[發明專利]硅藻土固化表面的制作方法及其應用

無效

• 申請號: 201110261738.X
• 申請日: 2011-09-06
• 公開（公告）號: CN102424601A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 韓鑫;王娟;師冉;邱先慧;張珊珊
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: C04B38/00
• 分類號: C04B38/00
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 何新平

技術領域

本發明涉及仿生技術領域，具體涉及一種硅藻土的固化方法及應用。

背景技術

硅藻土是硅藻的古代殘骸沉積物生成的硅質沉積巖，主要由古代硅藻的硅質骨骼碎片組成，主要化學成份是二氧化硅。硅藻土在自然界中作為礦產大量存在，因而來源廣泛、價格低廉。由于硅藻土具有細膩、質輕、孔隙度大、化學性質穩定、耐磨、耐熱、有一定強度等特點，是一種具有重要應用價值的材料。現有的硅藻土通常用于過濾、保溫、消音材料的應用中。

海洋微生物、藻類、貝類等經常在水下航行器、水下作業設施表面附著生長并形成生物污損層。不僅增加了航行器或作業系統的重量、運動摩擦力，從而增加了作業過程的能耗，還加速了系統部件的腐蝕，嚴重影響其操作效率，給航運、海防、海洋開發等海洋作業過程帶來重大安全隱患及經濟損失。迄今為止，海洋污損生物防附著技術主要有：涂刷防污涂層法、電解海水生成次氯酸鹽法、電解重金屬法、導電涂膜法等。這些化學型防污方法大多會給海洋環境和海洋生物造成一定毒害，間接影響人類健康，在使用上都存在一定局限性。目前，綠色、環保的物理型海洋污損生物防附著技術是研究熱點。

專利號為US?patent?7143709的美國專利提出了一種具有一定特殊形貌的硅質高分子薄膜，該薄膜的防附著機理為物理式，將該薄膜粘貼在艦船等水下航行器表面可有效降低海洋污損生物的沉降達76％。該種高分子薄膜表面具有尺寸量級在微米或納米級、排列方式為菱形或三角形的大量規則突起結構。該種防附著貼膜雖然在海洋防污方面起到一定作用，但由于其突起結構的模板采用刻蝕方法加工而成，存在工藝復雜、成本高等不足，且由硅質高分子材料制成后還存在貼膜重量大、高分子易老化等缺點，因而使用和維護成本相對較高。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種硅藻土固化表面的制作方法，以解決上述技術問題。

本發明的另一目的在于，提供一種硅藻土固化表面的應用，以解決上述技術問題。

本發明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現：

硅藻土固化表面的制作方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)硅藻土預處理，得到硅藻土混合物；

2)硅藻土酸蝕處理：室溫條件下，將1)中得到的硅藻土混合物加入質量百分比濃度為10％～20％的HF溶液中酸蝕處理10min～20min，然后使用15μm～45μm的濾布進行過濾，得到第五硅藻土混合物；

3)硅藻土熱壓鍵合固化：

(A)將2)得的第五硅藻土混合物均勻放入熱壓模具內，然后蓋上均壓蓋板，并將熱壓模具置于熱壓鍵合固化裝置內的電加熱基座上；

(B)將電加熱基座升溫至415℃～650℃，并在此溫度范圍內保持恒溫；

(C)在均壓蓋板上施加壓力500～700kPa進行熱壓鍵合5h～10h，脫模后即得到硅藻土固化表面。

本發明采用上述工藝的硅藻土通過酸蝕和熱壓鍵合固化的方式將硅藻土固化成輕質多孔表面，與傳統的采用燒結的方式固化硅藻土相比，其固化強度在15MPa～25MPa，孔隙度在50％～70％。其固化后仍能保留硅藻土骨骼碎片的大量微米或納米級突刺結構，所制得的硅藻土固化表面具有化學性質穩定、質輕、耐磨、有一定強度等特點。

步驟3)的熱壓模具和均壓蓋板優選采用鉛制成。根據要制作的硅藻土固化表面的形狀不同，如平板狀或圓管狀，可根據需要任意更換該熱壓模具。

為便于脫模，步驟3)事先在熱壓模具和均壓蓋板內表面涂敷一層質量百分比濃度為80％的氮化硼水溶液。

步驟1)硅藻土預處理，可以采用常用的預處理方法，也可以采用如下硅藻土預處理步驟：

(A)室溫條件下，將硅藻土在質量百分比濃度為1.5％～3.5％的HF溶液中浸泡處理3min～5min，然后使用15μm～45μm的濾布進行過濾，得到第一硅藻土混合物；

(B)將所述第一硅藻土混合物在溫度為80℃～90℃條件下，在NH4、H2O2、H2O混合液(1∶2∶7)中浸泡處理10min～20min，然后使用15μm～45μm的濾布進行過濾，得到第二硅藻土混合物；

(C)將所述第二硅藻土混合物在室溫條件下加入去離子水，在功率為800W～1200W、工作頻率為30KHz～50KHz的條件下，超聲清洗10min～20min，然后使用15μm～45μm的濾布進行過濾，得到第三硅藻土混合物；

(D)將所述第三硅藻土混合物在室溫條件下用N2吹干，得到第四硅藻土混合物。