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在金屬銅表面上制備超疏水性表面的方法

文檔序號:1407037閱讀:911來源:國知局
專利名稱:在金屬銅表面上制備超疏水性表面的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種在金屬銅表面上制備超疏水性表面的方法,特別涉及一種同時具有超疏水、超疏酸和超疏堿性表面的制備方法。
背景技術(shù)
表面科學(xué)研究和薄膜的制備技術(shù)已經(jīng)得到人們的廣泛關(guān)注,因為這種研究和技術(shù)與和人們的日常生活密切相關(guān)。在物理化學(xué)的材料領(lǐng)域研究中,人們對材料的疏水和親水性能的研究已經(jīng)逐漸成熟,關(guān)于親水和疏水材料的專利和產(chǎn)品在20世紀就出現(xiàn)很多。同時人們發(fā)現(xiàn)一些植物葉片,如荷葉、芋頭葉和稻草葉等,具有超疏水性能力和自凈能力。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)超疏水性植物表面的奇特結(jié)構(gòu)性質(zhì)賦予了它們超強的自凈能力,這種能力被人們稱之為荷葉效應(yīng),同時這種效應(yīng)引起了人們的廣泛興趣。在化學(xué)模擬生物體系的研究中,超疏水性表面是近年來比較活躍的領(lǐng)域之一。研究超疏水性表面對深入認識自然界中具有超疏水性植物和設(shè)計新的高效納米薄膜具有重要的作用。同時它在工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活中有著極其廣闊的應(yīng)用前景。例如,它可以用來防雪、防污染、防腐、抗氧化以及防止電流傳導(dǎo)和自凈等。
超疏水性表面一般是指與水滴的靜態(tài)接觸角大于150°的表面。接觸角是衡量表面疏水能力的標(biāo)準之一。一般說來,如果接觸角大于90°,稱為疏水表面;反之,稱為親水表面。判斷一個表面的疏水效果時,除了考察其靜態(tài)接觸角大小的同時,更要考慮到它的動態(tài)過程,一般用滑動角或者滯后角來衡量?;瑒咏嵌x為前進接觸角與后退接觸角之差,滑動角的大小同時代表了一個薄膜表面的滯后程度。一個真正意義上的超疏水表面既要有較大的靜態(tài)接觸角,同時更應(yīng)該具有較小的滑動角。
同時研究發(fā)現(xiàn),固體表面的潤濕性能由其表面的化學(xué)組成和微觀幾何結(jié)構(gòu)決定。具有雙層結(jié)構(gòu)(微米結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)的復(fù)合結(jié)構(gòu))的表面是固體表面超疏水的前提。到目前為止,國內(nèi)外有許多研究者在這方面許多探索和研究。申請?zhí)枮?212155.3公開了一種碳納米纖維的制備方法,特別涉及一種同時具有超疏水、超疏酸和超疏堿性表面的納米纖維。該制備方法具有疏水效果好,性能穩(wěn)定等優(yōu)點。CN1613565A公開了一種超疏水微細結(jié)構(gòu)表面的制備方法,采用濕化學(xué)法在玻璃或硅片表面制備出氧化鋅結(jié)構(gòu)微細表面,然后采用分子自組裝進行表面修飾后可得一種接觸角大于150°且接觸滯后小于5°的超疏水表面,制得的表面具有優(yōu)良的超疏水和自潔性能。申請?zhí)枮?1120628.4,提供了一種具有超疏水性表面的聚合物納米纖維束的制備方法,所制得的聚合物納米纖維束表面不需要任何表面處理即表現(xiàn)為超疏水性。
以上所述的目前常用的方法普遍工藝復(fù)雜,成本較高,且不能大面積制備,大都不適合工業(yè)化生產(chǎn),只適用于實驗理論研究方面。如何使用簡單的易行的方法制備出穩(wěn)定的超疏水性表面就顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于在金屬銅表面提供一種同時具有超疏水、超疏酸和超疏堿性表面的方法,制備方法簡單,而且超疏水性能穩(wěn)定,表面的氣孔率大于90%。
