一種長效疏水疏油表面處理工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種長效疏水疏油表面處理工藝，包括以下步驟：一，在基材表面刻蝕獲得表面粗糙的微納米結(jié)構(gòu)；二，在刻蝕后的基材表面浸涂親水性納米二氧化硅溶膠，干燥得到透明二氧化硅膜；三，在交接層表面浸涂全氟酸酐烷基三乙氧基硅烷，干燥得到疏水疏油層。本發(fā)明可以獲得致密性較好的疏水疏油層，使得處理表面具有更好的疏水疏油性能和更強(qiáng)的耐磨性。
【專利說明】
一種長效疏水疏油表面處理工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及表面處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種長效疏水疏油表面處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)中，疏水疏油膜制備方法之一是通過浸涂后烘烤的方法制備，該方法的 缺點(diǎn)是工藝流程較長，需要消耗較多原材料，烘烤溫度較高，而一般塑膠材料無法耐高溫， 造成成本較高和影響使用。
[0003] 疏水疏油膜制備方法之二是使用物理氣相沉積(PVD)或化學(xué)氣相沉積(CVD)的方 法制備。物理氣相沉積制備疏水涂層的缺點(diǎn)是沉積過程中沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以涂層的 結(jié)合力不好，耐磨性較差及使用壽命較短?；瘜W(xué)氣相沉積制備反應(yīng)氣體容易造成裂解，而影 響疏水效果，并且沉積速度較慢成本較高。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，未經(jīng)刻蝕處理而得到的疏水疏油層具有不耐摩擦，防腐蝕效果不好 等缺點(diǎn)，有鑒于此，本發(fā)明提出一種長效疏水疏油表面處理工藝，本案由此產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種長效疏水疏油表面處理工藝，以獲得致密性較好的疏 水疏油層，使得處理表面具有更好的疏水疏油性能和更強(qiáng)的耐磨性。
[0006] 為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案為： 一種長效疏水疏油表面處理工藝，包括以下步驟： 一，在基材表面刻蝕獲得表面粗糙的微納米結(jié)構(gòu)； 二，在刻蝕后的基材表面浸涂親水性納米二氧化硅溶膠，干燥得到透明二氧化硅膜； 三，在交接層表面浸涂全氟酸酐烷基三乙氧基硅烷，干燥得到疏水疏油層。
[0007] 進(jìn)一步，基材表面刻蝕之后，對(duì)基材進(jìn)行清洗:首先用沾有酒精的無塵布擦去基材 表面可見污染物，再將擦凈的基材置于純?nèi)芤阂掖迹罕w積比為1:2的混合溶劑中超聲 lOmin，除去表面油脂和灰塵，再用含有清洗劑的去離子水中除去殘留的溶劑，最后用去離 子水沖洗，烘干備用。
[0008] 進(jìn)一步，基材為塑料、金屬、陶瓷、玻璃、織布或橡膠中的一種。
[0009] 進(jìn)一步，刻蝕方法為等離子刻蝕、化學(xué)刻蝕或光刻蝕中的一種。
[0010] 進(jìn)一步，親水性納米二氧化硅溶膠由以下方法獲得:正硅酸乙酯：無水乙醇：蒸餾 水:氨水按照摩爾比=1:6:4:0.05，將正硅酸乙酯、無水乙醇和蒸餾水混合均勻，在磁力攪拌 器攪拌下滴加氨水至pH為9-10，滴加結(jié)束后攪拌2h進(jìn)行水解縮合反應(yīng)，靜置過夜陳化反應(yīng) 即得透明狀納米二氧化硅溶膠。
