制備地?zé)崴栏拦付趸伡{米管陣列和疏水涂層方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了制備地?zé)崴栏拦付趸伡{米管陣列和疏水涂層方法，它包括以下具體步驟：（1）將鈦或鈦合金基底進(jìn)行預(yù)處理，清洗干凈備用；（2）在經(jīng)預(yù)處理的鈦或鈦合金基底表面采用電解液運(yùn)用2次陽(yáng)極氧化的方法制備TiO2納米管結(jié)構(gòu)；（3）在鈦或鈦合金基底表面的TiO2納米管結(jié)構(gòu)上制備十七氟癸基三異丙氧基硅烷超疏水薄膜涂層或疏水性微納米二氧化硅十七氟癸基三異丙氧基硅烷薄膜涂層。采用本方法生成的二氧化鈦納米管硬度更高；采用2次陽(yáng)極氧化法使生成的二氧化鈦納米管規(guī)整度更高。
【專利說(shuō)明】制備地?zé)崴栏拦付趸伡{米管陣列和疏水涂層方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在純鈦與鈦合金表面制備二氧化鈦納米管陣列和疏水涂層的方法，特別涉及在二氧化鈦納米管陣列表面制備十七氟癸基三異丙氧基硅烷超疏水薄膜和疏水性微納米二氧化硅十七氟癸基三異丙氧基硅烷薄膜的方法，用于干熱巖地?zé)崴?、一般地?zé)崴蛴吞锏責(zé)崴姆栏拦浮?br> 【背景技術(shù)】
[0002]地?zé)崮苁且环N兼有熱源、水資源和礦物資源等多種功能的特殊資源，其開發(fā)利用價(jià)值極高。但是地?zé)崴?，包括干熱巖地?zé)崴⒁话愕責(zé)崴蛴吞锏責(zé)崴鹊母g和結(jié)垢問(wèn)題一直阻礙著地?zé)崮艿母咝Ю?。地?zé)崴型瑫r(shí)存在結(jié)垢型組分和腐蝕型組分，所以要對(duì)防腐和防垢進(jìn)行綜合考慮。研究表明，具有低表面能的材料可以減輕污染物的黏附。因此，運(yùn)用表面工程技術(shù)對(duì)表面進(jìn)行改性，降低其表面能，可以減小其對(duì)污垢的附著力。致密的涂層還可以阻隔地?zé)崴c基底發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到防腐和防垢的雙重效果。但制備的涂層與基底結(jié)合力不強(qiáng)問(wèn)題一直沒(méi)能很好解決，制約著涂層在防腐防垢中發(fā)揮效用。
[0003]若采用鈦或鈦合金制備二氧化鈦納米管陣列涂層應(yīng)用于地?zé)崴姆栏拦?，因納米管直接由金屬基底生成，因此，可以較好地解決涂層與基底的結(jié)合力問(wèn)題。同時(shí)，通過(guò)控制制備工藝制得不同微結(jié)構(gòu)的涂層，便于進(jìn)一步修飾制得(超)疏水或超疏油涂層，以滿足地?zé)崴栏拦腹δ軐?duì)涂層材料性能提出的各種要求。在鈦或鈦合金基底上制備二氧化鈦納米管陣列功能涂層的方法多種，其中，陽(yáng)極氧化法制備二氧化鈦納米管涂層所需溫度低、時(shí)間短，過(guò)程不需要昂貴的設(shè)備、操作簡(jiǎn)單，該方法生成的涂層結(jié)構(gòu)規(guī)整度高，粗糙度可控。因此，有研究者應(yīng)用I次或2次陽(yáng)極氧化法在鈦和鈦合金等金屬基底上制備TiO2功能涂層用于太陽(yáng)能電池、光催化、各種傳感器、玻璃車窗防霧、金屬防腐等。例如:采用I次陽(yáng)極氧化工藝的中國(guó)專利 200510023531.3,200510125502.8,200710018676.3,200910221165.0、201210094222.5 等，采用 2 `次陽(yáng)極氧化工藝的中國(guó)專利 200910117460.1,201010144734.9、201010150192.6,201010233899.3,201010573424.9,201010213927.5,201110138088.X、201110137951.X,201110137838.1,201110253101.6,201210138713.5,201210454483.3、201210488574.9,201210074158.4 等。