[發(fā)明專利]一種銅表面疏水改性的一體化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010645239.X
• 申請(qǐng)日: 2020-07-07
• 公開（公告）號(hào): CN111872835B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張大全;吳盼盼;高立新;沈昊祎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海電力大學(xué)
• 主分類號(hào): B24B31/02
• 分類號(hào): B24B31/02;B24B31/12
• 代理公司: 南京禹為知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 朱寶慶

本發(fā)明公開了一種銅表面疏水改性的一體化方法，其包括，將銅片進(jìn)行清洗；放入低表面能溶液中浸泡，干燥；所述打磨，在旋轉(zhuǎn)打磨裝置旋轉(zhuǎn)打磨即可使用的磨料包括金剛砂、石英砂、核桃殼中的一種或幾種。本發(fā)明利用銅金屬基體與磨料在旋轉(zhuǎn)打磨裝置中摩擦，在金屬表面構(gòu)筑微觀結(jié)構(gòu)，是銅金屬表面疏水改性的基礎(chǔ)。金屬表面微觀結(jié)構(gòu)中引入了二氧化硅溶液及十二烷基三甲氧基硅烷溶液或硬脂酸乙醇溶液制得的二元復(fù)合型溶液，首次實(shí)現(xiàn)了一次性使用機(jī)械旋轉(zhuǎn)方法在銅表面生成疏水膜。通過(guò)在模擬海水中進(jìn)行電化學(xué)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示該發(fā)明對(duì)純銅金屬具有很好的保護(hù)能力，最優(yōu)的緩蝕率為99.8％，能夠有效地保護(hù)了海水中的銅及其合金。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于銅表面疏水改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種銅表面疏水改性的一體化方法。

背景技術(shù)

疏水表面因?yàn)楠?dú)特的潤(rùn)濕性使其在金屬防腐蝕領(lǐng)域具有突出的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。降低基體表面能和調(diào)控表面微觀結(jié)構(gòu)是金屬表面疏水改性最重要的兩個(gè)方面。然而，現(xiàn)階段人們往往選用含氟類的低表面能物質(zhì)。眾所周知，含氟類物質(zhì)不僅價(jià)格昂貴，而且對(duì)生態(tài)環(huán)境有很大污染，不符合綠色化學(xué)理念；現(xiàn)階段，金屬基體表面微觀結(jié)構(gòu)構(gòu)造方法多種多樣，包括化學(xué)刻蝕法、激光構(gòu)造法以及靜電紡絲方法等，但是這些方法操作復(fù)雜，無(wú)法大規(guī)模應(yīng)用于銅金屬表面疏水改性。因此，開發(fā)操作簡(jiǎn)單的同時(shí)構(gòu)造銅金屬基體表面微觀結(jié)構(gòu)和低表面能處理的方法，是銅金屬疏水表面改性領(lǐng)域的熱點(diǎn)及難點(diǎn)。

申請(qǐng)?zhí)枮镃N201810024407.6的專利研究了一種以石英砂和PVC為原料制備耐磨疏水材料的方法。該方法首先制備疏水石英砂顆粒；然后在室溫下，將PVC溶解于四氫呋喃中，得到混合溶液；隨后將疏水石英砂顆粒超聲分散于混合溶液中，水浴加熱保溫，得到懸濁液；再將懸濁液均勻涂覆于基底上，將涂覆有懸濁液的基底在室溫條件下干燥后置于干燥箱中，在100℃～120℃條件下干燥1h～2h，最后對(duì)干燥后的基底表面進(jìn)行摩擦，在基底上得到耐磨疏水材料。但此方法繁雜、在金屬表面形成的疏水膜穩(wěn)定性較差。申請(qǐng)?zhí)枮镃N201110441836.1的專利研究了一種表面粗化銅板的裝置。該裝置提供在銅板的兩面形成微細(xì)瘤狀突起來(lái)對(duì)銅板的兩面進(jìn)行粗化的方法。該方法利用電鍍?cè)恚阢~電鍍液中對(duì)向設(shè)置同極性的電極，并在其間設(shè)置銅板。通過(guò)在電鍍裝置內(nèi)進(jìn)行一次循環(huán)以上陽(yáng)極處理和陰極處理，由此形成所述微細(xì)瘤狀突起。但此方法操作過(guò)程復(fù)雜，不利于大規(guī)模應(yīng)用。申請(qǐng)?zhí)枮镃N201510836728.2的專利公開了一種銅基底疏水表面的制備方法。該銅基底疏水表面的制備方法包括：在銅基底表面構(gòu)建微米級(jí)粗糙結(jié)構(gòu)，得到第一表面；對(duì)第一表面進(jìn)行羥基化處理，得到第二表面；將銅基底置于有機(jī)溶液中，使第二表面發(fā)生縮合反應(yīng)，得到第三表面；去除第三表面殘留的有機(jī)溶液，得到銅基底疏水表面。然而此方法制作步驟繁瑣，不利于大規(guī)模推廣，對(duì)金屬基材也有一定的損壞，不利于金屬表面性質(zhì)的穩(wěn)定。

金屬基體表面疏水性取決于兩個(gè)重要影響因素，一是基體表面能大小，另一個(gè)是基體表面微觀結(jié)構(gòu)。通過(guò)文獻(xiàn)可知，在以往對(duì)銅表面進(jìn)行疏水改性時(shí)，往往采用兩步法，首先構(gòu)建具有微觀結(jié)構(gòu)的表面，然后對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的表面進(jìn)行低表面能物質(zhì)浸潤(rùn)。在進(jìn)行表面微觀結(jié)構(gòu)構(gòu)建時(shí)，人們多采用化學(xué)刻蝕、化學(xué)沉積以及層層組裝等方法。而這些方法在實(shí)際操作中不僅花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，而且成本較高，實(shí)驗(yàn)條件復(fù)雜。機(jī)械加工方法構(gòu)造銅基表面微觀結(jié)構(gòu)具有綠色環(huán)保、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。然而利用磨料與金屬基體之間產(chǎn)生的摩擦力不易定量控制，因此如何實(shí)現(xiàn)通過(guò)機(jī)械打磨方式構(gòu)造銅基表面微觀結(jié)構(gòu)，并借以構(gòu)筑疏水表面，是一個(gè)技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

本部分的目的在于概述本發(fā)明的實(shí)施例的一些方面以及簡(jiǎn)要介紹一些較佳實(shí)施例。在本部分以及本申請(qǐng)的說(shuō)明書摘要和發(fā)明名稱中可能會(huì)做些簡(jiǎn)化或省略以避免使本部分、說(shuō)明書摘要和發(fā)明名稱的目的模糊，而這種簡(jiǎn)化或省略不能用于限制本發(fā)明的范圍。

鑒于上述的技術(shù)缺陷，提出了本發(fā)明。

因此，作為本發(fā)明其中一個(gè)方面，本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種銅表面疏水改性的一體化方法。