专利名称：一种透明疏水氧化铝薄膜及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种氧化铝薄膜，尤其是透明度高且具有疏水性的氧化铝薄膜及其制备方法。
背景技术：
随着人们对材料性能要求的不断提高，具有疏水性能的材料研究成为近年来新的热 点。疏水性透明涂层材料具有较低的表面自由能，因而具有许多独特的表面性能，如自 洁性、防污性、疏水疏油性等，在国防、工农业生产和日常生活等许多领域有着广泛和 重要的研究及应用价值。将此类材料用于玻璃表面制成自洁性玻璃，可以作为汽车、飞 机、航天器等的挡风玻璃，不仅可以减少空气中灰尘等污染物的污染，还能够使其在高 湿度环境或雨天保持相对透明度，大大改善人们在雨天夜间行驶过程中视野，提高驾驶 的安全性。再如，若将这种透明的超疏水性涂层用于高层建筑物的窗玻璃和幕墙，玻璃 表面的污染物可以借助雨水的作用带走，减少高层建筑玻璃清洗的次数，避免清洗玻璃 高空作业的危险。另外，这种自洁性涂层由于具有较低的表面自由能，能够阻止或减少 水汽、冰雪以及其他污染物在固体表面的附着，在航空、航天等领域也具有重要的应用 价值。
材料表面的润湿性能取决于材料表面的化学组成和表面形貌。降低材料的表面自由 能和增加材料表面的微观粗糙度是提高材料表面疏水性的重要途径。A1203薄膜具有机械 强度高、耐磨、抗划伤及透光性好等优良的物理性能，对玻璃等底材具有很强的结合力，
是一种很有前途的透明疏水性涂层。在具有特殊结构和表面粗糙度的Al203薄膜表面涂覆
一层硅氧烷、氟硅垸有机物，能够获得低表面能化学成分的疏水基团，将两部分结合起 来可以很好的实现薄膜的疏水特性。
目前，公知的氧化铝疏水薄膜主要以多孔氧化铝膜为基材，利用化学腐蚀方法，在 多孔氧化铝膜表面构建一种特殊的粗糙结构，这些在公开号为CN1706881和公开号为 CN1706992的两个专利中均有涉及。而这种多孔氧化铝膜的制备多是采用阳极氧化，离 子轰击等技术制备，这类方法工艺相对复杂，成本较高，化学腐蚀法的应用也使得薄膜基体范围受到限制，只能选用高分子、经过抗腐蚀处理的钢板等部分材料作为基体。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单、成本低廉的透明疏水氧化铝薄膜的 制备方法，采用该方法制得的透明疏水氧化铝薄膜具有良好的疏水性和透光性。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种透明疏水氧化铝薄膜的制备方法，以异丙醇 铝为主要原料，包括以下步骤
1)、将异丙醇铝与水按照l: 60 1: 110的重量比混合，调节pH值至2 4，在60 100'C
水浴中水解6 12小时，得氧化铝溶胶；
2) 、将基体浸入上述氧化铝溶胶中，采用浸渍提拉法在基体表面成膜，得带膜基体；
所述膜的厚度为5 15pm (指的是每层膜的厚度)；
3) 、先将带膜基体在300 500'C高温炉中热处理15 60分钟，然后再浸没在温度为 80 10(TC去离子水中处理10 60分钟；得处理后带膜基体；
4) 、待处理后带膜基体干燥后，在其表面涂覆表面活性剂，得透明疏水氧化铝薄膜。
作为本发明的透明疏水氧化铝薄膜的制备方法的改进步骤3)中的表面活性剂为高
分子类具有疏水性的表面活性剂，例如为十八垸基硫醇、或十三氟辛基三甲氧基硅垸。
作为本发明的透明疏水氧化铝薄膜的制备方法的进一步改进步骤2)中的基体为玻
璃，玻璃的厚度为2 3mm。
