[發明專利]耐久型鋁及鋁合金超疏水表面涂層的制備方法

無效

• 申請號: 201210033167.9
• 申請日: 2012-02-15
• 公開（公告）號: CN102527619A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 張維莉;吳若梅;蔣海云
• 申請（專利權）人: 湖南工業大學
• 主分類號: B05D5/08
• 分類號: B05D5/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及金屬材料的表面處理和改性技術領域，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

鋁及鋁合金在交通、建筑、家電以及航空等領域有著廣泛的應用。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。這不僅影響產品外觀，甚至更為嚴重的會降低產品的使用壽命。在鋁及其合金表面構造一個超疏水或疏油的涂層，以達到防水、防污、抗氧化的目的受到了廣泛的關注，并取得了較大進展。

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、化學氣相沉積法、物理吸附法以及機械法等；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，但氟硅烷類價格高昂，且對環境有較大的影響；其他材料或附著力較低，或不耐久，或操作比較復雜，不利于產品的工業化應用。

發明內容

本發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100~140℃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0.2~80mg/ml的馬來酸酐接枝聚丙烯混合液A。選取一定量的聚丙烯顆粒加入無水乙醇中，加熱到100~140℃并攪拌使其充分溶解得到濃度為1~100mg/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.化學腐蝕。將清潔后的鋁或鋁合金浸入化學腐蝕液中處理20s~30min，處理溫度為5~30℃。所采用的化學腐蝕液可以是行業內通用的，本發明優選的腐蝕液為1~25wt%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℃的環境下干燥8~12h。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。

本發明步驟1所采用的輔助試劑為有機鋁、硅烷偶聯劑中的一種或組合。有機鋁可以是異丙醇鋁、三烷基鋁、二烷基氯化鋁中的一種或組合；硅烷偶聯劑可以是通用的。

本發明與現有技術相比，具有如下突出的優點和效果：

1.采用本發明獲得的鋁或鋁合金超疏水表面與蒸餾水的靜態接觸角大于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，拓寬其應用領域。

2.本發明在不降低表面疏水性能的同時，利用偶聯劑或改善有機涂層的極性顯著提高了有機涂層的結合力。

3.本發明的制備方法簡單、易于操作、成本低廉，且使用的試劑對人體無害、不污染環境。6個月后試樣的超疏水性幾乎不降低。

具體實施方式

通過如下實施例對本發明作進一步說明，但本發明的實施方式不局限于此。

實施例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100~140℃并攪拌使其充分溶解，隨后加入0.1g硅烷偶聯劑KH550得到馬來酸酐接枝聚丙烯混合液A。取1g聚丙烯顆粒加入30ml無水乙醇中，加熱到100~140℃并攪拌使其充分溶解得到聚丙烯溶液B。

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10min，最后用蒸餾水淋洗5min。

將清潔后的鋁合金薄板浸入化學腐蝕液中處理30min，處理溫度為23℃。所采用的化學腐蝕液為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℃的環境下干燥8h。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。經測試水滴與鋁合金薄板表面的接觸角為156°。所得式樣6個月后仍表現出較好的疏水性，測試接觸角為154°。?

實施例2

取1g馬來酸酐接枝的聚丙烯顆粒加入30ml無水乙醇中，加熱到100~140℃并攪拌使其充分溶解，隨后加入0.05g偶聯劑得到馬來酸酐接枝聚丙烯混合液A。取1g聚丙烯顆粒加入30ml無水乙醇中，加熱到100~140℃并攪拌使其充分溶解得到聚丙烯溶液B。