專(zhuān)利名稱(chēng)：改進(jìn)金屬材料表面疏水性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬基體材料表面改性領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
固體表面的超疏水改性已經(jīng)成為科學(xué)研究領(lǐng)域中的熱門(mén)課題。近二十年來(lái)，材料表面的超疏水改性取得了較大的進(jìn)步，人們已經(jīng)可以在很多具有親水性的基體材料表面制造出超疏水的性能，而且方法也各異，如高分子溶液的自組裝、等離子表面刻蝕與接枝等方法。
目前對(duì)于金屬基體材料表面的超疏水改性的方法不多，主要提到的有以下幾種(1)利用腐蝕法改變金屬表面形貌，如Baitai Qian等在《Langmuir》雜志2005，21，9007-9009中提到一種酸腐蝕法改變金屬表面性能，將金屬材料浸入一定比例配制的酸性溶液中，金屬基體表面因被酸腐蝕而在表面產(chǎn)生大小不一的凹坑，然后將其放入一種含氟的硅氧烷溶液中，使金屬的表面覆上一層低表面能物質(zhì)，從而得到超疏水表面。(2)利用電化學(xué)沉積法改變金屬表面形貌，如N.J.Shirtcliffe，G.McHale等在《Langmuir》雜志2005，21，937-943中提到利用電化學(xué)沉積的方法，將要鍍覆的金屬作為陽(yáng)極，被鍍覆的基體材料作為陰極，在一定的電流和時(shí)間內(nèi)，使金屬無(wú)規(guī)則的鍍覆到基體表面，從而產(chǎn)生一些凸起的峰，即增加了基體材料表面的粗糙度。然后在其表面涂上一層防水透氣材料，以獲得超疏水表面。
但是這些方法均存在一些不足之處，如腐蝕法容易使金屬基體表面生銹，電化學(xué)沉積法則因受電流和通電時(shí)間的限制較大而不易操作。而且上述方法大面積推廣對(duì)環(huán)境和人體有污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)金屬材料表面疏水性的新方法，此方法簡(jiǎn)單高效，應(yīng)用前景好。
本發(fā)明的制備方法如下(1)將金屬片表面清除油污。
(2)利用噴槍將36～180目的砂粒均勻地噴到金屬表面，噴砂時(shí)間為10秒～20分鐘，30秒為最佳，噴砂壓力為0.2～2.0MPa，0.8MPa為最佳。
(3)將噴過(guò)砂的金屬表面作清潔處理，除去表面殘留的砂粒。
(4)配制合適的含低表面能物質(zhì)的處理液，如含CF3(CF2)n-CH2CH2-OSi(OCH3)3(n＝6，8，10)的溶液(簡(jiǎn)稱(chēng)PFO溶液)、石蠟溶液、氨基硅油改性的環(huán)氧樹(shù)脂、氨基硅油改性的聚氨酯、硅丙樹(shù)脂和氟樹(shù)脂等，將這種處理液均勻地涂覆到噴過(guò)砂的金屬材料表面，然后放入60～200℃的烘箱中固化2～24小時(shí)。
(5)用接觸角儀測(cè)試金屬表面與水的接觸角，接觸角值大幅提高。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于操作簡(jiǎn)單，效率高，重復(fù)性好，應(yīng)用廣泛，而且對(duì)金屬基體材料本身沒(méi)有特殊要求，能方便地制備大試件、異形件的超疏水表面，并可用于大多數(shù)金屬材料表面的疏水和超疏水改性。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1將目數(shù)為36目棕鋼玉均勻地噴到鈦合金片、鋼片、鋁合金片和紫銅片表面，表面清潔處理，然后用PFO溶液處理各金屬片表面，其成分為CF3(CF2)n-CH2CH2-OSi(0CH3)3(n＝6，8，10)為1％，無(wú)水乙醇97.9％，蒸餾水1％，鹽酸(0.1N)0.1％，將混合物在常溫下攪拌均勻后即得處理液。處理完后，先放入60℃烘箱中固化4小時(shí)，再放入120℃的烘箱中固化8小時(shí)后，測(cè)得與水的接觸角如表1所示。
表1實(shí)施例1中各種金屬片表面與水的接觸角(°) 實(shí)施例2將目數(shù)為180目棕鋼玉均勻地噴到鋁合金片、黃銅片、不銹鋼片和鋁片表面，表面清潔處理，然后用PFO溶液處理各金屬片表面，其成分為CF3(CF2)n-CH2CH2-OSi(OCH3)3(n＝6，8，10)為0.5％，無(wú)水乙醇88％，蒸餾水10％，鹽酸(0.1N)1.5％，將混合物在常溫下攪拌均勻后即得處理液。處理完后，先放入60℃烘箱中固化2小時(shí)，再放入120℃的烘箱中固化4小時(shí)后，測(cè)得與水的接觸角如表2所示。
表2實(shí)施例2中各種金屬片表面與水的接觸角(°)
