[發明專利]金屬材料表面超疏水二氧化錳涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201910030002.8
• 申請日: 2019-01-11
• 公開（公告）號: CN109666925B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 臧東勉;荀曉偉;董嬌嬌;潘婷
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: C23C18/12
• 分類號: C23C18/12
• 代理公司: 北京盛詢知識產權代理有限公司 11901
• 代理人: 張海青

本發明公開一種超疏水二氧化錳涂層及其制備方法，屬于金屬材料表面處理領域，該方法以硫酸錳為原料，利用界面反應特性，采用簡便快捷溶液浸漬法，在金屬材料表面合成二氧化錳涂層，然后用硬脂酸疏水化處理后制得超疏水二氧化錳涂層，該涂層具有耐腐蝕、防蛋白質粘附、防細菌粘附等表/界面特性，具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及金屬材料表面處理領域，特別是涉及一種金屬材料表面超疏水二氧化錳涂層及其制備方法。

背景技術

超疏水表面因其具有良好的自清潔、耐腐蝕、抗污損、抗菌等特性被廣泛用于金屬材料表面研究中。現在普遍公認的制備超疏水表面的策略為：1)在基材表面制備粗糙結構；2)采用可以降低表面能的物質進行表面修飾。目前制備超疏水表面的方法有刻蝕法、電化學沉積法、模板法、靜電紡絲、溶膠-凝膠法、陽極氧化法、微弧氧化法、水熱法等，這些方法均對實驗設備有較高要求并且操作復雜，導致實際應用存在局限性。

二氧化錳被廣泛應用于電極材料的制備，但將其應用于金屬表面超疏水涂層制備研究未見報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種金屬材料表面超疏水二氧化錳涂層及其制備方法，該方法簡便快捷、成本低，具有普適性。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：本發明提供一種金屬材料表面超疏水二氧化錳涂層，原料包括如下組分：可溶性錳鹽、高級脂肪酸和有機溶劑。

進一步地，所述可溶性錳鹽為硫酸錳。

進一步地，所述高級脂肪酸為硬脂酸。

進一步地，所述有機溶劑為乙醇。

本發明還提供一種上述金屬材料表面超疏水二氧化錳涂層的制備方法，以可溶性錳鹽為原料，將二氧化錳沉積于金屬材料上，高級脂肪酸溶于有機溶劑，進行疏水化處理后即得超疏水二氧化錳涂層。

進一步地，所述金屬材料表面超疏水二氧化錳涂層的制備方法，包括以下步驟：

(1)金屬材料預處理；

(2)將可溶性錳鹽溶于去離子水中，將處理好的金屬材料浸于可溶性錳鹽溶液中，靜置4-8h，取出，用去離子水洗凈，干燥；

(3)將高級脂肪酸溶于有機溶劑中，取步驟(2)處理的金屬材料浸入高級脂肪酸溶液中，靜置3-6h，取出，用有機溶劑沖洗，烘干，即得金屬材料表面超疏水二氧化錳涂層。

進一步地，所述金屬材料預處理包括：將金屬材料裁剪好，依次用400#、800#、1200#、2000#的SiC砂紙打磨至光滑，然后用依次用丙酮、無水乙醇、去離子水超聲清洗5min去除金屬表面雜質和油污，吹干。

進一步地，所述可溶性錳鹽溶液濃度為0.01-0.1mol/L。

本發明公開了以下技術效果：

本發明利用金屬材料的表面活性和界面反應特性，采用簡便快捷的溶液浸漬法將二氧化錳涂層均勻沉積于金屬表面，其反應如下：2M+nMn²⁺+2nH₂O＝2Mⁿ⁺+nH₂+nMn(OH)₂,2Mn(OH)₂+O₂＝2MnO₂·H₂O，其中二價錳離子在金屬表面發生水解反應，生成Mn(OH)₂，繼而被空氣中氧氣氧化生成二氧化錳涂層。硬脂酸在溶液中失去質子后，成為荷負電的硬脂酸離子，在金屬材料表面與二氧化錳涂層產生穩定的化學鍵合作用，賦予了涂層優良的疏水性能，涂層接觸角大于150°。鎂合金、不銹鋼、鑄鐵等金屬材料表面均可以制備該超疏水涂層。