專利名稱：一種制備鋁基體超雙疏表面的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋁表面處理及改性領(lǐng)域，特別涉及一種超雙疏表面的制備方法。
背景技術(shù)：
超雙疏表面是指水滴和油滴在其上的接觸角均大于150° ,滾動(dòng)角均小于10°的表面，即同時(shí)具有超疏水性和超疏油性的表面。超疏水表面因具有自清潔、減阻、耐腐蝕、抗結(jié)冰結(jié)霜等特性，具有廣闊的應(yīng)用前景。但普通超疏水表面并不具有超疏油性，一旦水中含 油污時(shí)，易被油污污染而喪失超疏水性。因此，與普通超疏水表面相比，超雙疏表面具有更大的應(yīng)用價(jià)值。金屬基體超雙疏表面的制備方法與超疏水表面類似，都是先在金屬基體上制備出粗糙結(jié)構(gòu)，再經(jīng)低表面能材料修飾來降低表面能。但由于油類液體的表面張力遠(yuǎn)小于水，因此獲得超雙疏表面較為困難。目前，有關(guān)制備金屬基體超雙疏表面的方法較少。申請?zhí)枮?00810183392. 4的專利申請公開了一種超疏水超雙疏表面制備技術(shù)，依次采用硫酸鈉和草酸為電解液，通過電化學(xué)陽極氧化法在鋁基體上制備出納米孔和納米叢狀結(jié)構(gòu)，再經(jīng)全氟十八烷辛基三氯硅烷修飾后，呈現(xiàn)超雙疏性質(zhì)，對水的接觸角達(dá)到171°，對原油、硅油等接觸角也均超過150°。申請?zhí)枮?00810056646. 6的專利申請公開了一種在金屬銅或者銅合金基材表面獲得超雙疏性質(zhì)的方法，采用全氟辛酸浸泡法在銅表面覆蓋一層由全氟脂肪酸銅鹽微球組成的膜，該膜不經(jīng)任何低表面能化處理就具有超雙疏性。Shibuichi等(Angewandte Chemie. 1997, 36, 9: 1011-1012.)以硫酸為電解液通過電化學(xué)腐蝕在招表面上得到裂縫狀分形粗糙結(jié)構(gòu)，經(jīng)氟化單烷基磷酸鹽修飾后，呈現(xiàn)超雙疏性質(zhì)。Meng等(The Journal of Physical Chemistry C. 2008, 112, 30: 11454-11458)使用十九氟癸酸刻蝕在鋅基體上制備出具有納米片狀結(jié)構(gòu)的超雙疏表面。Zhu等(Journal of Colloidand Interface Science. 2012, 367, I: 443-449)將銅浸泡在氫氧化鈉和過硫酸銨的混合液中，獲得均勻分布且密集排列的微米花和納米棒結(jié)構(gòu)，經(jīng)全氟辛酸修飾后獲得超雙疏表面。上述方法雖能加工出超雙疏表面，但存在使用危險(xiǎn)或昂貴的化學(xué)試劑、加工效率低、裝置復(fù)雜等問題。因此，研究簡單、高效、安全、成本低的方法來實(shí)現(xiàn)超雙疏表面的加工具有重要的實(shí)際意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種簡單、高效、低成本的制備鋁基體超雙疏表面的方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括如下步驟(I)清潔處理將鋁板進(jìn)行拋磨，再清洗除油；(2)電化學(xué)加工將清潔后的鋁板作為陽極與陰極平行放置，并通過導(dǎo)線與直流電源相連，將鋁板接電源正極，陰極接電源負(fù)極，然后將其放入電解液中，接通電源開始電化學(xué)刻蝕；所采用的電解液為NaCl水溶液；電化學(xué)加工完成后將鋁板清洗；(3)化學(xué)加工將電化學(xué)加工后的鋁板浸泡在沸水中一段時(shí)間，取出后干燥；浸泡時(shí)間不少于40 min ；(4)低表面能化處理將加工后的鋁板浸泡在全氟辛酸水溶液中進(jìn)行修飾，取出后干燥。本發(fā)明與現(xiàn)有的金屬基體超雙疏表面的制備技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)本發(fā)明方法無需強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，對環(huán)境和操作人員的危害小。(2)本發(fā)明方法所采用的電解液成本低，且可重復(fù)使用。 (3)本發(fā)明方法得到的鋁基體超雙疏表面對水的接觸角達(dá)166.6°，對十六烷的接觸角達(dá)157. 7°，滾動(dòng)角均小于4°，表面具有很好的不沾水、不沾油特征，可用于鋁表面的防污和防腐。(4)本發(fā)明方法得到的鋁基體超雙疏表面在空氣中具有很好的穩(wěn)定性，在環(huán)境中放置數(shù)月后其表面超雙疏性無變化。


圖I是實(shí)施例I得到的鋁基體超雙疏表面的掃描電鏡圖。圖2是實(shí)施例I得到的鋁基體超雙疏表面的掃描電鏡圖。圖3是實(shí)施例I得到的招基體超雙疏表面的疏水不意圖。圖4是實(shí)施例I得到的招基體超雙疏表面的疏油不意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I(I)將鋁板分別用1200#、2000#砂紙打磨去除氧化層，洗滌劑除油，去離子水清洗
后吹干。(2)以鋁板為陽極，相同尺寸的銅板為陰極，置于O. I mo I/L NaCl水溶液中，在500mA/cm2電流密度下加工6 min。電化學(xué)加工完成后,將招板用去離子水沖洗后浸泡在沸水中40 min，取出后吹干。(3)將加工后的鋁板浸泡在O. 015 mol/L的全氟辛酸水溶液中60 min，取出后吹干即可得到超雙疏表面。
權(quán)利要求
1.一種制備鋁基體超雙疏表面的方法，其特征包括以下步驟 (1)清潔處理將鋁板進(jìn)行拋磨，再清洗除油； (2)電化學(xué)加工將清潔后的鋁板作為陽極與陰極平行放置，并通過導(dǎo)線與直流電源相連，將鋁板接電源正極，陰極接電源負(fù)極，然后將其放入電解液中，接通電源開始電化學(xué)刻蝕；所采用的電解液為NaCl水溶液；電化學(xué)加工完成后將鋁板清洗； (3)化學(xué)加工將電化學(xué)加工后的鋁板浸泡在沸水中浸泡不少于40min，取出后干燥； (4)低表面能化處理將加工后的鋁板浸泡在全氟辛酸水溶液中進(jìn)行修飾，取出后干燥。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制備鋁基體超雙疏表面的方法。該方法是先將鋁板進(jìn)行拋磨，清洗除油，然后將將清潔后的鋁板作為陽極與陰極平行放置，并通過導(dǎo)線與直流電源相連，再將鋁板接電源正極，陰極接電源負(fù)極，并放入電解液中進(jìn)行電化學(xué)刻蝕，電化學(xué)加工完成后將鋁板浸泡在沸水中一段時(shí)間，取出后干燥，最后將鋁板浸泡在全氟辛酸水溶液中進(jìn)行修飾，取出后烘干便可獲得鋁基體超雙疏表面。本方法得到的表面具有不沾水、不沾油特征，可用于鋁表面的防污和防腐。
文檔編號C25F3/04GK102965720SQ20121043478
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月4日
發(fā)明者徐文驥, 宋金龍, 劉新, 陸遙, 王續(xù)躍 申請人:大連理工大學(xué)