此外還有一些論文，包括:Wang 等(WANG Xuelai,CHEN Rui, ZHENG Jun, NIE Pan, XI E Hao, ZHAO Xiujian, Two-Step Anodization ofMultilayer Ti02 Nanotube and Its Photocatalytic Activity under UV Light,Journalof Wuhan University of Technology-Mater.Sc1.Ed., 2012, 27 (5):866_870)、羅華明等(羅華明，劉志勇，白傳易，魯玉明，蔡傳兵，基于二氧化鈦納米管的染料敏化電池光陽(yáng)極研究，無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào)，2013，28 (5):521-526)、耿柳等(耿種，嚴(yán)清峰，王曉青，沈德忠，陽(yáng)極氧化法制備Ti02有序多孔薄膜，人工晶體學(xué)報(bào)，2013，42 (5):794_798)、李運(yùn)林等(李運(yùn)林，張超，周蕾，周明華，兩步陽(yáng)極氧化制備Ti02納米管的光電催化產(chǎn)氫性能研究，水資源與水工程學(xué)報(bào)，2013，24 (I):64-68) ο
[0004]中國(guó)專利200910117460.1以NaOH或NaSO4溶液為電解液，石墨片為陰極，對(duì)鈦或鈦合金進(jìn)行I次陽(yáng)極氧化處理，得到微米結(jié)構(gòu)粗糙化的表面，再通過(guò)第2次陽(yáng)極氧化在微米結(jié)構(gòu)表面形成一層二氧化鈦納米管陣列膜，后經(jīng)過(guò)全氟硅(氧)烷修飾，得到超雙疏表面，其靜態(tài)接觸角大于155°。中國(guó)專利201010144734.9在鈦基底上采用2次陽(yáng)極氧化法制得了管間獨(dú)立、有序的二氧化鈦納米管陣列，以應(yīng)用于光催化、潔凈能源等領(lǐng)域。中國(guó)專利201010150192.6在鈦板上采用2次陽(yáng)極氧化法制備了一種二氧化鈦聚苯胺復(fù)合納米管陣列，可用于光催化與低成本太陽(yáng)能電池的構(gòu)筑等方面。中國(guó)專利201010233899.3采用2次陽(yáng)極氧化法實(shí)現(xiàn)了二氧化鈦納米管薄膜從基體鈦片上的剝離，制備太陽(yáng)能電池。中國(guó)專利201010573424.9在鈦基底上采用2次陽(yáng)極氧化法制備了氮、釓共摻雜二氧化鈦納米管陣列，有效增強(qiáng)二氧化鈦在可見(jiàn)光區(qū)范圍的光譜響應(yīng)。中國(guó)專利201010213927.5在鈦基底上采用2次陽(yáng)極氧化法制備了一種具有多級(jí)孔結(jié)構(gòu)的二氧化鈦層，希望用于骨科、牙科或整形外科領(lǐng)域醫(yī)用鈦金屬的表面改性。中國(guó)專利201110138088.X在鈦片上采用2次陽(yáng)極氧化法制備了管徑均勻、表面平坦的二氧化鈦納米管結(jié)構(gòu)，具有更好的光電特性。中國(guó)專利201110137951.X對(duì)鈦片采用2次陽(yáng)極氧化法在含DMSO的電解液中制備了二氧化鈦納米管，可以明顯改善現(xiàn)有納米管的壁厚和長(zhǎng)徑比。中國(guó)專利201110137838.1對(duì)鈦片采用2次陽(yáng)極氧化法制備了 TiO2納米管，經(jīng)過(guò)高溫退火處理并沉積貴金屬粒子Pt和Pd得到了氫氣傳感器，提高了對(duì)H2的靈敏性。中國(guó)專利201110253101.6在基材上采用2次陽(yáng)極氧化法制備了一種雙色陽(yáng)極鈦膜。中國(guó)專利201210138713.5在鈦片上采用2次陽(yáng)極氧化法制備了大面積表面光滑無(wú)裂縫的二氧化鈦納米管陣列。中國(guó)專利201210454483.3在鈦片上采用2次陽(yáng)極氧化法制備成Ag和CdS納米粒子共修飾的二氧化鈦納米管陣列，可以擴(kuò)展TiO2在可見(jiàn)光區(qū)的吸收范圍并且降低電子空穴對(duì)的復(fù)合率。