[0011] 進(jìn)一步，步驟二中，將經(jīng)刻蝕后的基材勻速浸入到含有質(zhì)量濃度為2%的聚乙烯醇 或聚乙二醇的二氧化硅溶膠中，以5-9cm/min的提拉速度浸漬，達(dá)到30-90nm厚度后在80-100°C 下干燥 3_5min。
[0012] 進(jìn)一步，步驟三中，將浸涂有30-90nm厚度的透明二氧化硅膜的基材浸入全氟酸酐 烷基三乙氧基硅烷中，用l-6cm/min的提拉速度浸漬，然后100-150°C下干燥20-30min，自然 冷卻即可得到10-1 OOOnm厚度的疏水疏油層。
[0013]進(jìn)一步，二氧化硅膜的厚度為30-90nm〇
[0014] 進(jìn)一步，疏水疏油層的厚度為10-1000nm〇
[0015] 采用上述方案后，本發(fā)明先對(duì)基材表面進(jìn)行刻蝕獲得表面粗糙，在粗糙表面浸涂 二氧化硅溶膠，干燥得到透明二氧化硅膜;二氧化硅膜與全氟硅氧烷聚合物的低表面能共 同作用，使得基材與二氧化硅膜結(jié)合牢固，二氧化硅膜與疏水疏油層結(jié)合更致密，使得得到 的表面具有更好的疏水疏油性能和更強(qiáng)的耐磨性。
[0016] 采用本發(fā)明工藝處理的產(chǎn)品具有優(yōu)異的性能，經(jīng)1KG鋼絲絨摩擦測(cè)試3000次后與 水的接觸角還大于110°，較無刻蝕處理得到的疏水疏油層有更好的耐摩擦性。該工藝簡單 易行，可以廣泛應(yīng)用于不同基材的表面處理，在工業(yè)化上可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)描述。
[0018] 實(shí)施例一 一種長效疏水疏油表面處理工藝，包括以下步驟： 一，親水性納米二氧化硅溶膠的制備:正硅酸乙酯:無水乙醇:蒸餾水:氨水按照摩爾比 =1:6:4:0.05，將正硅酸乙酯、無水乙醇和蒸餾水混合均勻，在磁力攪拌器攪拌下加入氨水 溶液至pH為9-10,滴加結(jié)束后攪拌2h進(jìn)行水解縮合反應(yīng)，靜置過夜陳化反應(yīng)即得透明狀納 米二氧化硅溶膠備用。
[0019]二，基材刻蝕:將銅片基材浸入質(zhì)量濃度為10%的H2〇2溶液刻蝕30min，表面形成均 勻的粗糙層。
[0020] 三，基材清洗:首先用沾有酒精的無塵布擦去經(jīng)刻蝕后的銅片表面肉眼可見污染 物，再將擦凈的銅片置于純?nèi)芤阂掖?丙酮(V:V=1:2)的混合溶劑中超聲lOmin，除去表面油 脂和灰塵，再用含有清洗劑的去離子水中除去殘留的溶劑，最后再用去離子水沖洗，烘干備 用。
[0021] 四，透明二氧化硅薄膜的制備:將經(jīng)刻蝕后清洗潔凈的銅片隨掛具勻速浸入含有 質(zhì)量濃度為2%聚乙烯醇的二氧化硅溶膠中，以5cm/min的提拉速度浸漬，達(dá)到30nm后100°C 下干燥3min。
[0022] 五，長效疏水疏油層的制備:將浸涂有30nm厚度的透明二氧化硅膜的基材浸入全 氟酸酐烷基三乙氧基硅烷中，用3cm/min的提拉速度浸漬，然后120°C下干燥20min，自然冷 卻處理產(chǎn)品表面即可得到300nm厚度長效疏水疏油層。
[0023]耐摩擦性能測(cè)試(GB/T 30693-2014 ):
a沒經(jīng)過刻蝕前處理，其他步驟同上 b經(jīng)過刻蝕處理，其他步驟如上。
[0024] 實(shí)施例二 一種長效疏水疏油表面處理工藝，包括以下步驟： 一，親水性納米二氧化硅溶膠的制備:正硅酸乙酯:無水乙醇:蒸餾水:氨水按照摩爾比 =1:6:4:0.05，將正硅酸乙酯、無水乙醇和蒸餾水混合均勻，在磁力攪拌器攪拌下加入氨水 溶液至pH為9-10,滴加結(jié)束后攪拌2h進(jìn)行水解縮合反應(yīng)，靜置過夜陳化反應(yīng)即得透明狀納 米二氧化硅溶膠備用。
