專利名稱：一種透明疏水氧化鋁薄膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化鋁薄膜，尤其是透明度高且具有疏水性的氧化鋁薄膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著人們對(duì)材料性能要求的不斷提高，具有疏水性能的材料研究成為近年來新的熱 點(diǎn)。疏水性透明涂層材料具有較低的表面自由能，因而具有許多獨(dú)特的表面性能，如自 潔性、防污性、疏水疏油性等，在國(guó)防、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活等許多領(lǐng)域有著廣泛和 重要的研究及應(yīng)用價(jià)值。將此類材料用于玻璃表面制成自潔性玻璃，可以作為汽車、飛 機(jī)、航天器等的擋風(fēng)玻璃，不僅可以減少空氣中灰塵等污染物的污染，還能夠使其在高 濕度環(huán)境或雨天保持相對(duì)透明度，大大改善人們?cè)谟晏煲归g行駛過程中視野，提高駕駛 的安全性。再如，若將這種透明的超疏水性涂層用于高層建筑物的窗玻璃和幕墻，玻璃 表面的污染物可以借助雨水的作用帶走，減少高層建筑玻璃清洗的次數(shù)，避免清洗玻璃 高空作業(yè)的危險(xiǎn)。另外，這種自潔性涂層由于具有較低的表面自由能，能夠阻止或減少 水汽、冰雪以及其他污染物在固體表面的附著，在航空、航天等領(lǐng)域也具有重要的應(yīng)用 價(jià)值。
材料表面的潤(rùn)濕性能取決于材料表面的化學(xué)組成和表面形貌。降低材料的表面自由 能和增加材料表面的微觀粗糙度是提高材料表面疏水性的重要途徑。A1203薄膜具有機(jī)械 強(qiáng)度高、耐磨、抗劃傷及透光性好等優(yōu)良的物理性能，對(duì)玻璃等底材具有很強(qiáng)的結(jié)合力，
是一種很有前途的透明疏水性涂層。在具有特殊結(jié)構(gòu)和表面粗糙度的Al203薄膜表面涂覆
一層硅氧烷、氟硅垸有機(jī)物，能夠獲得低表面能化學(xué)成分的疏水基團(tuán)，將兩部分結(jié)合起 來可以很好的實(shí)現(xiàn)薄膜的疏水特性。
目前，公知的氧化鋁疏水薄膜主要以多孔氧化鋁膜為基材，利用化學(xué)腐蝕方法，在 多孔氧化鋁膜表面構(gòu)建一種特殊的粗糙結(jié)構(gòu)，這些在公開號(hào)為CN1706881和公開號(hào)為 CN1706992的兩個(gè)專利中均有涉及。而這種多孔氧化鋁膜的制備多是采用陽極氧化，離 子轟擊等技術(shù)制備，這類方法工藝相對(duì)復(fù)雜，成本較高，化學(xué)腐蝕法的應(yīng)用也使得薄膜基體范圍受到限制，只能選用高分子、經(jīng)過抗腐蝕處理的鋼板等部分材料作為基體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種工藝簡(jiǎn)單、成本低廉的透明疏水氧化鋁薄膜的 制備方法，采用該方法制得的透明疏水氧化鋁薄膜具有良好的疏水性和透光性。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種透明疏水氧化鋁薄膜的制備方法，以異丙醇 鋁為主要原料，包括以下步驟
1)、將異丙醇鋁與水按照l: 60 1: 110的重量比混合，調(diào)節(jié)pH值至2 4，在60 100'C
水浴中水解6 12小時(shí)，得氧化鋁溶膠；
2) 、將基體浸入上述氧化鋁溶膠中，采用浸漬提拉法在基體表面成膜，得帶膜基體；
所述膜的厚度為5 15pm (指的是每層膜的厚度)；
3) 、先將帶膜基體在300 500'C高溫爐中熱處理15 60分鐘，然后再浸沒在溫度為 80 10(TC去離子水中處理10 60分鐘；得處理后帶膜基體；
4) 、待處理后帶膜基體干燥后，在其表面涂覆表面活性劑，得透明疏水氧化鋁薄膜。
作為本發(fā)明的透明疏水氧化鋁薄膜的制備方法的改進(jìn)步驟3)中的表面活性劑為高
分子類具有疏水性的表面活性劑，例如為十八垸基硫醇、或十三氟辛基三甲氧基硅垸。
作為本發(fā)明的透明疏水氧化鋁薄膜的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)步驟2)中的基體為玻
璃，玻璃的厚度為2 3mm。
作為本發(fā)明的透明疏水氧化鋁薄膜的制備方法的進(jìn)一歩改進(jìn)步驟l)中采用乙酸或
硝酸調(diào)節(jié)pH值。
