一種疏水陶瓷表面的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種疏水陶瓷表面的制備方法，包括：步驟1，將待處理的陶瓷表面清洗干凈，烘干備用；步驟2，將硅烷化合物/有機(jī)溶劑的混合溶液的PH值調(diào)節(jié)到8.0-9.0之間，以得到第一溶液。步驟3，將經(jīng)所述步驟1處理后的所述陶瓷置于所述第一溶液中，并超聲處理第一預(yù)定時(shí)間。步驟4，向所述第一溶液中加入金屬粉末、以及水和丙酮的混合溶劑，并超聲處理第二預(yù)定時(shí)間。步驟5，從所述第一溶液中取出所述陶瓷，從而得到疏水陶瓷。發(fā)明投入設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，工藝簡(jiǎn)單，可重復(fù)性能好，生產(chǎn)周期可以控制在數(shù)分鐘內(nèi)，生產(chǎn)效率高，適合規(guī)?；a(chǎn)。
【專利說(shuō)明】一種疏水陶瓷表面的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及疏水陶瓷領(lǐng)域，特別是涉及一種疏水陶瓷表面的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的進(jìn)步，人們對(duì)陶瓷性能的要求越來(lái)越高，開(kāi)發(fā)的制備具有特殊性能的陶瓷材料成為新的科研熱點(diǎn)。對(duì)陶瓷材料進(jìn)行表面疏水化改性，在節(jié)能，環(huán)保，提高人們生活質(zhì)量上有著積極的意義。 [0003]降低陶瓷材料表面自由能和增加材料表面微觀粗糙度是提高材料表面疏水性能的重要途徑。已有報(bào)道的陶瓷材料表面疏水化處理方法有:低表面能物質(zhì)的表面修飾，摻雜法，模板法，刻蝕法，溶I父-凝I父(sol-gel)法，氣相沉積法，由納米娃、TiO2等構(gòu)成疏水性表面等。部分現(xiàn)有的技術(shù)常常從陶瓷材料本身輸水性能入手制備疏水陶瓷，或者需要重新設(shè)計(jì)、制備疏水涂層，導(dǎo)致了成本高，工藝復(fù)雜，難推廣等不足。尤其是大部分方法對(duì)于異型陶瓷表面,難以實(shí)現(xiàn)疏水性質(zhì)的均一性和完整性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種不需要昂貴的設(shè)備投入、無(wú)需復(fù)雜的物理化學(xué)處理、生產(chǎn)周期短、成本低、可控性好、容易實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)的疏水陶瓷表面的制備方法。
[0005]作為本發(fā)明的一方面，提供了一種疏水陶瓷表面的制備方法，包括:
[0006]步驟1，將待處理的陶瓷表面清洗干凈，烘干備用；
[0007]步驟2，將硅烷化合物/有機(jī)溶劑的混合溶液的PH值調(diào)節(jié)到8.0-9.0之間，以得到第一溶液；優(yōu)選地，所述硅烷化合物為氯硅烷、氟代氯硅烷、硅氧烷化合物或其聚合物；優(yōu)選地，所述有機(jī)溶劑為甲苯。
[0008]步驟3，將經(jīng)所述步驟I處理后的所述陶瓷置于所述第一溶液中，并超聲處理第一預(yù)定時(shí)間；優(yōu)選地，所述第一預(yù)定時(shí)間為1-30分鐘，優(yōu)選為5分鐘。
[0009]步驟4，向所述第一溶液中加入金屬粉末、以及水和丙酮的混合溶劑，并超聲處理第二預(yù)定時(shí)間；優(yōu)選地，所述金屬粉末為鐵粉、鋁粉或鋅粉等。優(yōu)選地，所述第二預(yù)定時(shí)間為3-30分鐘，優(yōu)選為5分鐘。
[0010]步驟5，從所述第一溶液中取出所述陶瓷，從而得到疏水陶瓷。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述步驟2中，采用有機(jī)堿將硅烷化合物/有機(jī)溶劑的混合溶液的PH值調(diào)節(jié)到8.0-9.0之間。優(yōu)選地，所述有機(jī)堿為三乙胺。
[0012]優(yōu)選地，所述制備方法還包括:采用H2S04/H202對(duì)所述陶瓷進(jìn)行活化處理。優(yōu)選地，所述H2S04/H202 的體積比為 n:m，其中，30vol.%<n<70vol.%, 30vol.%<m<70vol.%，特別地，所^ H2S04/H202 的體積比為 70:30。