作为本发明的透明疏水氧化铝薄膜的制备方法的进一歩改进步骤l)中采用乙酸或
硝酸调节pH值。
作为本发明的透明疏水氧化铝薄膜的制备方法的进一步改进，步骤4)为在处理后
带膜基体的单侧表面或正反双侧表面涂覆5 l(Vm厚的表面活性剂。
作为本发明的透明疏水氧化铝薄膜的制备方法的进一步改进，步骤4)中的干燥为
将处理后带膜基体于60 10(TC烘干10 40分钟。
本发明还同时提供了按照上述方法制备而得的透明疏水氧化铝薄膜。 在本发明中，玻璃可选用一般的建筑用玻璃。
本发明的透明疏水氧化铝薄膜的制备方法制备工艺简单，所选用的原材料成本低廉， 能以常规玻璃作为基体。采用本发明方法制备而得的透明疏水氧化铝薄膜，经测试，其透 光率可达90%以上，对水的静态接触角可达到120度以上；而相应的氧化铝滑膜对水的静 态接触角仅为20 40度；因此本发明的透明疏水氧化铝薄膜的疏水性能有显著提高。公开号为CN1706881的疏水性高分子复合薄膜，由于其工艺的特点只能选用高分子、 经过抗腐蚀处理的钢板等部分材料作为基体，即该专利的处理膜结构采用化学腐蚀法从 而限制了膜基体的应用；因此无法保证透光率。公开号为CN1706881和公开号为 CN1706992的专利，其给出的制备氧化铝膜的工艺过于复杂，不适于规模化生产。
综上所述，本发明的透明疏水氧化铝薄膜的制备方法具有工艺简单和成本低廉的优 点，采用本发明方法制得的透明疏水氧化铝薄膜，具有透光率高和疏水性佳的特点。
具体实施例方式
实施例l、 一种透明疏水氧化铝薄膜的制备方法，以异丙醇铝为前驱体，依次进行以
下步骤
1)、将异丙醇铝与水按照l: 80的重量比混合，用硝酸调PH值至2.5，在8(TC水浴中水
解9小时，得氧化铝溶胶；
2) 、将2mm厚的玻璃浸入上述氧化铝溶胶中，采用浸渍提拉法在玻璃的两侧表面均成 膜，得带膜基体；每层膜的厚度均为10)am;
3) 、先将所得的带膜基体在30(TC高温炉中热处理60分钟，然后再浸没在温度为100'C 去离子水中处理20分钟；得处理后带膜基体；
4) 、将上述处理后带膜基体在IOO'C烘干10分钟后，在其两侧表面均涂覆一层厚为 8|am的十三氟辛基三甲氧基硅垸，得透明疏水氧化铝薄膜。
此薄膜透光率可达90%以上，对水的静态接触角可达到120度以上。 实施例2、 一种透明疏水氧化铝薄膜的制备方法，以异丙醇铝为前驱体，依次进行以 下步骤
1)、将异丙醇铝与水按照l: IOO的重量比混合，用硝酸调PH值至3.5，在60。C水浴中 水解12小时，得氧化铝溶胶；
2) 、将2mm厚的玻璃浸入上述氧化铝溶胶中，采用浸渍提拉法在玻璃的两侧表面均成 膜，得带膜基体；每层膜的厚度均为5pm;
3) 、先将所得的带膜基体在40(TC高温炉中热处理45分钟，然后再浸没在温度为8(TC 去离子水中处理50分钟；得处理后带膜基体；
4) 、将上述处理后带膜基体在6(TC供干30分钟后，在其两侧表面均涂覆一层厚为5|am 的十八垸基硫醇，得透明疏水氧化铝薄膜。
此薄膜透光率可达90%以上，对水的静态接触角可达到120度以上。实施例3、 一种透明疏水氧化铝薄膜的制备方法，以异丙醇铝为前驱体，依次进行以 下步骤
1)、将异丙醇铝与水按照l: 90的重量比混合，用乙酸调PH值至3.0，在90。C水浴中水
解10小时，得氧化铝溶胶；
2) 、将2.7mm厚的玻璃浸入上述氧化铝溶胶中，采用浸渍提拉法在玻璃的两侧表面均 成膜，得带膜基体；每层膜的厚度均为15pm;