中國(guó)專利201210488574.9在鈦基底上采用2次陽(yáng)極氧化法制備了一種用于場(chǎng)發(fā)射的二氧化鈦納米尖陣列薄膜，場(chǎng)發(fā)射性能明顯提高。中國(guó)專利201210074158.4對(duì)鈦片采用2次陽(yáng)極氧化法制得了通透的二氧化鈦納米管陣列自支撐薄膜，構(gòu)筑了光響應(yīng)性的人工離子通道。Choi等(Jinsub Choi, RalfB.ffehrspohn, Jaeyoung Lee, Ulrich Goscle5 Anodization of nanoimprinted titanium:acomparison with formation of porous alumina, Electrochimica Acta，2004，49:2645 -2652)研究了陽(yáng)極氧化 法制備多孔鋁層和多孔鈦層的特點(diǎn)及成長(zhǎng)機(jī)理。Liu等(YingLiu, Daoai Wang, Lixin Cao, Shougang Chen,Structural engineering of highly orderedTiO2 nanotube array by periodic anodization of titanium, ElectrochemistryCommunications, 2012, 23:68 - 71)采用脈沖電壓制備了多層規(guī)整結(jié)構(gòu)的TiO2納米管陣列。Mor 等(Mor, G.K., Varghese, 0.K., Paulose, M., Grimes, C.A., Transparent highlyordered TiO2 nanotube arrays via anodization of titanium thin films, AdvancedFunctional Materials, 2005，15，8:1291-1296.)在輻射頻率濺射沉積的鈦膜上采用陽(yáng)極氧化方法制備了透明的規(guī)整TiO2納米管陣列。Wang等(WANG Xuelai7CHEN Rui7ZHENG Jun,NIE Pan, XI E Hao, ZHAO Xiujian,Two-Step Anodization of Multilayer Ti02 Nanotubeand Its Photocatalytic Activity under UV Light, Journal of Wuhan University ofTechnology-Mater.Sc1.Ed.，2012，27 (5):866-870)應(yīng)用 2 次陽(yáng)極氧化法制備 TiO2 納米管用于紫外光催化研究。羅華明等(羅華明，劉志勇，白傳易，魯玉明，蔡傳兵，基于二氧化鈦納米管的染料敏化電池光陽(yáng)極研究，無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào)，2013，28 (5):521-526)在鈦箔上采用2次陽(yáng)極氧化法生長(zhǎng)出高度有序的TiO2納米管薄膜用于制備染料敏化光陽(yáng)極。耿柳等(2013)應(yīng)用陽(yáng)極氧化法制備了 Ti02有序多孔薄膜。李運(yùn)林等(李運(yùn)林，張超，周蕾，周明華，兩步陽(yáng)極氧化制備TiO2納米管的光電催化產(chǎn)氫性能研究，水資源與水工程學(xué)報(bào)，2013，24 (I):64-68)采用2次陽(yáng)極氧化法制備TiO2納米管用于光電催化制氫。
[0005]但是，由于開發(fā)研究目的等方面的不同，上述工作均沒(méi)有考慮使采用陽(yáng)極氧化法制得的TiO2涂層具有抑制地?zé)崮芾玫冗^(guò)程中形成的污垢的功能要求，在制備工藝技術(shù)、涂層的性能、推廣應(yīng)用等方面均具有一定的局限性。例如:中國(guó)專利201210094222.5和200510023531.3，采用I次陽(yáng)極氧化法制備TiO2涂層，涂層的均勻性和有序度不高。