[0013]本發(fā)明從修飾陶瓷制品表面著手，操作簡(jiǎn)單，不需要昂貴的設(shè)備投入，無(wú)需復(fù)雜的物理化學(xué)處理，生產(chǎn)周期短(可控在數(shù)分鐘內(nèi))，成本低，可控性好，容易實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。該方法適用于絕大部分陶瓷表面。制備的陶瓷表面疏水性能具有化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸、堿，耐有機(jī)溶劑，耐200°C以下的高溫等特點(diǎn)。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的有益效果如下:
[0015]本發(fā)明采用地表面能的硅烷或氟代硅烷化合物與超聲技術(shù)相結(jié)合，制備了具有疏水表面的陶瓷材料。該發(fā)明投入設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，工藝簡(jiǎn)單，可重復(fù)性能好，生產(chǎn)周期可以控制在數(shù)分鐘內(nèi)，生產(chǎn)效率高，適合規(guī)?；a(chǎn)。制備的陶瓷表面疏水性能穩(wěn)定性好，耐一般摩擦，耐酸堿，耐有機(jī)溶劑，耐200度以下的高溫。尤其地，對(duì)于異型不規(guī)則陶瓷制品，可以制備出疏水性能均一的表面。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是將水滴在未經(jīng)處理的坩堝蓋的外表面(左)和經(jīng)本發(fā)明處理后的坩堝蓋的外表面(右)形成的液滴效果對(duì)照?qǐng)D。
[0017]圖2將水滴在未經(jīng)處理的坩堝蓋的內(nèi)表面(左)和經(jīng)本發(fā)明處理后的坩堝蓋的內(nèi)表面(右)形成的液滴效果對(duì)照?qǐng)D。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面以對(duì)坩堝蓋的表面處理為例，對(duì)本發(fā)明中的制備方法進(jìn)行示例性說(shuō)明。
[0019]實(shí)施例一
[0020]將坩堝蓋用水洗凈，在干燥箱中烘干冷卻至室溫備用。
[0021]用適量的三乙胺把40ml的甲苯溶液的PH值調(diào)節(jié)到9.0。接著將50 ii L的十八烷基三氯硅烷滴加到上述溶液中，超聲(頻率為25kHz)分散，在超聲振蕩的條件下把坩堝蓋放入上述溶液中浸潰5分鐘。將兩滴蒸餾水滴加到2mL丙酮溶液中配成混合溶液，把該混合溶液滴加到上述溶液中，并加入0.05g鋅粉，繼續(xù)超聲振蕩5分鐘。從上述溶液中，取出坩堝蓋，用乙醇，丙酮，蒸餾水洗凈，制得具有疏水表面的坩堝蓋。
[0022]坩堝蓋經(jīng)本發(fā)明處理后，水滴在坩堝蓋處理前后形成的液滴效果如附圖1和2所示?？梢悦黠@的觀察到，經(jīng)本發(fā)明方法處理后，坩堝蓋表面的疏水性能明顯。制備的陶瓷表面疏水性能具有化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸(HCl )，堿(NaOH)，耐有機(jī)溶劑，耐一般摩擦，耐200°C以下的聞溫等特點(diǎn)。
[0023]實(shí)施例二
[0024]將坩堝蓋用水洗凈，在干燥箱中烘干冷卻至室溫備用。
[0025]用適量的三乙胺把40ml的乙醇溶液的PH值調(diào)節(jié)到10.0。接著將40 y L的十八烷基三氯硅烷滴加到上述溶液中，超聲(頻率為25kHz)分散，在超聲振蕩的條件下把坩堝蓋放入上述溶液中浸潰3分鐘。將兩滴蒸餾水滴加到2mL丙酮溶液中配成混合溶液，把該混合溶液滴加到上述溶液中，并加入0.05g鋁粉，繼續(xù)超聲振蕩5分鐘。
[0026]從上述溶液中，取出坩堝蓋，用乙醇，丙酮，蒸餾水洗凈，制得具有疏水表面的坩堝
至Jhl o
[0027]經(jīng)本發(fā)明方法處理后，坩堝蓋表面的疏水性能明顯。制備的坩堝蓋表面疏水性能具有化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸(HC1)， 堿(NaOH)，耐有機(jī)溶劑，耐一般摩擦，耐200°C以下的高溫等特點(diǎn)。
[0028]實(shí)施例三[0029]將坩堝蓋用水洗凈，在干燥箱中烘干冷卻至室溫備用。
[0030]用適量的三乙胺把40ml的甲苯和乙醇的混合溶液(體積比1:1)的PH值調(diào)節(jié)到9.0。接著將40 μ L的十八烷基三氯硅烷滴加到上述溶液中，超聲(頻率為25kHz)分散，在超聲振蕩的條件下把坩堝蓋放入上述溶液中浸潰5分鐘。將兩滴蒸餾水滴加到2mL丙酮溶液中配成混合溶液,把該混合溶液滴加到上述溶液中，并加入0.05g鋅粉，繼續(xù)超聲振蕩5分鐘。從上述溶液中，取出坩堝蓋，用乙醇，丙酮，蒸餾水洗凈，制得具有疏水表面的坩堝蓋。
