化膜表面疏水性的顯著性因素，而氧化時間對陽極氧化膜表面疏水性的影響很不顯著。當氧化電流密度為0.01~0.02A/cm2、氧化時間為20~30分鐘時，所得陽極氧化膜經低能化處理后的疏水效果最好。采用化學刻蝕、水浴處理以及 HDTMS修飾可對鋁片進行疏水化處理，硫酸刻蝕時間對鋁片表面疏水性的影響大于硫酸銅刻蝕時間的影響，且遠遠大于水浴時間的影響。當

4、硫酸銅刻蝕時間為10分鐘、硫酸刻蝕時間為15分鐘、水浴時間為10~15分鐘時，所得刻蝕表面經低能化處理后的疏水效果最好。
　　為了考察疏水鋁片的穩(wěn)定性，論文以接觸角或滾動角為特征量，通過熱老化測試、酸鹽混合溶液腐蝕測試、雨水沖擊測試和循環(huán)覆冰測試對各表面的化學穩(wěn)定性以及物理持久性進行了評估。
　　研究發(fā)現，在化學穩(wěn)定性方面，SLIPS-鋁表面的耐熱老化性能最佳，陽極氧化-鋁和化學刻蝕-鋁次之，聚吡咯-鋁再次之。含納米二氧化硅

5、的超疏水聚吡咯薄膜的耐熱老化性能最差，只能在常溫環(huán)境中應用。SLIPS-鋁表面具有最佳的耐酸液腐蝕性能，陽極氧化-鋁、化學刻蝕-鋁以及聚吡咯-鋁的耐酸液腐蝕性能相近但次于SLIPS-鋁。在物理持久性方面，陽極氧化-鋁和化學刻蝕-鋁的耐雨水沖擊能力較強，SLIPS-鋁和聚吡咯-鋁表面的耐雨水沖擊性能很差，無法在實際中應用。在多次覆冰過程中，陽極氧化-鋁和化學刻蝕-鋁均未表現出優(yōu)異的疏水穩(wěn)定性，但相比而言，陽極氧化-鋁的耐覆冰性能優(yōu)于化學刻