[發(fā)明專利]一種SiO2

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810775601.8
• 申請日: 2018-07-16
• 公開（公告）號: CN109183131B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設計）人: 王增梅;趙文艷
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C25D15/00
• 分類號: C25D15/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種SiO₂基復合超疏水金屬表面的制備方法。選用無氟、無毒、經(jīng)濟、環(huán)保的二氧化硅溶膠為原料，通過簡單快捷的多次超濾法實現(xiàn)SiO₂納米粒子的改性，制備出復合電動納米溶膠，并通過電泳沉積的方法將帶正電的復合膠粒沉積到金屬基體表面，隨后選用經(jīng)濟環(huán)保的硬脂酸為低表面能物質，對其進行修飾，制得超疏水金屬表面，接觸角能達到158.3°，大大提高了金屬的耐腐蝕性能。該方法簡單可靠，環(huán)保經(jīng)濟、工藝重復性好，可操作性強，解決了目前常用超疏水膜制備方法的制備成本高、工藝復雜、且不環(huán)保、不利于工業(yè)生產(chǎn)的問題。在3.5wt％NaCl溶液中腐蝕120天后仍具有疏水性，電化學分析表明其仍保持較大的阻抗，較正的自腐蝕電位和更小的自腐蝕電流密度。

技術領域

本發(fā)明涉及無氟、無毒、經(jīng)濟、環(huán)保的超疏水金屬表面的制備方法及應用，具體是一種氧化鋁、KH560、二氧化硅復合電動納米溶膠的制備，電泳沉積溶膠膜及熱處理以及超疏水膜的制備。

背景技術

近年來，超疏水表面因其獨特的性能和潛在的應用前景引起了廣泛的研究興趣，其超疏水的特性大大減小了基體與腐蝕溶液的接觸面積，因而提供了一種有效保護金屬基材、提高其耐蝕性的方法。目前金屬基底材料構建超疏水表面主要還是釆用以下方法：(1)采用化學刻蝕和加熱的方法在金屬基體表面腐蝕出微納米結構，通過低表面能物質修飾實現(xiàn)金屬表面的超疏水；(2)采用噴涂法像金屬基體表面噴涂具有超疏水性質的納米顆粒；(3)采用水熱法在金屬表面生成微納米結構，隨后利用低表面能物質對微納結構進行修飾；(4)利用溶膠凝膠法在金屬表面形成多孔復合涂層，然后在復合涂層表面吸附一層低表面能物質，得到性能穩(wěn)定的超疏水材料。

2014年，Peng等用化學刻蝕和加熱的方法并用全氟三乙氧基硅烷進行表面修飾，在鋁合金表面成功制備了具有微納米復合結構的超疏水表面(接觸角達到164°)，在腐蝕性溶液中浸泡16h后，與水的接觸角仍然大于155°，保持較好的穩(wěn)定性。2016年， Zhang等人用噴涂法在銅基體上制備了含氟超疏水SiO₂薄膜，在3.5wt％的NaCl溶液中表現(xiàn)出很好耐腐蝕性能，腐蝕電流密度降低了約兩個數(shù)量級(從5.75×10^-5A·cm^-2減小到 1.82×10^-7A·cm^-2)。超疏水樣品在3.5wt％NaCl溶液中浸泡1天，3天和5天后，其自腐蝕電位從-0.28V分別正移到-0.15V，-0.17V，-0.22V，有效的阻止了基體腐蝕，但其自腐蝕電位隨著腐蝕進行再5天內就大幅度負移，未能給金屬基體提供長期的保護。

目前，制備二氧化硅超疏水薄膜的主要方法是將二氧化硅顆粒與醇溶液混合，通過攪拌、超聲、調節(jié)酸堿度等來獲得膠體電泳液，再通過電沉積的方法將電泳液沉積到玻璃襯底上，然后采用低表能修飾劑進行修飾，獲得超疏水薄膜。但是這種超疏水膜的制備施工工藝復雜，超疏水表面和涂層的微納結構不易控制，粘接力較弱，而且采用的低表面能物質多數(shù)用到含氟單體或者將含氟物質接枝或改性納米粒子，從而粘接在基材上，超疏水效果雖然明顯，但這種材料不僅含氟對環(huán)境不友好、安全性存在較大的爭議，同時含氟物質價格昂貴，不適用于大型的工程應用。

目前通過溶膠法和電泳沉積法制備復合薄膜以及將其與硬脂酸復合制備超疏水表面的方法未有報道。

發(fā)明內容

技術問題：本發(fā)明的目的是提供一種SiO₂基復合超疏水金屬表面的制備方法，該方法簡單可靠經(jīng)濟，工藝重復性好，可操作性、實用性強。

技術方案：本發(fā)明的一種SiO₂基復合超疏水金屬表面的制備方法為：首先配制復合溶膠，通過電泳和電沉積的方法在金屬表面構建出SiO₂基微納尺度的粗糙表面，隨后選用硬脂酸作為低表面能物質，修飾粗糙表面，制得SiO₂基復合超疏水金屬表面。

具體包括以下步驟：