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(yán)重的自然災(zāi)害。疏水表面作為一種被動的防冰方法受到了國內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)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(xué)者進(jìn)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(lǐng)域中應(yīng)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(jù)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(xué)沉積法、陽極氧化法、化學(xué)刻蝕法以及 SLIPS方法對鋁片表面的疏水化處理

2、進(jìn)行了研究，分析了制備工藝參數(shù)對鋁表面疏水性的影響。
　　試驗結(jié)果表明，采用電化學(xué)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(diào)節(jié)聚吡咯薄膜的疏水性。摻雜碳?xì)浔砻婊钚詣㏒DBS能在一定程度上降低聚吡咯薄膜的表面能，但無法實現(xiàn)聚吡咯表面從親水性到疏水性的轉(zhuǎn)變；摻雜氟碳表面活性劑 FS-64能使聚吡咯表面呈現(xiàn)疏水性，但無法實現(xiàn)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(jìn)一步提升聚吡咯表面的疏水

3、性。采用陽極氧化工藝結(jié)合 HDTMS修飾可對鋁片表面進(jìn)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(dāng)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(jīng)低能化處理后的疏水效果最好。采用化學(xué)刻蝕、水浴處理以及 HDTMS修飾可對鋁片進(jìn)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(yuǎn)遠(yuǎn)大于水浴時間的影響。當(dāng)

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(jīng)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(xué)穩(wěn)定性以及物理持久性進(jìn)行了評估。
　　研究發(fā)現(xiàn)，在化學(xué)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(xué)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(yīng)用。SLIPS-鋁表面具有最佳的耐酸液腐蝕性能，陽極氧化-鋁、化學(xué)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(xué)刻蝕-鋁的耐雨水沖擊能力較強(qiáng)，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(yīng)用。在多次覆冰過程中，陽極氧化-鋁和化學(xué)刻蝕-鋁均未表現(xiàn)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(xué)刻