作為本發(fā)明的透明疏水氧化鋁薄膜的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟4)為在處理后
帶膜基體的單側(cè)表面或正反雙側(cè)表面涂覆5 l(Vm厚的表面活性劑。
作為本發(fā)明的透明疏水氧化鋁薄膜的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟4)中的干燥為
將處理后帶膜基體于60 10(TC烘干10 40分鐘。
本發(fā)明還同時(shí)提供了按照上述方法制備而得的透明疏水氧化鋁薄膜。 在本發(fā)明中，玻璃可選用一般的建筑用玻璃。
本發(fā)明的透明疏水氧化鋁薄膜的制備方法制備工藝簡(jiǎn)單，所選用的原材料成本低廉， 能以常規(guī)玻璃作為基體。采用本發(fā)明方法制備而得的透明疏水氧化鋁薄膜，經(jīng)測(cè)試，其透 光率可達(dá)90%以上，對(duì)水的靜態(tài)接觸角可達(dá)到120度以上；而相應(yīng)的氧化鋁滑膜對(duì)水的靜 態(tài)接觸角僅為20 40度；因此本發(fā)明的透明疏水氧化鋁薄膜的疏水性能有顯著提高。公開號(hào)為CN1706881的疏水性高分子復(fù)合薄膜，由于其工藝的特點(diǎn)只能選用高分子、 經(jīng)過抗腐蝕處理的鋼板等部分材料作為基體，即該專利的處理膜結(jié)構(gòu)采用化學(xué)腐蝕法從 而限制了膜基體的應(yīng)用；因此無法保證透光率。公開號(hào)為CN1706881和公開號(hào)為 CN1706992的專利，其給出的制備氧化鋁膜的工藝過于復(fù)雜，不適于規(guī)模化生產(chǎn)。
綜上所述，本發(fā)明的透明疏水氧化鋁薄膜的制備方法具有工藝簡(jiǎn)單和成本低廉的優(yōu) 點(diǎn)，采用本發(fā)明方法制得的透明疏水氧化鋁薄膜，具有透光率高和疏水性佳的特點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l、 一種透明疏水氧化鋁薄膜的制備方法，以異丙醇鋁為前驅(qū)體，依次進(jìn)行以
下步驟
1)、將異丙醇鋁與水按照l: 80的重量比混合，用硝酸調(diào)PH值至2.5，在8(TC水浴中水
解9小時(shí)，得氧化鋁溶膠；
2) 、將2mm厚的玻璃浸入上述氧化鋁溶膠中，采用浸漬提拉法在玻璃的兩側(cè)表面均成 膜，得帶膜基體；每層膜的厚度均為10)am;
3) 、先將所得的帶膜基體在30(TC高溫爐中熱處理60分鐘，然后再浸沒在溫度為100'C 去離子水中處理20分鐘；得處理后帶膜基體；
4) 、將上述處理后帶膜基體在IOO'C烘干10分鐘后，在其兩側(cè)表面均涂覆一層厚為 8|am的十三氟辛基三甲氧基硅垸，得透明疏水氧化鋁薄膜。
此薄膜透光率可達(dá)90%以上，對(duì)水的靜態(tài)接觸角可達(dá)到120度以上。 實(shí)施例2、 一種透明疏水氧化鋁薄膜的制備方法，以異丙醇鋁為前驅(qū)體，依次進(jìn)行以 下步驟
1)、將異丙醇鋁與水按照l: IOO的重量比混合，用硝酸調(diào)PH值至3.5，在60。C水浴中 水解12小時(shí)，得氧化鋁溶膠；
2) 、將2mm厚的玻璃浸入上述氧化鋁溶膠中，采用浸漬提拉法在玻璃的兩側(cè)表面均成 膜，得帶膜基體；每層膜的厚度均為5pm;
3) 、先將所得的帶膜基體在40(TC高溫爐中熱處理45分鐘，然后再浸沒在溫度為8(TC 去離子水中處理50分鐘；得處理后帶膜基體；
4) 、將上述處理后帶膜基體在6(TC供干30分鐘后，在其兩側(cè)表面均涂覆一層厚為5|am 的十八垸基硫醇，得透明疏水氧化鋁薄膜。
此薄膜透光率可達(dá)90%以上，對(duì)水的靜態(tài)接觸角可達(dá)到120度以上。實(shí)施例3、 一種透明疏水氧化鋁薄膜的制備方法，以異丙醇鋁為前驅(qū)體，依次進(jìn)行以 下步驟
1)、將異丙醇鋁與水按照l: 90的重量比混合，用乙酸調(diào)PH值至3.0，在90。C水浴中水
解10小時(shí)，得氧化鋁溶膠；
2) 、將2.7mm厚的玻璃浸入上述氧化鋁溶膠中，采用浸漬提拉法在玻璃的兩側(cè)表面均 成膜，得帶膜基體；每層膜的厚度均為15pm;
3) 、先將所得的帶膜基體在50(TC高溫爐中熱處理15分鐘，然后再浸沒在溫度為9(TC 去離子水中處理40分鐘；得處理后帶膜基體；
4) 、將上述處理后帶膜基體在80'C烘干40分鐘后，在其單側(cè)表面涂覆一層厚為10(am 的十八烷基硫醇，得透明疏水氧化鋁薄膜。
