[发明专利]一种采样针表面耐磨超疏水涂层的制备方法

说明书

本发明涉及金属材料表面超疏水涂层制备领域，具体是一种适用于采样针表面耐磨超疏水涂层的制备方法。本发明首先采用包覆阴极的三电极动态同轴刻蚀法，在采样针表面构建微米级粗糙结构；再利用浸渍提拉成膜法，在具有微米粗糙结构的采样针基体表面制备聚四氟乙烯(PTFE)薄膜；经热处理后，采样针的表面呈滚动超疏水状态。通过该方法制备的采样针超疏水涂层具有良好的耐磨性能，不仅能够减少表面挂液，降低表面携带污染率，提高采样针检测精度，更能提高超疏水采样针的使用寿命，具有良好的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及金属材料表面超疏水涂层制备领域，具体是一种适用于采样针表面耐磨超疏水涂层的制备方法。

背景技术

采样针广泛应用于生物检测、医用诊断设备、科学研究检测仪器等领域。目前，我国高端医用诊断设备和检测仪器所使用采样针严重依赖进口，采样针表面亲水性和毛细作用力会导致其表面挂液严重，对下次检测样品造成携带污染，降低样品检测精度，是国际上公认的瓶颈问题。目前，较为有效的方式是在其表面构建超疏水涂层，以减少甚至避免样品试剂及冲洗液在采样针内外表面和端面的残留。超疏水涂层的构建一般需要具备两个条件，一是表面具有微/纳米粗糙结构，二是涂层具有低表面能。对于金属或者合金材料，表面微/纳米粗糙结构可通过电化学法实现的。例如通过电化学阳极氧化法可在微米结构的粗糙表面上制备出纳米结构，再用低表面能材料修饰后可实现超疏水表面的制备。但是，电化学法制备的纳米结构与微米结构的界面处力学性能较差，在实际应用中存在结合力差等问题。例如，采样针在使用过程中，其外表面和端面会与样品试剂瓶的硅胶瓶盖发生摩擦，多次摩擦后外表面和端面的超疏水性能将会下降，这就为其实际应用带来了难题。因此，如何在采样针表面制备耐磨超疏水涂层，抑制表面挂液，降低携带污染率，增加采样针使用寿命，进而提高设备检测精度和效率是亟待解决的难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种采样针表面耐磨超疏水涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1〕清洗并干燥采样针、封口阴极管和阴极丝；

2〕在阴极丝表面涂覆高分子聚合物溶液并烘干；

3〕将阴极丝穿入阴极管内，固定阴极丝在阴极管的轴心处，作为阴极，将采样针插入阴极管内，阴极丝插入采样针内；

4〕阴极管的一端管口连接动态溶液补给装置；

5〕采样针接电源正极、阴极丝和阴极管接电源负极；通电后，所述动态溶液补给装置向阴极管内注入刻蚀电解液，进行电化学刻蚀；

6〕电化学刻蚀完成后，清洗并烘干采样针；

7〕将采样针垂直插入到聚四氟乙烯(PTFE)乳液中，保持一定时间后上提采样针；

8〕取出并烘干采样针，获得表面耐磨超疏水涂层的采样针。

进一步，步骤7结束后的后续处理是：步骤9〕对采样针进行热处理。

进一步，采样针的材质为铁素体不锈钢(例如409、430)、奥氏体不锈钢(例如316、316L、304、304L)、马氏体不锈钢(例如410、420)等不锈钢材质中的一种；阴极丝的材质为不锈钢丝、铜丝、铁丝、铂丝、钛丝等导电材质中的一种；

进一步，阴极管材质为金属管、合金管、石墨管等导电材质中的一种；阴极管封口材质为与阴极管材质保持一致；中心开孔的尺寸与阴极丝直径保持一致，距中心开孔处3mm，沿中心线再开两个直径为1.5mm的圆孔作为溶液流入孔，清洗时间为0.5～4h。

进一步，步骤1〕中，将采样针、封口阴极管和阴极丝依次在去污剂、酒精、去离子水中分别进行超声震荡清洗，清洗时间为0.5～4h；之后将采样针、阴极管和阴极丝用氮气喷枪吹干；再将采样针、阴极管和阴极丝进行干燥处理，干燥温度为50～80℃，干燥时间为0.5～4h。