專利名稱：耐久型鋁及鋁合金超疏水表面涂層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬材料的表面處理和改性技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種在鋁及鋁合金表面制作一種耐久的超疏水涂層的方法。
背景技術(shù)：
鋁及鋁合金在交通、建筑、家電以及航空等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在高溫、酸雨以及其它惡劣條件的影響下，鋁及鋁合金容易被污染、腐蝕。這不僅影響產(chǎn)品外觀，甚至更為嚴(yán)重的會降低產(chǎn)品的使用壽命。在鋁及其合金表面構(gòu)造一個(gè)超疏水或疏油的涂層，以達(dá)到防水、防污、抗氧化的目的受到了廣泛的關(guān)注，并取得了較大進(jìn)展。
目前用于加工鋁及鋁合金超疏水表面的方法有激光法、陽極氧化法、自組裝法、化學(xué)氣相沉積法、物理吸附法以及機(jī)械法等；用作涂層的材料包括硅氧烷、氟硅烷、聚丙烯、硬脂酸、聚乙烯等。其中以氟硅烷系列涂層的疏水效果最為理想，但氟硅烷類價(jià)格高昂，且對環(huán)境有較大的影響；其他材料或附著力較低，或不耐久，或操作比較復(fù)雜，不利于產(chǎn)品的工業(yè)化應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種耐久的鋁及鋁合金超疏水表面涂層的制作方法，得到的鋁或鋁合金表面的接觸角在150°以上。
本發(fā)明的鋁及鋁合金超疏水表面涂層的制作方法包括如下步驟1.配制超疏水溶液。取一定量的馬來酸酐接枝的聚丙烯顆粒加入無水乙醇中，加熱到10(Γ140 并攪拌使其充分溶解，隨后加入一定量的輔助試劑得到濃度為0. 2、0mg/ ml的馬來酸酐接枝聚丙烯混合液Α。選取一定量的聚丙烯顆粒加入無水乙醇中，加熱到 10(T14(TC并攪拌使其充分溶解得到濃度為廣100mg/ml的聚丙烯溶液B。
2.鋁及鋁合金的表面粗糙化處理。將鋁或鋁合金用金相砂紙或其它方式粗糙化表面，在水中超聲清洗掉殘留在鋁或鋁合金表面的砂粒和鋁粉，隨后在丙酮中清洗以除掉表面油污，最后用蒸餾水淋洗干凈。
3.化學(xué)腐蝕。將清潔后的鋁或鋁合金浸入化學(xué)腐蝕液中處理20iT30min，處理溫度為5 30°C。所采用的化學(xué)腐蝕液可以是行業(yè)內(nèi)通用的，本發(fā)明優(yōu)選的腐蝕液為廣25wt% 的酸溶液。酸為硝酸、硫酸以及鹽酸中的一種或組合。
4.覆膜。用流延法將步驟1配制的A溶液流布在按步驟3處理后的鋁或鋁合金表面上，在相對濕度為55 75%，溫度為5 30°C的環(huán)境下干燥纊12h。隨后按照同樣的方法將步驟1配制的B溶液流布在試樣上，干燥后即得耐久的鋁或鋁合金超疏水表面涂層。
本發(fā)明步驟1所采用的輔助試劑為有機(jī)鋁、硅烷偶聯(lián)劑中的一種或組合。有機(jī)鋁可以是異丙醇鋁、三烷基鋁、二烷基氯化鋁中的一種或組合；硅烷偶聯(lián)劑可以是通用的。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下突出的優(yōu)點(diǎn)和效果1.采用本發(fā)明獲得的鋁或鋁合金超疏水表面與蒸餾水的靜態(tài)接觸角大于150°，具有較好的防污、防銹、抗腐蝕的能力和耐久性，可以較好地提高鋁或鋁合金的使用壽命，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。
2.本發(fā)明在不降低表面疏水性能的同時(shí)，利用偶聯(lián)劑或改善有機(jī)涂層的極性顯著提高了有機(jī)涂層的結(jié)合力。
