[发明专利]一种制备铝基体超双疏表面的方法

说明书

技术领域

本发明属于铝表面处理及改性领域，特别涉及一种超双疏表面的制备方

法。

背景技术

超双疏表面是指水滴和油滴在其上的接触角均大于150°，滚动角均小于10°的表面，即同时具有超疏水性和超疏油性的表面。超疏水表面因具有自清洁、减阻、耐腐蚀、抗结冰结霜等特性，具有广阔的应用前景。但普通超疏水表面并不具有超疏油性，一旦水中含油污时，易被油污污染而丧失超疏水性。因此，与普通超疏水表面相比，超双疏表面具有更大的应用价值。

金属基体超双疏表面的制备方法与超疏水表面类似，都是先在金属基体上制备出粗糙结构，再经低表面能材料修饰来降低表面能。但由于油类液体的表面张力远小于水，因此获得超双疏表面较为困难。目前，有关制备金属基体超双疏表面的方法较少。申请号为200810183392.4的专利申请公开了一种超疏水超双疏表面制备技术，依次采用硫酸钠和草酸为电解液，通过电化学阳极氧化法在铝基体上制备出纳米孔和纳米丛状结构，再经全氟十八烷辛基三氯硅烷修饰后，呈现超双疏性质，对水的接触角达到171°，对原油、硅油等接触角也均超过150°。申请号为200810056646.6的专利申请公开了一种在金属铜或者铜合金基材表面获得超双疏性质的方法，采用全氟辛酸浸泡法在铜表面覆盖一层由全氟脂肪酸铜盐微球组成的膜，该膜不经任何低表面能化处理就具有超双疏性。Shibuichi等（Angewandte Chemie. 1997, 36, 9: 1011-1012.）以硫酸为电解液通过电化学腐蚀在铝表面上得到裂缝状分形粗糙结构，经氟化单烷基磷酸盐修饰后，呈现超双疏性质。Meng等（The Journal of Physical Chemistry C. 2008, 112, 30: 11454-11458）使用十九氟癸酸刻蚀在锌基体上制备出具有纳米片状结构的超双疏表面。Zhu等（Journal of Colloid and Interface Science. 2012, 367, 1: 443-449）将铜浸泡在氢氧化钠和过硫酸铵的混合液中，获得均匀分布且密集排列的微米花和纳米棒结构，经全氟辛酸修饰后获得超双疏表面。上述方法虽能加工出超双疏表面，但存在使用危险或昂贵的化学试剂、加工效率低、装置复杂等问题。因此，研究简单、高效、安全、成本低的方法来实现超双疏表面的加工具有重要的实际意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种简单、高效、低成本的制备铝基体超双疏表面的方法。

本发明采用的技术方案包括如下步骤：

（1）清洁处理：将铝板进行抛磨，再清洗除油；

（2）电化学加工：将清洁后的铝板作为阳极与阴极平行放置，并通过导线与直流电源相连，将铝板接电源正极，阴极接电源负极，然后将其放入电解液中，接通电源开始电化学刻蚀；所采用的电解液为NaCl水溶液；电化学加工完成后将铝板清洗；

（3）化学加工：将电化学加工后的铝板浸泡在沸水中一段时间，取出后干燥；浸泡时间不少于40 min；

（4）低表面能化处理：将加工后的铝板浸泡在全氟辛酸水溶液中进行修饰，取出后干燥。

本发明与现有的金属基体超双疏表面的制备技术相比具有以下优点：

（1）本发明方法无需强酸、强碱，对环境和操作人员的危害小。

（2）本发明方法所采用的电解液成本低，且可重复使用。

（3）本发明方法得到的铝基体超双疏表面对水的接触角达166.6°，对十六烷的接触角达157.7°，滚动角均小于4°，表面具有很好的不沾水、不沾油特征，可用于铝表面的防污和防腐。

（4）本发明方法得到的铝基体超双疏表面在空气中具有很好的稳定性，在环境中放置数月后其表面超双疏性无变化。

附图说明

图1是实施例1得到的铝基体超双疏表面的扫描电镜图。

图2是实施例1得到的铝基体超双疏表面的扫描电镜图。

图3是实施例1得到的铝基体超双疏表面的疏水示意图。

图4是实施例1得到的铝基体超双疏表面的疏油示意图。

具体实施方式

实施例1

（1）将铝板分别用1200#、2000#砂纸打磨去除氧化层，洗涤剂除油，去离子水清洗后吹干。

（2）以铝板为阳极，相同尺寸的铜板为阴极，置于0.1 mol/L NaCl水溶液中，在500 mA/cm²电流密度下加工6 min。电化学加工完成后，将铝板用去离子水冲洗后浸泡在沸水中40 min，取出后吹干。

（3）将加工后的铝板浸泡在0.015 mol/L的全氟辛酸水溶液中60 min，取出后吹干即可得到超双疏表面。