一种超疏水铝片的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铝片的制备方法，具体涉及一种超疏水铝片的制备方法。
【背景技术】
[0002]铝及铝合金是当前用途十分广泛、最经济适用的材料之一，生活中很常见的物品及家庭用品都是由铝及铝合金作为材料制备的，比如各种坎具，包装香烟、糖果等所用的铝箔，J L童玩具，销合金门窗等。
[0003]超疏水表面一般指与水的静态接触角大于150°，与水的动态接触角小于10°的表面。由于超疏水表面所具有的极度憎水的特性而带有自清洁、防结冰、抗玷污、减小摩擦阻力和抑制表面氧化等特点，在工业和生物领域已经取得了广泛的应用并仍然具有很大的研宄和应用空间。使雨伞和雨衣具有超疏水特性，可使雨水快速滚落下去，防止积水；使高墙玻璃、瓷砖表面具有超疏水的特性，可使其具有自清洁性，避免了人工清洁的麻烦；使空调等产品具有超疏水性，可防止空调机内部液滴凝结、结霜等问题；使暴露于潮湿环境中的金属材料具有超疏水性，可以抑制金属表面的腐蚀；使衣物等纺织品具有超疏水性，可以提高其抵抗污染的能力。总之，超疏水在生活中仍然有很大的应用空间。
[0004]当前制备超疏水表面的方法很多，如:光刻法、激光/等离子体刻蚀法、化学腐蚀法，溶胶一凝胶法，电化学法，模版印刷法，物理/化学气相沉积法，蒸汽诱导相分离法，等等。其中，光刻法、等离子体刻蚀法、气相沉积法、蒸汽诱导相分离法多为在非金属表面上制备。金属基底超疏水表面的制备方法主要为化学刻蚀法、阳极氧化法、和电化学沉积法。然而，这些方法制作工艺复杂、设备复杂、成本高，且无法保持长时间的超疏水性，因而限制了其应用范围。
[0005]中国专利201110353339.6公开一种无氟超疏水铝表面的制备方法。其步骤是a.依次用甲苯，丙酮，无水乙醇对金属铝片进行清洗，分别超声20分钟，清洗完之后浸泡在无水乙醇中备用；反应之前用干燥的N2吹干；b.将洗净的金属铝片竖直浸入己二胺的水溶液，在70°C?180°C下反应I?2小时，待反应结束后，取出浸入己二胺溶液中的铝片并用二次水反复冲洗，然后放入烘箱中烘干，取出备用；c.将烘干的铝片浸入十八烷基三乙氧基硅烷的无水乙醇溶液，接着用大量无水乙醇清洗，然后于120°C下烘干I小时，得超疏水铝片表面。本发明制得的超疏水铝表面在室温、冷凝条件及酸碱性条件下保持超疏水性长期稳定，可应用在金属铝表面的防污、防锈及自清洁等方面。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供制备工艺简单、成本低、操作简单、适合大规模生产的一种超疏水销片的制备方法。
[0007]本发明的具体步骤如下:
[0008]去除铝片表面氧化层后，第一次清洗，烘烤后作为阳极，惰性金属作阴极，将阳极和阴极进行阳极电解，再进行第二次清洗，烘干后置于表面改性剂中浸泡，第三次清洗后烘干，即得超疏水铝片。
[0009]所述去除铝片表面氧化层可采用不同目数SiC砂纸打磨，所述SiC砂纸的目数可分别为P1200和P1500 ;所述第一次清洗可依次用乙醇和水超声波清洗，清洗的时间可为5?1min ;所述惰性金属可采用铜等；
[0010]所述电解的电解液可采用质量浓度为6g/L的氯化钠溶液，电解的直流电源电压可为3?4V，电解的时间可为2?3h，电解时，阳极与阴极最好正对平行放置，阳极与阴极的间距可为3?5cm ;所述第二次清洗可依次用乙醇和水超声波清洗，清洗的时间可为5?1min ;所述表面改性剂可选自硬脂酸或十四酸等；当表面改性剂选用硬脂酸时，所述硬脂酸的醇溶液摩尔浓度可为0.lmol/L，所述浸泡时间可为0.5?Ih ;当表面改性剂选用十四酸时，十四酸处于70°C的熔融状态，所述浸泡的时间可为30?40min ;所述第三次清洗可依次用乙醇和水超声波清洗，清洗的时间可为5?1min ;所述第三次清洗后烘干的时间可为I ?L 5h0
[0011]与现有的制备超疏水铝合金表面的方法相比，本发明具有以下突出技术效果:
[0012](I)材料易于获取、价格低廉且都安全无毒。电解质为氯化钠，直流电源可以使用干电池代替，盛装电解液进行电解的容器可以用玻璃杯代替，硬脂酸和十四酸安全无毒，不污染环境，在市场上很容易购买得到。
[0013](2)步骤简单，制备方便。
[0014](3)通过本发明制备的铝或铝合金超疏水表面，具有非常好的表面疏水性，接触角在160°左右，滚动角为9°左右。
[0015](4)能在室温下保持较长时间的超疏水性。
[0016](5)可以利用氯化钠、直流电源、导线、无水乙醇等生活用品制备超疏水铝表面，所使用的硬脂酸或者十四酸安全无毒，不污染环境，价格便宜，大大降低生产成本。
【附图说明】
[0017]图1为实施例1所得超疏水铝表面在SEM扫描电镜(放大倍数为600倍)下的观测图；
[0018]图2为实施例1所得超疏水铝表面在SEM扫描电镜(放大倍数为7000倍)下的观测图；
[0019]图3为实施例1所得的超疏水铝表面的接触角测试图之一；