此薄膜透光率可達(dá)90%以上，該側(cè)表面(指涂覆了十八烷基硫醇的面)對(duì)水的靜態(tài)接 觸角可達(dá)到120度以上。
最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的若干個(gè)具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明 不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直 接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種透明疏水氧化鋁薄膜的制備方法，其特征是以異丙醇鋁為主要原料，包括以下步驟1)、將異丙醇鋁與水按照1∶60～1∶110的重量比混合，調(diào)節(jié)pH值至2～4，在60～100℃水浴中水解6～12小時(shí)，得氧化鋁溶膠；2)、將基體浸入上述氧化鋁溶膠中，采用浸漬提拉法在基體表面成膜，得帶膜基體；所述膜的厚度為5～15μm；3)、先將帶膜基體在300～500℃高溫爐中熱處理15～60分鐘，然后再浸沒在溫度為80～100℃去離子水中處理10～60分鐘；得處理后帶膜基體；4)、待處理后帶膜基體干燥后，在其表面涂覆表面活性劑，得透明疏水氧化鋁薄膜。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的透明疏水氧化鋁薄膜的制備方法，其特征是所述步驟3)中的 表面活性劑為高分子類具有疏水性的表面活性劑。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的透明疏水氧化鋁薄膜的制備方法，其特征是所述高分子類具 有疏水性的表面活性劑為十八烷基硫醇、或十三氟辛基三甲氧基硅烷。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的透明疏水氧化鋁薄膜的制備方法，其特征是所述步驟2) 中的基體為玻璃。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的透明疏水氧化鋁薄膜的制備方法，其特征是所述玻璃的厚度為2 3mm。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的透明疏水氧化鋁薄膜的制備方法，其特征是所述步驟4)為在 處理后帶膜基體的單側(cè)表面或正反雙側(cè)表面涂覆5 10^im厚的表面活性劑。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的透明疏水氧化鋁薄膜的制備方法，其特征是所述步驟l)中釆 用乙酸或硝酸調(diào)節(jié)pH值。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的透明疏水氧化鋁薄膜的制備方法，其特征是所述步驟4)中的干 燥為將處理后帶膜基體于60 1 OO'C烘干10 40分鐘。
9、 如權(quán)利要求1 8中任意一種方法制備而得的透明疏水氧化鋁薄膜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種透明疏水氧化鋁薄膜的制備方法，包括以下步驟1)將異丙醇鋁與水按照1∶60～1∶110的重量比混合，調(diào)節(jié)pH值至2～4，在60～100℃水浴中水解6～12小時(shí)，得氧化鋁溶膠；2)將基體浸入上述氧化鋁溶膠中，采用浸漬提拉法在基體表面成膜，得帶膜基體；所述膜的厚度為5～15μm；3)先將帶膜基體在300～500℃高溫爐中熱處理15～60分鐘，然后再浸沒在溫度為80～100℃去離子水中處理10～60分鐘；得處理后帶膜基體；4)待處理后帶膜基體干燥后，在其表面涂覆表面活性劑，得透明疏水氧化鋁薄膜。采用該方法制得的透明疏水氧化鋁薄膜具有良好的疏水性和透光性。
文檔編號(hào)C01F7/02GK101531469SQ20091009738
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2009年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月13日
發(fā)明者吳夢(mèng)怡, 張玲潔, 輝 楊, 林志建, 沈建超, 郭興忠 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)