[0025]二，基材刻蝕:將ABS電鍍產(chǎn)品，采用等離子刻蝕lOmin，表面形成均勻的粗糙層。 [0026]三，基材清洗:首先用沾有酒精的無塵布擦去經(jīng)刻蝕后的ABS電鍍產(chǎn)品表面肉眼可 見污染物，再將擦凈的銅片置于純?nèi)芤阂掖?丙酮( V:V=1: 2)的混合溶劑中超聲lOmin，除去 表面油脂和灰塵，再用含有清洗劑的去離子水中除去殘留的溶劑，最后再用去離子水沖洗， 烘干備用。
[0027] 四，透明二氧化硅薄膜的制備:將經(jīng)刻蝕后清洗潔凈的ABS電鍍產(chǎn)品隨掛具勻速浸 入含有質(zhì)量濃度為2%聚乙烯醇的二氧化硅溶膠中，以6cm/min的提拉速度浸漬，達(dá)到50nm后 80°C下干燥3min。
[0028] 五，長效疏水疏油層的制備:將浸涂有50nm厚度的透明二氧化硅膜的基材浸入全 氟酸酐烷基三乙氧基硅烷中，用2cm/min的提拉速度浸漬，然后100°C下干燥20min，自然冷 卻處理產(chǎn)品表面即可得到600nm厚度長效疏水疏油層。
[0029]耐摩擦性能測(cè)試(GB/T 30693-2014 ): a漢2￡過剡理目IJ處埋，兵他少驟丨口」上
b經(jīng)過刻蝕處理，其他步驟如上。
[0030] 實(shí)施例三 一種長效疏水疏油表面處理工藝，包括以下步驟： 一，親水性納米二氧化硅溶膠的制備:正硅酸乙酯:無水乙醇:蒸餾水:氨水按照摩爾比 =1:6:4:0.05，將正硅酸乙酯、無水乙醇和蒸餾水混合均勻，在磁力攪拌器攪拌下加入氨水 溶液至pH為9-10,滴加結(jié)束后攪拌2h進(jìn)行水解縮合反應(yīng)，靜置過夜陳化反應(yīng)即得透明狀納 米二氧化硅溶膠備用。
[0031] 二，基材刻蝕:將陶瓷產(chǎn)品，采用紫外光刻蝕30min，表面形成均勻的粗糙層。
[0032]三，基材清洗:首先用沾有酒精的無塵布擦去經(jīng)刻蝕后的陶瓷產(chǎn)品表面肉眼可見 污染物，再將擦凈的銅片置于純?nèi)芤阂掖?丙酮(V:V=1:2)的混合溶劑中超聲lOmin，除去表 面油脂和灰塵，再用含有清洗劑的去離子水中除去殘留的溶劑，最后再用去離子水沖洗，烘 干備用。
[0033] 四，透明二氧化硅薄膜的制備:將經(jīng)刻蝕后清洗潔凈的陶瓷產(chǎn)品隨掛具勻速浸入 含有質(zhì)量濃度為2%聚乙烯醇的二氧化硅溶膠中，以5cm/min的提拉速度浸漬，達(dá)到50nm后 100°C 下干燥 5min。
[0034] 五，長效疏水疏油層的制備:將浸涂有50nm厚度的透明二氧化硅膜的基材浸入全 氟酸酐烷基三乙氧基硅烷中，用Scm/min的提拉速度浸漬，然后100°C下干燥30min，自然冷 卻處理產(chǎn)品表面即可得到200nm厚度長效疏水疏油層。
[0035] 耐摩擦性能測(cè)試(GB/T 30693-2014
): a漢綸]Q：刻蝕麗處埋，共他步驟冋上
b經(jīng)過刻蝕處理，其他步驟如上。
[0036] 實(shí)施例四 一種長效疏水疏油表面處理工藝，包括以下步驟： 一，親水性納米二氧化硅溶膠的制備:正硅酸乙酯:無水乙醇:蒸餾水:氨水按照摩爾比 =1:6:4:0.05，將正硅酸乙酯、無水乙醇和蒸餾水混合均勻，在磁力攪拌器攪拌下加入氨水 溶液至pH為9-10,滴加結(jié)束后攪拌2h進(jìn)行水解縮合反應(yīng)，靜置過夜陳化反應(yīng)即得透明狀納 米二氧化硅溶膠備用。
[0037]二，基材刻蝕:將鋅合金基材浸入質(zhì)量濃度為5%的HC1溶液刻蝕lOmin，表面形成均 勻的粗糙層。
[0038]三，基材清洗:首先用沾有酒精的無塵布擦去經(jīng)刻蝕后的鋅合金產(chǎn)品表面肉眼可 見污染物，再將擦凈的銅片置于純?nèi)芤阂掖?丙酮(V:V=1: 2)的混合溶劑中超聲lOmin，除去 表面油脂和灰塵，再用含有清洗劑的去離子水中除去殘留的溶劑，最后再用去離子水沖洗， 烘干備用。