3) 、先将所得的带膜基体在50(TC高温炉中热处理15分钟，然后再浸没在温度为9(TC 去离子水中处理40分钟；得处理后带膜基体；
4) 、将上述处理后带膜基体在80'C烘干40分钟后，在其单侧表面涂覆一层厚为10(am 的十八烷基硫醇，得透明疏水氧化铝薄膜。
此薄膜透光率可达90%以上，该侧表面(指涂覆了十八烷基硫醇的面)对水的静态接 触角可达到120度以上。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明 不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直 接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
权利要求
1、一种透明疏水氧化铝薄膜的制备方法，其特征是以异丙醇铝为主要原料，包括以下步骤1)、将异丙醇铝与水按照1∶60～1∶110的重量比混合，调节pH值至2～4，在60～100℃水浴中水解6～12小时，得氧化铝溶胶；2)、将基体浸入上述氧化铝溶胶中，采用浸渍提拉法在基体表面成膜，得带膜基体；所述膜的厚度为5～15μm；3)、先将带膜基体在300～500℃高温炉中热处理15～60分钟，然后再浸没在温度为80～100℃去离子水中处理10～60分钟；得处理后带膜基体；4)、待处理后带膜基体干燥后，在其表面涂覆表面活性剂，得透明疏水氧化铝薄膜。
2、 根据权利要求l所述的透明疏水氧化铝薄膜的制备方法，其特征是所述步骤3)中的 表面活性剂为高分子类具有疏水性的表面活性剂。
3、 根据权利要求2所述的透明疏水氧化铝薄膜的制备方法，其特征是所述高分子类具 有疏水性的表面活性剂为十八烷基硫醇、或十三氟辛基三甲氧基硅烷。
4、 根据权利要求2或3所述的透明疏水氧化铝薄膜的制备方法，其特征是所述步骤2) 中的基体为玻璃。
5、 根据权利要求4所述的透明疏水氧化铝薄膜的制备方法，其特征是所述玻璃的厚度为2 3mm。
6、 根据权利要求5所述的透明疏水氧化铝薄膜的制备方法，其特征是所述步骤4)为在 处理后带膜基体的单侧表面或正反双侧表面涂覆5 10^im厚的表面活性剂。
7、 根据权利要求6所述的透明疏水氧化铝薄膜的制备方法，其特征是所述步骤l)中釆 用乙酸或硝酸调节pH值。
8、 根据权利要求7所述的透明疏水氧化铝薄膜的制备方法，其特征是所述步骤4)中的干 燥为将处理后带膜基体于60 1 OO'C烘干10 40分钟。
9、 如权利要求1 8中任意一种方法制备而得的透明疏水氧化铝薄膜。
全文摘要
本发明公开了一种透明疏水氧化铝薄膜的制备方法，包括以下步骤1)将异丙醇铝与水按照1∶60～1∶110的重量比混合，调节pH值至2～4，在60～100℃水浴中水解6～12小时，得氧化铝溶胶；2)将基体浸入上述氧化铝溶胶中，采用浸渍提拉法在基体表面成膜，得带膜基体；所述膜的厚度为5～15μm；3)先将带膜基体在300～500℃高温炉中热处理15～60分钟，然后再浸没在温度为80～100℃去离子水中处理10～60分钟；得处理后带膜基体；4)待处理后带膜基体干燥后，在其表面涂覆表面活性剂，得透明疏水氧化铝薄膜。采用该方法制得的透明疏水氧化铝薄膜具有良好的疏水性和透光性。
文档编号C01F7/02GK101531469SQ20091009738
公开日2009年9月16日 申请日期2009年4月13日 优先权日2009年4月13日
发明者吴梦怡, 张玲洁, 辉 杨, 林志建, 沈建超, 郭兴忠 申请人:浙江大学