3.本發(fā)明的制備方法簡單、易于操作、成本低廉，且使用的試劑對人體無害、不污染環(huán)境。6個(gè)月后試樣的超疏水性幾乎不降低。
具體實(shí)施方式
通過如下實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不局限于此。
實(shí)施例1取0. 5g馬來酸酐接枝的聚丙烯顆粒加入30ml無水乙醇中，加熱到10(T14(TC并攪拌使其充分溶解，隨后加入0. Ig硅烷偶聯(lián)劑KH550得到馬來酸酐接枝聚丙烯混合液A。取Ig 聚丙烯顆粒加入30ml無水乙醇中，加熱到10(T14(TC并攪拌使其充分溶解得到聚丙烯溶液 B0
將鋁合金薄板用金相砂紙粗糙化表面，在水中超聲清洗5min，隨后在丙酮中清洗 lOmin，最后用蒸餾水淋洗5min。
將清潔后的鋁合金薄板浸入化學(xué)腐蝕液中處理30min，處理溫度為23°C。所采用的化學(xué)腐蝕液為25wt%的硝酸。
用流延法將配制的A溶液流布在鋁合金薄板表面上，在相對濕度為65%，溫度為 23°C的環(huán)境下干燥他。隨后按照同樣的方法將B溶液流布在試樣上，干燥后即得鋁合金超疏水表面涂層。經(jīng)測試水滴與鋁合金薄板表面的接觸角為156°。所得式樣6個(gè)月后仍表現(xiàn)出較好的疏水性，測試接觸角為154°。實(shí)施例2取Ig馬來酸酐接枝的聚丙烯顆粒加入30ml無水乙醇中，加熱到10(T14(TC并攪拌使其充分溶解，隨后加入0. 05g偶聯(lián)劑得到馬來酸酐接枝聚丙烯混合液A。取Ig聚丙烯顆粒加入30ml無水乙醇中，加熱到10(T14(TC并攪拌使其充分溶解得到聚丙烯溶液B。
將鋁板用金相砂紙粗糙化表面，在水中超聲清洗5min，隨后在丙酮中清洗5min， 最后用蒸餾水淋洗:3min。
將清潔后的鋁板浸入化學(xué)腐蝕液中處理15min，處理溫度為23°C。所采用的化學(xué)腐蝕液為20wt%的硫酸。
用流延法將配制的A溶液流布在鋁板表面上，在相對濕度為65%，溫度為23°C的環(huán)境下干燥他。隨后按照同樣的方法將B溶液流布在試樣上，干燥后即得鋁板超疏水表面涂層。經(jīng)測試水滴與鋁板表面的接觸角為153°。試樣6個(gè)月后仍具有同樣的疏水性。
權(quán)利要求
1.一種在鋁及鋁合金表面制作一種耐久的超疏水涂層的方法，其特征為所述有機(jī)涂層主體為馬來酸酐接枝聚丙烯和聚丙烯的復(fù)合涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于采用的輔助試劑有機(jī)鋁、硅烷偶聯(lián)劑中的一種或組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述有機(jī)鋁可以是異丙醇鋁、三烷基鋁、二烷基氯化鋁中的一種或組合。
全文摘要
本發(fā)明涉及金屬材料的表面處理和改性技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種在鋁及鋁合金表面制作一種耐久的超疏水涂層的方法。該方法是，將鋁或鋁合金表面糙化、清洗、腐蝕并清潔后，在其表面涂覆耐久的馬來酸酐接枝聚丙烯和聚丙烯的復(fù)合涂層。以使其表面具有優(yōu)良的耐久的超疏水性能，水與表面的接觸角高于150°，半年后超疏水性能依然良好。本發(fā)明的方法簡單、易于操作、成本低廉，且使用的試劑對人體無害、不污染環(huán)境。
文檔編號B05D5/08GK102527619SQ20121003316
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月15日
發(fā)明者吳若梅, 張維莉, 蔣海云 申請人:湖南工業(yè)大學(xué)