[0039] 四，透明二氧化硅薄膜的制備:將經(jīng)刻蝕后清洗潔凈的鋅合金產(chǎn)品隨掛具勻速浸 入含有質(zhì)量濃度為2%聚乙烯醇的二氧化硅溶膠中，以3cm/min的提拉速度浸漬，達(dá)到60nm后 100°C 下干燥 5min。
[0040] 五，長效疏水疏油層的制備:將浸涂有60nm厚度的透明二氧化硅膜的基材浸入全 氟酸酐烷基三乙氧基硅烷中，用3cm/min的提拉速度浸漬，然后100°C下干燥20min，自然冷 卻處理產(chǎn)品表面即可得到650nm厚度長效疏水疏油層。
[0041 ]耐塵擦件能涮試（CT5/T 30693-2014
a沒經(jīng)過刻蝕前處理，其他步驟同上 b經(jīng)過刻蝕處理，其他步驟如上。
[0042]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非對(duì)本案設(shè)計(jì)的限制，凡依本案的設(shè)計(jì)關(guān) 鍵所做的等同變化，均落入本案的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種長效疏水疏油表面處理工藝，其特征在于，包括以下步驟： 一，在基材表面刻蝕獲得表面粗糙的微納米結(jié)構(gòu)； 二，在刻蝕后的基材表面浸涂親水性納米二氧化硅溶膠，干燥得到透明二氧化硅膜； 三，在交接層表面浸涂全氟酸酐烷基三乙氧基硅烷，干燥得到疏水疏油層。2. 如權(quán)利要求1所述的一種長效疏水疏油表面處理工藝，其特征在于，基材表面刻蝕之 后，對(duì)基材進(jìn)行清洗:首先用沾有酒精的無塵布擦去基材表面可見污染物，再將擦凈的基材 置于純?nèi)芤阂掖?丙酮體積比為1:2的混合溶劑中超聲lOmin，除去表面油脂和灰塵，再用含 有清洗劑的去離子水中除去殘留的溶劑，最后用去離子水沖洗，烘干備用。3. 如權(quán)利要求1所述的一種長效疏水疏油表面處理工藝，其特征在于，基材為塑料、金 屬、陶瓷、玻璃、織布或橡膠中的一種。4. 如權(quán)利要求1所述的一種長效疏水疏油表面處理工藝，其特征在于，刻蝕方法為等離 子刻蝕、化學(xué)刻蝕或光刻蝕中的一種。5. 如權(quán)利要求1所述的一種長效疏水疏油表面處理工藝，其特征在于，親水性納米二氧 化硅溶膠由以下方法獲得:正硅酸乙酯:無水乙醇：蒸餾水:氨水按照摩爾比=1:6:4:0.05， 將正硅酸乙酯、無水乙醇和蒸餾水混合均勻，在磁力攪拌器攪拌下滴加氨水至pH為9-10，滴 加結(jié)束后攪拌2h進(jìn)行水解縮合反應(yīng)，靜置過夜陳化反應(yīng)即得透明狀納米二氧化硅溶膠。6. 如權(quán)利要求1所述的一種長效疏水疏油表面處理工藝，其特征在于，步驟二中，將經(jīng) 刻蝕后的基材勻速浸入到含有質(zhì)量濃度為2%的聚乙烯醇或聚乙二醇的二氧化硅溶膠中，以 5_9cm/min的提拉速度浸漬，達(dá)到30_90nm厚度后在80-100 <€下干燥3-5111；[11。7. 如權(quán)利要求1所述的一種長效疏水疏油表面處理工藝，其特征在于，步驟三中，將浸 涂有30-90nm厚度的透明二氧化硅膜的基材浸入全氟酸酐烷基三乙氧基硅烷中，用l-6cm/ min的提拉速度浸漬，然后100-150°C下干燥20-30min，自然冷卻即可得到10-1000nm厚度的 疏水疏油層。8. 如權(quán)利要求1所述的一種長效疏水疏油表面處理工藝，其特征在于，二氧化硅膜的厚 度為 30_90nm。9. 如權(quán)利要求1所述的一種長效疏水疏油表面處理工藝，其特征在于，疏水疏油層的厚 度為 10-1000nm。
【文檔編號(hào)】B05D3/10GK105855151SQ201610249744
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月21日
【發(fā)明人】金碧, 曹朝貴, 連華景, 張先超, 李明仁
【申請(qǐng)人】廈門建霖工業(yè)有限公司