中國(guó)專利201110138088.X僅采用2次陽(yáng)極氧化工藝技術(shù)對(duì)鈦材進(jìn)行處理而未考慮采用其他技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的表面修飾，較強(qiáng)的親水性將加速地?zé)崴慕?rùn)及污垢在表面的沉積。中國(guó)專利200910117460.1，采用旋涂或氣相沉積法將全氟硅烷或全氟硅氧烷修飾到2次陽(yáng)極氧化制得的二氧化鈦納米管表面，這些方法工藝較復(fù)雜、成本較高，不利于應(yīng)用和推廣。目前國(guó)內(nèi)外尚未見(jiàn)到考慮地?zé)崴母g和結(jié)垢特性，將陽(yáng)極氧化法，尤其是2次陽(yáng)極氧化法應(yīng)用于地?zé)崴栏拦竿繉硬牧现苽涞确矫娴娜魏挝墨I(xiàn)報(bào)導(dǎo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)的不足，提供一種在純鈦或者鈦合金基底上制備在干熱巖地?zé)崴?、一般地?zé)崴蛴吞锏責(zé)崴冉橘|(zhì)中具有良好的防腐防垢效果的硬度更高、規(guī)整度更好、均勻致密，并且與基底結(jié)合更強(qiáng)的制備地?zé)崴栏拦付趸伡{米管陣列和疏水涂層方法。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下具體的步驟:
[0008]本發(fā)明的制備地?zé)崴栏拦付趸伡{米管陣列和疏水涂層方法，它包括以下具體步驟:
[0009]( 1)將鈦或鈦合金基底進(jìn)行預(yù)處理，清洗干凈備用；
[0010](2)在經(jīng)預(yù)處理的鈦或鈦合金基底表面采用電解液運(yùn)用2次陽(yáng)極氧化的方法制備TiO2納米管結(jié)構(gòu)；
[0011](3)在鈦或鈦合金基底表面的TiO2納米管結(jié)構(gòu)上制備十七氟癸基三異丙氧基硅烷超疏水薄膜涂層或疏水性微納米二氧化硅十七氟癸基三異丙氧基硅烷薄膜涂層。
[0012]和已有的方法相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:由于2次陽(yáng)極氧化用電解質(zhì)溶液中添加了一定量的醋酸，生成的二氧化鈦納米管硬度更高；采用2次陽(yáng)極氧化法使生成的二氧化鈦納米管規(guī)整度更高；采用直接由純鈦或鈦合金基底上生成的規(guī)整結(jié)構(gòu)作為過(guò)渡層，避免了直接在基底上涂覆硅烷制備疏水薄膜時(shí)，酸性溶膠對(duì)金屬基底的腐蝕，以及涂層與基底結(jié)合力差等缺點(diǎn)，從而獲得了較為均勻致密且結(jié)合力更好的疏水薄膜；在規(guī)整二氧化鈦納米管結(jié)構(gòu)上生成的疏水涂層在地?zé)崴蟹栏拦感Ч?；此方法可操作性?qiáng)，工藝及設(shè)備簡(jiǎn)單，易于工業(yè)化。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是制備陽(yáng)極氧化裝置示意圖。
[0014]圖2是對(duì)比例I中未經(jīng)過(guò)2次陽(yáng)極氧化生成的二氧化鈦納米管陣列放大5000X的掃描電鏡圖；[0015]圖3是對(duì)比例2中未經(jīng)過(guò)2次陽(yáng)極氧化生成的二氧化鈦納米管陣列放大5000X的掃描電鏡圖；
[0016]圖4是實(shí)施例1中經(jīng)過(guò)2次陽(yáng)極氧化，但未經(jīng)過(guò)疏水化處理工藝生成的二氧化鈦納米管陣列放大5000X的掃描電鏡圖；
[0017]圖5是實(shí)施例2中經(jīng)過(guò)2次陽(yáng)極氧化，但未經(jīng)過(guò)疏水化處理工藝生成的二氧化鈦納米管陣列放大5000X的掃描電鏡圖；
[0018]圖6a是污垢實(shí)驗(yàn)中樣片SSl浸潰之前的表面形貌圖；
[0019]圖6b是污垢實(shí)驗(yàn)中樣片SSl浸潰240h后的表面形貌圖；
[0020]圖7a是污垢實(shí)驗(yàn)中樣片SS2浸潰之前的表面形貌圖；
[0021]圖7b是污垢實(shí)驗(yàn)中樣片SS2浸潰240h后的表面形貌圖；
[0022]圖8a是污垢實(shí)驗(yàn)中樣片SS3浸潰之前的表面形貌圖；