[0020]图4为实施例1所得的超疏水铝表面的接触角测试图之二 ；
[0021]图5为实施例1所得超疏水表面在接触角测试时液滴的粘附图。
【具体实施方式】
[0022]实施例1
[0023]利用激光切割方法将铝片切割成大小适合的小块当作基底，本实施例为30mmX30mm。用1200P的SiC砂纸将切割好的铝片进行粗打磨，接着用1500P的SiC砂纸细打磨，去除铝片表面氧化膜和脏物。接着将打磨后的铝片放入盛有无水乙醇的烧杯中，把烧杯放入超声波清洗器中，设置加热温度为60°C，超声功率为80W，清洗时间为lOmin，去除打磨产生的切削。将无水乙醇换成去离子水，调整相同的超声波清洗参数，清洗lOmin，除去铝片表面残留的无水乙醇。经过清洗之后的铝片放入烘箱中，温度设置为100°C，烘干时设为lh。配置6g/L的氯化钠溶液置于玻璃杯，用胶带把导线一端固定在铝片的一面，另一端接直流电源的正极；用胶带把负极的导线接在纯铜块上，将铝片和纯铜块放入氯化钠溶液中进行阳极电解腐蚀2.5h之后，把铝片取出，依次用无水乙醇和去离子水进行超声波清洗，设置加热温度为60°C，超声功率80W，清洗时间lOmin。清洗之后的铝片放入烘箱中烘干lh，设置烘干温度为100°C。配置0.lmol/L的硬脂酸乙醇低表面能溶液，置于玻璃杯中，将烘干之后的铝片置于其中，在室温下浸泡Ih进行表面修饰。表面修饰后的铝片利用上述的方法进行超声波清洗和烘干，即可得到超疏水的铝合金表面。
[0024]用SEM扫描电镜观测处理后的表面，图1与图2分别为600倍与7000倍的倍率下观测的铝表面。结果表明，处理之后的铝片表面非常粗糙，在放大倍数为7000倍的条件下，可以观察到铝片表面凹凸不平地分布着细小的台阶状结构，已经具有了超疏水功能的特性。
[0025]对处理后的铝片进行接触角测试，测试结果表明，接触角的平均值达到了155.9°，滚动角约为9°。图3、图4为本发明制备的超疏水铝表面的接触角观测照片。从照片可以看出滴到铝合金表面的水滴呈球形形状。图5显示了在接触角测量时，测试用的液滴很难粘附到铝片表面。
[0026]实施例2
[0027]本超疏水铝片的制作方法，除以下技术特征外同实施例1:在进行铝片的表面修饰时，所用的溶液为70°C熔融状态的十四酸，浸泡时间为30?40min。
【主权项】
1.一种超疏水铝片的制备方法，其特征在于具体步骤如下: 去除铝片表面氧化层后，第一次清洗，烘烤后作为阳极，惰性金属作阴极，将阳极和阴极进行阳极电解，再进行第二次清洗，烘干后置于表面改性剂中浸泡，第三次清洗后烘干，即得超疏水铝片。2.如权利要求1所述制备方法，其特征在于所述去除铝片表面氧化层采用不同目数SiC砂纸打磨，所述SiC砂纸的目数分别为P1200和P1500。3.如权利要求1所述制备方法，其特征在于所述第一次清洗依次用乙醇和水超声波清洗，清洗的时间为5?lOmin。4.如权利要求1所述制备方法，其特征在于所述惰性金属为铜。5.如权利要求1所述制备方法，其特征在于所述电解的电解液采用质量浓度为6g/L的氯化钠溶液，电解的直流电源电压为3?4V，电解的时间为2?3h，电解时，阳极与阴极最好正对平行放置，阳极与阴极的间距可为3?5cm。6.如权利要求1所述制备方法，其特征在于所述第二次清洗是依次用乙醇和水超声波清洗，清洗的时间为5?lOmin。7.如权利要求1所述制备方法，其特征在于所述表面改性剂选自硬脂酸或十四酸。8.如权利要求7所述制备方法，其特征在于当表面改性剂选用硬脂酸时，所述硬脂酸的醇溶液摩尔浓度为0.lmol/L，所述浸泡时间为0.5?lh。9.如权利要求7所述制备方法，其特征在于当表面改性剂选用十四酸时，十四酸处于70°C的熔融状态，所述浸泡的时间为30?40min。10.如权利要求1所述制备方法，其特征在于所述第三次清洗是依次用乙醇和水超声波清洗，清洗的时间为5?1min ;所述第三次清洗后烘干的时间可为I?1.5h。
【专利摘要】一种超疏水铝片的制备方法，涉及一种铝片的制备方法。具体步骤：去除铝片表面氧化层后清洗，烘烤后作为阳极，惰性金属作阴极，将阳极和阴极电解，再清洗，烘干后置于表面改性剂中浸泡，清洗后烘干即得超疏水铝片。材料易得、价格低廉且都安全无毒。电解质为氯化钠，直流电源可以使用干电池代替，盛装电解液进行电解的容器可以用玻璃杯代替，硬脂酸和十四酸安全无毒，不污染环境，在市场上很容易购买得到。步骤简单，制备方便。通过本发明制备的铝或铝合金超疏水表面，具有非常好的表面疏水性，接触角在160°左右，滚动角为9°左右。能在室温下保持较长时间的超疏水性。可利用氯化钠、直流电源、导线、无水乙醇等生活用品制备超疏水铝表面。
【IPC分类】C25D11/04
【公开号】CN104988552
【申请号】CN201510323467
【发明人】周伟, 凌伟淞, 段炼, 刘伟, 刘瑞亮, 艾尚宥
【申请人】厦门大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年6月12日