专利名称：一种制备超疏水薄膜的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备超疏水薄膜的方法，通过十四酸和氯化盐无水电解制备超疏 水薄膜的方法，特别涉及一种在阴极金属板上形成的有金属颗粒和十四酸盐的复合薄膜。
背景技术：
在工业生产和日常生活中使用的金属材料中，表面润湿性是表征它们的一个非常 重要的指标。一般认为具有对水大于150°接触角的材料均为超疏材料。受仿生思想尤其 是荷叶表面结构的启发，研究人员在低表面能物质上构建粗糙表面和在粗糙的表面结构上 修饰低表面能的物质均实现了超疏薄膜的制备，相关的制备方法也很多，如阳极氧化法、激 光/等离子体刻蚀法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法、浸泡法等等。这些方法存在一些缺点， 例如昂贵的材料、特殊的设备、需要特殊的基底和不可修复等问题，这些都严重阻碍了他 们在工程中的大规模应用。近来，针对工程材料-铜，在它上面构建超疏水薄膜的方法也 出现了很多，但是制备效率低，从几小时到几天制备时间不等，并且制备的超疏薄膜难以修 复。此外，不锈钢，铝等金属材料也被广泛应用在工程领域。因此，寻求一种高效、简单、便 宜、方便操作和可修复的，且易于大面积在工程材料上构建超疏薄膜的制备技术成为工程 金属材料领域的热点问题之一。
发明内容
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种制备超疏水薄膜的方法，采用了 无水电解方法可以在不锈钢、铝片和铜片等金属上单步快速的在阴极表面制备超疏薄膜， 这种在金属基底上制备的超疏薄膜具有微/纳米结构，它对水具有极大的接触角和很小的 滚动角技术方案一种制备超疏水薄膜的方法，其特征在于步骤如下步骤1 将氯化盐置于无水乙醇中使之完全溶解，形成0. 01mol/L的溶液；步骤2 将十四酸粉末在磁力搅拌的条件下分散在上述溶液中，使之混合均勻，形 成含有0. lmol/1的十四酸复合电解液；步骤3 将两片金属片作为阳极和阴极放入电解液中，在阳极和阴极之间加载5 30V的直流电压进行电解，电解时间为Imin 60min ；步骤4:电解完成后将阴极取出于室温干燥lmin，在阴极金属表面上形成了单质 铁金属颗粒和十四酸盐的复合薄膜。所述氯化盐为氯化铁、氯化锰、氯化铜、氯化锰、氯化钴、氯化镧或氯化镍。所述金属片为不锈钢、铝片或铜片。有益效果本发明提出的制备超疏水薄膜的方法，基于十四酸/氯化盐/无水乙醇的混合电
3解液可在阴极金属片上单步快速制备超疏薄膜的方法。其制备方法是将氯化盐完全溶解 在无水乙醇后，在磁力搅拌的条件下继续添加十四酸粉末使之形成混合均勻的电解液，以 两片任意大小的金属片分别作为阳极和阴极，在一定的电压下电解一定的时间就在阴极上 形成有金属颗粒和十四酸盐的复合薄膜，最后取出在室温下干燥，这样就在阴极上制备出 了具有超疏水的薄膜材料。这是首次提出的一种能制备超疏薄膜材料的简单快速单步的方 法。 本发明方法中涉及到的电解液采用了十四酸(CH3(CH2)12COOH)低表面能材料、氯 化盐和无水乙醇，电解完成后可在阴极金属表面上形成金属颗粒和十四酸盐的复合薄膜。 本发明的制备方法简单、易操作和超疏性能稳定且不需要特殊的装置，更重要的是该过程 只需几分钟即可完成，有望在各种金属材料上大面积的应用。
图1 为添加2gNiCl2 ·6Η20的0. 1M/L十四酸，在电压30V电解时间15min的不锈 钢SEM图；图2 为添加2g FeCl3 · 6H20的0. 1M/L十四酸，在电压30V电解时间IOmin的不 锈钢SEM图；图3 为添加2g NiCl2 · 6H20的0. 1M/L十四酸，在电压30V电解时间15min的铝 片SEM图；图4 为添加2g MnCl2 · 4H20的0. 1M/L十四酸，在电压30V电解时间15min的铜 片SEM具体实施例方式现结合实施例、附图对本发明作进一步描述实施例1 步骤1 将2g氯化盐NiCl2 · 6H20置于150ml无水乙醇中使之完全溶解，形成 0. 