[0023]圖8b是污垢實(shí)驗(yàn)中樣片SS3浸潰240h后的表面形貌圖；
[0024]圖9a是污垢實(shí)驗(yàn)中樣片SS4浸潰之前的表面形貌圖；
[0025]圖9b是污垢實(shí)驗(yàn)中樣片SS4浸潰240h后的表面形貌圖；
[0026]圖1Oa是污垢實(shí)驗(yàn)中樣片SS5浸潰之前的表面形貌圖；
[0027]圖1Ob是污垢實(shí)驗(yàn)中樣片SS5浸潰240h后的表面形貌圖；
`[0028]圖1la是污垢實(shí)驗(yàn)中樣片SS6浸潰之前的表面形貌圖；
[0029]圖1lb是污垢實(shí)驗(yàn)中樣片SS6浸潰240h后的表面形貌圖；
[0030]圖12是樣片SSl至樣片SS6中生成的二氧化鈦納米管陣列涂覆十七氟癸基三異丙氧基硅烷超疏水薄膜后在地?zé)崴羞M(jìn)行靜態(tài)污垢實(shí)驗(yàn)中樣片質(zhì)量隨浸潰時(shí)間變化曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]以下實(shí)例將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0032]本發(fā)明的制備地?zé)崴栏拦付趸伡{米管陣列和疏水涂層方法，它包括以下具體步驟:(I)將鈦或鈦合金基底進(jìn)行預(yù)處理，清洗干凈備用；(2)在經(jīng)預(yù)處理的鈦或鈦合金基底表面采用電解液運(yùn)用2次陽(yáng)極氧化法制備TiO2納米管結(jié)構(gòu)；(3)在鈦或鈦合金基底表面的TiO2納米管結(jié)構(gòu)上，制備十七氟癸基三異丙氧基硅烷超疏水薄膜涂層或疏水性微納米二氧化硅十七氟癸基三異丙氧基硅烷薄膜涂層。
[0033]所述步驟(1)中的預(yù)處理步驟依次包括基底拋光步驟和清洗步驟；其中所述的拋光步驟包括:(a)依次采用不同目數(shù)的砂輪對(duì)金屬基底表面進(jìn)行打磨，打磨時(shí)不斷轉(zhuǎn)換打磨方向且要用力均勻，直至達(dá)到所需的光潔度；(b)然后在羊毛氈上涂覆拋光膏，對(duì)金屬基底進(jìn)行拋光，拋光后的表面粗糙度Ra〈0.2 μ m ;所述的清洗步驟包括:Ca)用含有5_20g/L氫氧化鈉和l-10g/L硅酸鈉的混合堿洗液對(duì)拋光后的基底進(jìn)行超聲堿洗，超聲清洗溫度為50-70°C，超聲清洗時(shí)間為5-20min，然后用自來(lái)水清洗干凈；(b)依次用質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于99.5%的無(wú)水乙醇和去離子水對(duì)上述堿洗后的基底進(jìn)行超聲清洗，超聲清洗溫度為50-70 0C，超聲清洗時(shí)間總共為15-30min，然后將基底吹干。
[0034]所述的步驟(2)的具體步驟包括:(a)將經(jīng)預(yù)處理的鈦或鈦合金基底浸潰在I次電解液中與對(duì)電極相對(duì)放置并通電進(jìn)行第一次陽(yáng)極氧化，制備二氧化鈦納米管結(jié)構(gòu)，I次電解液溶質(zhì)為氫氟酸和冰醋酸，溶劑為去離子水，按照質(zhì)量百分比，氫氟酸的含量為0.1%~5%，冰醋酸的含量為0.1%~0.5%，余量為溶劑；(b)然后制備有二氧化鈦納米管結(jié)構(gòu)的鈦或鈦合金基底進(jìn)行超聲處理；超聲處理所用溶液為去離子水或者乙醇，超聲處理時(shí)間2-20min，超聲處理溫度為50_70°C; (c)將超聲處理后的鈦或鈦合金基底采用2次電解液進(jìn)行2次陽(yáng)極氧化；2次電解液溶質(zhì)為氫氟酸和冰醋酸，溶劑為去離子水，按照質(zhì)量百分比，氫氟酸的含量為0.1%~5%，冰醋酸的含量為0.1%~0.5%，余量為溶劑；(d)進(jìn)行熱處理。
[0035]I次和2次陽(yáng)極氧化過(guò)程中，對(duì)電極選取鉬電極或甘汞電極，陽(yáng)極氧化電壓為5-50V，陽(yáng)極氧化溫度為15-50°C，陽(yáng)極氧化時(shí)間為10-500min。