實(shí)施例3將目數(shù)為60目的棕鋼玉均勻地噴到黃銅片、鋁片、鈦合金片和鋼片表面，表面清潔處理，然后用氨基硅油改性的環(huán)氧樹(shù)脂溶液處理各金屬片表面，其成分為環(huán)氧樹(shù)脂3.6％，氨基硅油1.8％，3，5-二甲硫基甲苯二胺(簡(jiǎn)稱(chēng)E300)為0.6％，丙酮94％，將混合物在常溫下攪拌均勻后即得處理液。處理完后，放入140℃的烘箱中固化24小時(shí)后，測(cè)得與水的接觸角如表3所示。
表3實(shí)施例3中各種金屬片表面與水的接觸角(°) 實(shí)施例4將目數(shù)為120目的棕鋼玉均勻地噴到不銹鋼片、鋼片、鋁片和紫銅片表面，表面清潔處理，然后用氨基硅油改性的環(huán)氧樹(shù)脂溶液處理各金屬片表面，其成分為環(huán)氧樹(shù)脂0.6％，氨基硅油0.3％，3，5-二甲硫基甲苯二胺0.1％，丙酮99％，將混合物在常溫下攪拌均勻后即得處理液。處理完后，放入140℃的烘箱中固化24小時(shí)后，測(cè)得與水的接觸角如表4所示。
表4實(shí)施例4中各種金屬片表面與水的接觸角(°) 實(shí)施例5將目數(shù)為120目的棕鋼玉均勻地噴到鋁片、鋼片、鋁合金片和紫銅片表面，表面清潔處理，然后用溶有固體石蠟的二甲苯溶液處理各金屬片表面，其成分為固體石蠟1％，二甲苯99％，將混合物在常溫下攪拌均勻后即得處理液。處理完后，放入120℃的烘箱中風(fēng)干，測(cè)得與水的接觸角如表5所示。
表5實(shí)施例5中各種金屬片表面與水的接觸角(°)
實(shí)施例6將目數(shù)為60目的棕鋼玉均勻地噴到黃銅片、鋁片、紫銅片和鈦合金片表面，表面清潔處理，然后用氨基硅油改性的聚氨酯溶液處理各金屬片表面，其成分為端羥基聚丁二烯(HTPB)/甲苯二異氰酸酯(TDI)聚氨酯預(yù)聚體3.4％，氨基硅油1.4％，3，5-二甲硫基甲苯二胺0.2％，甲苯95％，將混合物在常溫下攪拌均勻后即得處理液。處理完后，放入50℃的烘箱中固化6小時(shí)，測(cè)得與水的接觸角如表5所示。
表6實(shí)施例6中各種金屬片表面與水的接觸角(°) 以上實(shí)施例中噴砂條件為實(shí)施例1、2的噴砂時(shí)間為30秒，實(shí)施例3的噴砂時(shí)間為10秒，實(shí)施例4、5的噴砂時(shí)間為5min，實(shí)施例6的噴砂時(shí)間為20min，噴砂壓力均為0.8Mpa。所用的接觸角儀器為KSV Instruments Ltd，F(xiàn)inland的CAM200，測(cè)量時(shí)所用探測(cè)液的體積為5μL，每個(gè)金屬面上測(cè)5個(gè)不同點(diǎn)，取這5個(gè)點(diǎn)的平均值。
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)金屬材料表面疏水性的方法，在金屬表面涂覆一層低表面能物質(zhì)，如含氟的硅氧烷溶液，本發(fā)明方法的特征是低表面能物質(zhì)還包括石蠟溶液、氨基硅油改性的環(huán)氧樹(shù)脂、氨基硅油改性的聚氨酯、硅丙樹(shù)脂和氟樹(shù)脂，在涂覆低表面能物質(zhì)前，用壓縮空氣將砂丸對(duì)金屬材料表面進(jìn)行噴砂處理，空氣壓力為0.2～2.0MPa，0.8MPa為最佳，噴砂時(shí)間為10秒～20分鐘，30秒為最佳。
2.權(quán)利要求1所述的改進(jìn)金屬材料表面疏水性的方法，其特征是所述金屬材料為黃銅、紫銅、鋁、鈦、鐵和不銹鋼。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)金屬材料表面疏水性的方法，其特征是噴砂用砂丸目數(shù)為36-180目。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬材料表面改性領(lǐng)域。本發(fā)明的改性方法是，在室溫下，利用高壓空氣流將不同目數(shù)的砂丸通過(guò)噴槍對(duì)金屬表面進(jìn)行噴砂處理來(lái)改變其表面形貌，然后在其表面涂覆低表面能物質(zhì)，從而改變金屬材料表面的潤(rùn)濕性，以獲得疏水表面和超疏水表面。本發(fā)明的方法簡(jiǎn)單高效，重復(fù)性好，可用于大多數(shù)金屬材料表面的改性。
文檔編號(hào)B32B5/14GK1814862SQ2006100385
公開(kāi)日2006年8月9日 申請(qǐng)日期2006年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月2日
發(fā)明者肖怡, 湯繼俊, 孔慶剛, 粟常紅, 王慶軍, 陳慶民 申請(qǐng)人:南京大學(xué)