本發(fā)明通過如下措施來實現(xiàn)一種在金屬銅表面上制備超疏水性表面的方法,其特征在于,將金屬銅板置于過飽和硫酸銅溶液中浸泡10-15天,用去離子水清洗、風(fēng)干;把端乙烯基-聚二甲基硅氧烷旋涂到金屬銅板表面,在空氣的氣氛中100-120℃干燥1-2小時。
將純水、酸或堿滴到所制的同時具有超疏水、超疏酸和超疏堿性表面的銅表面上進行接觸角測定,接觸角均大于150°。測定所用的酸為鹽酸,所用的堿為氫氧化鈉或氨水,所用溶液的pH值為1-14。
本發(fā)明的同時具有超疏水、超疏酸和超疏堿性的銅表面,在許多方面均有良好的用途1、本發(fā)明的金屬銅表面具有不粘水、不粘酸和不粘堿的特征,可用于金屬銅表面的防污和防銹。
2、本發(fā)明的金屬銅表面可用于水中運輸工具或水下潛艇上,可以減小水的阻力,提高行駛速度,減小噪音,和減小摩擦和防止腐蝕。
3、本發(fā)明的同時具有超疏水、超疏酸和超疏堿的銅表面可以用來腐蝕性液體的管道運輸,可用于無損失超微量液體的輸送。
4、可用于微量注射器針尖上,可以完全消除昂貴藥品在針尖上的粘附及由此帶來的對針尖的污染。
采用本發(fā)明的方法制備出的銅表面,具有以下特點1、制備工業(yè)簡單,原料易得。以金屬銅為原料,經(jīng)過預(yù)浸泡處理和化學(xué)修飾,制備仿生超疏水性表面。
2、所制得的金屬銅超疏水性表面具有微米結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)共存的雙層結(jié)構(gòu),該表面出現(xiàn)超疏水性,即對水的接觸角大于150°。
3、所制得的金屬銅表面具有良好的耐熱及耐酸堿腐蝕性,其表現(xiàn)出超疏酸和超疏堿的性質(zhì),即對酸及堿的接觸角均大于150°。
4、所制得的金屬銅表面對水溶液的接觸角在全pH值范圍內(nèi)均大于150°。
具體實施例方式
實施例1用超聲波清洗儀清洗銅試樣,清洗步驟為1)把銅板放入丙酮中用超聲波清洗,以脫去試樣上的油脂,2)然后用去離子水清洗,3)最后在真空干燥箱中50℃下干燥后待用;把處理好的銅板置入過飽和硫酸銅溶液中15天;浸泡后的銅板用去離子水清洗,以除去浸泡后試樣表面上多余的硫酸銅溶液,再在空氣中風(fēng)干;把端乙烯基-聚二甲基硅氧烷滴加到干燥好的銅板表面進行化學(xué)修飾,再在大氣氣氛中120℃干燥1小時,即可得到超疏水性表面。
該金屬銅的超疏水性表面的孔隙率大于90%;水滴在其表面上的靜態(tài)接觸角為170±1.6°;實施例2銅試樣清洗處理與實施例1相同;把處理好的銅試樣置入過飽和硫酸銅溶液中10天;浸泡后的銅試樣用去離子水清洗,以除去浸泡后試樣表面上多余的硫酸銅溶液,再在大氣氣氛中風(fēng)干;把端乙烯基-聚二甲基硅氧烷滴加到干燥好的試樣表面進行化學(xué)修飾,在干燥箱中100℃在空氣中干燥氧化后的試樣2小時,即可得到超疏水性表面。
該金屬銅的超疏水性表面的孔隙率約為80%;水滴在其表面上的靜態(tài)接觸角為164±1°。
權(quán)利要求
1.一種在金屬銅表面上制備超疏水性表面的方法,其特征在于,將金屬銅板置于過飽和硫酸銅溶液中浸泡10-15天,用去離子水清洗、風(fēng)干;把端乙烯基-聚二甲基硅氧烷旋涂到金屬銅板表面,在空氣的氣氛中100-120℃干燥1-2小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在金屬銅表面上制備超疏水性表面的方法,特別涉及一種同時具有超疏水、超疏酸和超疏堿性表面的制備方法。該方法將金屬銅板置于過飽和硫酸銅溶液中浸泡10-15天,用去離子水清洗、風(fēng)干;把端乙烯基-聚二甲基硅氧烷旋涂到金屬銅板表面,在空氣的氣氛中100-120℃干燥1-2小時。用純水、酸或堿滴到所制的銅表面上進行接觸角測定,接觸角均大于150°。本發(fā)明同時具有超疏水、超疏酸和超疏堿性的銅表面,可用于金屬銅表面的防污和防銹等。
文檔編號B08B3/12GK101091947SQ20061004301
公開日2007年12月26日 申請日期2006年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月20日
發(fā)明者劉維民, 郭志光 申請人:中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所
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