[0036]所述的熱處理升溫速率為1_3°C /min。升溫速率小于此區(qū)間，則升溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，效率低，升溫速率大于此區(qū)間，則影響馬弗爐使用壽命。保溫時(shí)間為l_3h。
[0037]所述的步驟(3)中制備十七氟癸基三異丙氧基硅烷超疏水薄膜涂層采用浸潰法:浸潰法為將經(jīng)過(guò)步驟(2)處理后的基底在沉積液中進(jìn)行浸潰，然后自然干燥，最后在馬弗爐中進(jìn)行熱處理并保溫，所述的浸潰時(shí)間為5_20h，自然干燥時(shí)間為1-3天，熱處理的燒結(jié)溫度為100-600°C，所述的沉積液中所含溶質(zhì)為十七氟癸基三異丙氧基硅烷和鹽酸，溶劑為醇類(通常采用異丙醇)，按照質(zhì)量百分比，十七氟癸基三異丙氧基硅烷的含量為0.01%~2%，鹽酸的含量為0.001%~1%，余量為溶劑。
[0038]所述的步驟(3)中制備疏水性微納米二氧化硅十七氟癸基三異丙氧基硅烷薄膜涂層采用溶膠-凝膠法，溶膠-凝膠法為將經(jīng)過(guò)步驟(2)處理后的基底在疏水溶膠中進(jìn)行提拉成膜，然后自然干燥，最后在馬弗爐中進(jìn)行熱處理并保溫，自然干燥時(shí)間為1-3天，熱處理的燒結(jié)溫度為100-600°C，熱處理的升溫速率為1_3°C /min (升溫速率小于此區(qū)間，則升溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，效率低，升溫速率大于此區(qū)間，則影響馬弗爐使用壽命)，疏水溶膠中正硅酸乙酯、無(wú)水乙醇、去離子水、濃鹽酸、十七氟癸基三異丙氧基硅烷的摩爾比為I: (4-50): (1-10) :0.01: (0.01-1)，二甲基甲酰胺占疏水溶膠總體積分?jǐn)?shù)5_15%。
[0039]所述的提拉成膜制膜的浸潰時(shí)間為3-10min，提拉速度為0.5-2mm/s，停留時(shí)間為10-30min，提拉次數(shù)為3-6次。
[0040]圖1為本發(fā)明方法采用的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖1中I為鐵架臺(tái)，2為溫度計(jì)，3為鈦片，4為鉬片，5為攪拌器，6為電源。
[0041]對(duì)比例1-2
[0042]對(duì)比例I和2未經(jīng)過(guò)二次陽(yáng)極氧化，操作步驟為:(I)將鈦或鈦合金基底進(jìn)行預(yù)處理，清洗干凈備用；(2)取300ml電解液，施加陽(yáng)極電壓進(jìn)行I次陽(yáng)極氧化。I次電解液溶質(zhì)為氫氟酸和冰醋酸，溶劑為去離子水，按照質(zhì)量百分比，氫氟酸的含量為0.1%~5%，冰醋酸的含量為0.1%~0.5%,余量為溶劑；取出樣片用去尚子水沖洗、干燥。電解液的組成和實(shí)驗(yàn)操作條件詳見(jiàn)表1。(3)對(duì)比例I中經(jīng)過(guò)I次陽(yáng)極氧化的基底在沉積液中進(jìn)行浸潰，然后自然干燥，最后在馬弗爐中進(jìn)行熱處理并保溫，所述的浸潰時(shí)間為10h，自然干燥時(shí)間為2天，熱處理的燒結(jié)溫度為400°C，所述的沉積液中所含溶質(zhì)為十七氟癸基三異丙氧基硅烷和鹽酸，溶劑為異丙醇，按照質(zhì)量百分比，十七氟癸基三異丙氧基硅烷的含量為0.2%，鹽酸的含量為0.05%，余量為溶劑。對(duì)比例2中經(jīng)過(guò)I次陽(yáng)極氧化的基底在疏水溶膠中進(jìn)行提拉成膜，然后自然干燥，最后在馬弗爐中進(jìn)行熱處理并保溫，自然干燥時(shí)間為2天，熱處理的燒結(jié)溫度為600°C，熱處理的升溫速率為2V /min，疏水溶膠中正硅酸乙酯、無(wú)水乙醇、去離子水、濃鹽酸、十七氟癸基三異丙氧基硅烷的摩爾比為1:15:6:0.01:0.05，二甲基甲酰胺占疏水溶膠總體積分?jǐn)?shù)10%。
[0043]表1
[0044]
【權(quán)利要求】