01mol/L 的溶液；步骤2 将3. 43g十四酸粉末在磁力搅拌的条件下分散在上述溶液中，使之混合均 勻，形成含有0. lmol/1的十四酸复合电解液；步骤3 将预先用400和800粒度的水砂纸打磨并吹干的两片的不锈钢片作为 阳极和阴极放入电解液中，在阳极和阴极之间加载30V的直流电压进行电解，电解时间为 15min ；步骤4 电解完成后将阴极取出于室温干燥lmin，在阴极金属表面上形成了单质 铁金属颗粒和十四酸盐的超疏水薄膜。如图1所示，具体的接触角见表1。实施例2 步骤1 将2g氯化铁FeCl3 · 6H20置于150ml无水乙醇中使之完全溶解，形成 0. 01mol/L 的溶液；步骤2 将3. 43g十四酸粉末在磁力搅拌的条件下分散在上述溶液中，使之混合均 勻，形成含有0. lmol/1的十四酸复合电解液；步骤3 将预先用400和800粒度的水砂纸打磨并吹干的两片不锈钢作为阳极和阴极放入电解液中，在阳极和阴极之间加载30V的直流电压进行电解，电解时间为IOmin ；步骤4 电解完成后将阴极取出于室温干燥lmin，在阴极金属表面上形成了单质 铁金属颗粒和十四酸盐的超疏水薄膜。如图2所示，具体的接触角见表1。实施例3:步骤1 将2g氯化盐NiCl2 · 6H20置于150ml无水乙醇中使之完全溶解，形成 0. 01mol/L 的溶液；步骤2 将3. 43g十四酸粉末在磁力搅拌的条件下分散在上述溶液中，使之混合均 勻，形成含有0. lmol/1的十四酸复合电解液；步骤3 将预先用400和800粒度的水砂纸打磨并吹干的两片铝片作为阳极和阴 极放入电解液中，在阳极和阴极之间加载30V的直流电压进行电解，电解时间为15min ；步骤4 电解完成后将阴极取出于室温干燥lmin，在阴极金属表面上形成了单质 铁金属颗粒和十四酸盐的超疏水薄膜。如图3所示，具体的接触角见表1。实施例4 步骤1 将2g氯化盐MnCl2 · 4H20置于150ml无水乙醇中使之完全溶解，形成 0. 01mol/L 的溶液；步骤2 将3. 43g十四酸粉末在磁力搅拌的条件下分散在上述溶液中，使之混合均 勻，形成含有0. lmol/1的十四酸复合电解液；步骤3 将预先用400和800粒度的水砂纸打磨并吹干的两片铜片作为阳极和阴 极放入电解液中，在阳极和阴极之间加载30V的直流电压进行电解，电解时间为15min ；步骤4 电解完成后将阴极取出于室温干燥lmin，在阴极金属表面上形成了单质 铁金属颗粒和十四酸盐的超疏水薄膜。如图4所示，具体的接触角见表1。 表1 实施例样品的接触角
权利要求
1.一种制备超疏水薄膜的方法，其特征在于步骤如下步骤1 将氯化盐置于无水乙醇中使之完全溶解，形成0. 01mol/L的溶液； 步骤2 将十四酸粉末在磁力搅拌的条件下分散在上述溶液中，使之混合均勻，形成含 有0. lmol/1的十四酸复合电解液；步骤3 将两片金属片作为阳极和阴极放入电解液中，在阳极和阴极之间加载5 30V 的直流电压进行电解，电解时间为Imin 60min ；步骤4 电解完成后将阴极取出于室温干燥lmin，在阴极金属表面上形成了单质铁金 属颗粒和十四酸盐的复合薄膜。
2.根据权利要求1所述制备超疏水薄膜的方法，其特征在于所述氯化盐为氯化铁、氯 化锰、氯化铜、氯化锰、氯化钴、氯化镧或氯化镍。
3.根据权利要求1所述制备超疏水薄膜的方法，其特征在于所述金属片为不锈钢、铝 片或铜片。
全文摘要
本发明涉及一种制备超疏水薄膜的方法，技术特征在于将氯化盐和十四酸粉末分散到无水乙醇形成均匀的电解液，用两块一定大小的金属片作为电极，在一定的直流电压和时间下电解，这样就在阴极上形成了金属颗粒和十四酸盐复合超疏水薄膜。这是首次用一种简单快速的方法在阴极金属表面上获得超疏水薄膜，它具有良好的超疏性能，有广阔的应用前景。
文档编号C25D3/02GK102140659SQ20111004514
公开日2011年8月3日 申请日期2011年2月24日 优先权日2011年2月24日
发明者李峰, 耿兴国, 郝丽梅, 陈志 申请人:西北工业大学