[0031]經(jīng)本發(fā)明方法處理后，坩堝蓋表面的疏水性能明顯。制備的坩堝蓋表面疏水性能具有化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸(HC1)，堿(NaOH)，耐有機(jī)溶劑，耐一般摩擦，耐200°C以下的高溫等特點(diǎn)。
[0032]實(shí)施例四
[0033]將坩堝蓋用水洗凈，在干燥箱中烘干冷卻至室溫備用。
[0034]用適量的三乙胺把40ml的甲苯和乙醇的混合溶液(體積比1:1)的PH值調(diào)節(jié)到
9.0。接著將40 μ L的1Η，1Η, 2Η, 2Η-全氟癸基二甲基三氯硅烷滴加到上述溶液中，超聲(頻率為25kHz)分散，在超聲振蕩的條件下把坩堝蓋放入上述溶液中浸潰5分鐘。將兩滴蒸餾水滴加到2mL丙酮溶液中配成混合溶液，把該混合溶液滴加到上述溶液中，并加入0.05g鋅粉，繼續(xù)超聲振蕩5分鐘。從上述溶液中，取出坩堝蓋，用乙醇，丙酮，蒸餾水洗凈，制得具有疏水表面的坩堝蓋。
[0035]經(jīng)本發(fā)明方法處 理后，坩堝蓋表面的疏水性能明顯。制備的坩堝蓋表面疏水性能具有化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸(HC1)，堿(NaOH)，耐有機(jī)溶劑，耐一般摩擦，耐200°C以下的高溫等特點(diǎn)。
[0036]實(shí)施例五
[0037]將一片鋁合金表面用水洗凈，在干燥箱中烘干冷卻至室溫備用。
[0038]用適量的三乙胺把40ml的甲苯溶液的PH值調(diào)節(jié)到8.0-9.0。接著將20-400 μ L的十八烷基三氯硅烷滴加到上述溶液中，超聲(頻率為25kHz)分散，在超聲振蕩的條件下把干燥后的鋁合金片蓋放入上述溶液中浸潰5分鐘。將兩滴蒸餾水滴加到2mL丙酮溶液中配成混合溶液，把該混合溶液滴加到上述溶液中，并加入0.1g鋁粉，繼續(xù)超聲振蕩5分鐘。從上述溶液中，取出鋁合金片，用乙醇，丙酮，蒸餾水洗凈，制得具有疏水表面的鋁合金片。
[0039]經(jīng)本發(fā)明方法處理后，鋁合金片表面的疏水性能明顯。制備的鋁合金片表面疏水性能具有化學(xué)穩(wěn)定性好，耐一般摩擦，耐200°C以下的高溫等特點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種疏水陶瓷表面的制備方法，其特征在于，包括: 步驟1，將待處理的陶瓷表面清洗干凈，烘干備用； 步驟2，將硅烷化合物/有機(jī)溶劑的混合溶液的PH值調(diào)節(jié)到8.0-9.0之間，以得到第一溶液； 步驟3，將經(jīng)所述步驟I活化處理后的所述陶瓷置于所述第一溶液中，并超聲處理第一預(yù)定時(shí)間； 步驟4，向所述第一溶液中加入金屬粉末、以及水和丙酮的混合溶劑，并超聲處理第二預(yù)定時(shí)間； 步驟5，從所述第一溶液中取出所述陶瓷，從而得到超疏水陶瓷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括:采用H2SO4/H2O2對(duì)所述陶瓷進(jìn)行活化處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述H2S04/H202的體積比為n:m，其Φ, 30vol.%<n<70vol.%，30vol.%<m<70vol.%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述硅烷化合物為氯硅烷、氟代氯硅烷、硅氧烷化合物或其聚合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑為甲苯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述金屬粉末為鐵粉、鋁粉或鋅粉。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟2中，采用有機(jī)堿將硅烷化合物/有機(jī)溶劑的混合溶液的PH值調(diào)節(jié)到8.0-9.0之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)堿為三乙胺。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第一預(yù)定時(shí)間為1-30分鐘，優(yōu)選地為5分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第二預(yù)定時(shí)間為3-30分鐘，優(yōu)選地為5分鐘。
【文檔編號(hào)】C04B41/88GK103755391SQ201410038229
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】崔月華, 曹良成 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院