1.制備地?zé)崴栏拦付趸伡{米管陣列和疏水涂層方法，其特征在于它包括以下具體步驟: (1)將鈦或鈦合金基底進(jìn)行預(yù)處理，清洗干凈備用； (2)在經(jīng)預(yù)處理的鈦或鈦合金基底表面采用電解液運(yùn)用2次陽(yáng)極氧化的方法制備TiO2納米管結(jié)構(gòu)； (3)在鈦或鈦合金基底表面的TiO2納米管結(jié)構(gòu)上制備十七氟癸基三異丙氧基硅烷超疏水薄膜涂層或疏水性微納米二氧化硅十七氟癸基三異丙氧基硅烷薄膜涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備地?zé)崴栏拦付趸伡{米管陣列和疏水涂層方法，其特征在于:所述的步驟(2)的步驟包括:(a)將經(jīng)預(yù)處理的鈦或鈦合金基底浸潰在I次電解液中與對(duì)電極相對(duì)放置并通電進(jìn)行第一次陽(yáng)極氧化，制備二氧化鈦納米管結(jié)構(gòu)，I次電解液溶質(zhì)為氫氟酸和冰醋酸，溶劑為去離子水，按照質(zhì)量百分比，氫氟酸的含量為0.1%~5%，冰醋酸的含量為0.1%~0.5%，余量為溶劑；(b)然后制備有二氧化鈦納米管結(jié)構(gòu)的鈦或鈦合金基底進(jìn)行超聲處理；超聲處理所用溶液為去離子水或者乙醇，超聲處理時(shí)間2-20min，超聲處理溫度為50_70°C; (c)將超聲處理后的鈦或鈦合金基底采用2次電解液進(jìn)行2次陽(yáng)極氧化；2次電解液溶質(zhì)為氫氟酸和冰醋酸，溶劑為去離子水，按照質(zhì)量百分比，氫氟酸的含量為0.1%~5%，冰醋酸的含量為0.1%~0.5%，余量為溶劑；(d)進(jìn)行熱處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備地?zé)崴栏拦付趸伡{米管陣列和疏水涂層方法，其特征在于:1次和2次陽(yáng)極氧化過(guò)程中，對(duì)電極選取鉬電極或甘汞電極，陽(yáng)極氧化電壓為5-50V，陽(yáng)極氧化溫度為15-50°C，陽(yáng)極氧化時(shí)間為10-500min。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制備地?zé)崴栏拦付趸伡{米管陣列和疏水涂層方法，其特征在于:所述的熱處理升溫速率為1_3°C /min，保溫時(shí)間為l_3h。
5.根據(jù) 權(quán)利要求1-3之一的所述的制備地?zé)崴栏拦付趸伡{米管陣列和疏水涂層方法，其特征在于:所述的步驟(3)中制備十七氟癸基三異丙氧基硅烷超疏水薄膜涂層采用浸潰法:浸潰法為將經(jīng)過(guò)步驟(2)處理后的基底在沉積液中進(jìn)行浸潰，然后自然干燥，最后在馬弗爐中進(jìn)行熱處理并保溫，浸潰時(shí)間為5-20h，自然干燥時(shí)間為1-3天，熱處理的燒結(jié)溫度為100-600°C，所述的沉積液中所含溶質(zhì)為十七氟癸基三異丙氧基硅烷和鹽酸，溶劑為醇類，按照質(zhì)量百分比，十七氟癸基三異丙氧基硅烷的含量為0.01%~2%，鹽酸的含量為0.001%~1%，余量為溶劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一的所述的制備地?zé)崴栏拦付趸伡{米管陣列和疏水涂層方法，其特征在于:所述的步驟(3)中制備疏水性微納米二氧化硅十七氟癸基三異丙氧基硅烷薄膜涂層采用溶膠-凝膠法，溶膠-凝膠法為將經(jīng)過(guò)步驟(2)處理后的基底在疏水溶膠中進(jìn)行提拉成膜，然后自然干燥，最后在馬弗爐中進(jìn)行熱處理并保溫，自然干燥時(shí)間為1-3天，熱處理的燒結(jié)溫度為100-600°C，熱處理的升溫速率為1_3°C /min，疏水溶膠中正硅酸乙酯、無(wú)水乙醇、去離子水、濃鹽酸、十七氟癸基三異丙氧基硅烷的摩爾比為I: (4-50): (1-10):0.01: (0.01-1)，二甲基甲酰胺占疏水溶膠總體積分?jǐn)?shù)5_15%。
【文檔編號(hào)】B05D5/08GK103849917SQ201410076983
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】劉明言, 張帆 申請(qǐng)人:天津大學(xué)