制备地热水防腐防垢二氧化钛纳米管阵列和疏水涂层方法技术

本发明专利技术公开了制备地热水防腐防垢二氧化钛纳米管阵列和疏水涂层方法，它包括以下具体步骤：（1）将钛或钛合金基底进行预处理，清洗干净备用；（2）在经预处理的钛或钛合金基底表面采用电解液运用2次阳极氧化的方法制备TiO2纳米管结构；（3）在钛或钛合金基底表面的TiO2纳米管结构上制备十七氟癸基三异丙氧基硅烷超疏水薄膜涂层或疏水性微纳米二氧化硅十七氟癸基三异丙氧基硅烷薄膜涂层。采用本方法生成的二氧化钛纳米管硬度更高；采用2次阳极氧化法使生成的二氧化钛纳米管规整度更高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，它包括以下具体步骤：（1）将钛或钛合金基底进行预处理，清洗干净备用；（2）在经预处理的钛或钛合金基底表面采用电解液运用2次阳极氧化的方法制备TiO2纳米管结构；（3）在钛或钛合金基底表面的TiO2纳米管结构上制备十七氟癸基三异丙氧基硅烷超疏水薄膜涂层或疏水性微纳米二氧化硅十七氟癸基三异丙氧基硅烷薄膜涂层。采用本方法生成的二氧化钛纳米管硬度更高；采用2次阳极氧化法使生成的二氧化钛纳米管规整度更高。【专利说明】
本专利技术涉及一种在纯钛与钛合金表面制备二氧化钛纳米管阵列和疏水涂层的方法，特别涉及在二氧化钛纳米管阵列表面制备十七氟癸基三异丙氧基硅烷超疏水薄膜和疏水性微纳米二氧化硅十七氟癸基三异丙氧基硅烷薄膜的方法，用于干热岩地热水、一般地热水或油田地热水的防腐防垢。
技术介绍
地热能是一种兼有热源、水资源和矿物资源等多种功能的特殊资源，其开发利用价值极高。但是地热水，包括干热岩地热水、一般地热水或油田地热水等的腐蚀和结垢问题一直阻碍着地热能的高效利用。地热水中同时存在结垢型组分和腐蚀型组分，所以要对防腐和防垢进行综合考虑。研究表明，具有低表面能的材料可以减轻污染物的黏附。因此，运用表面工程技术对表面进行改性，降低其表面能，可以减小其对污垢的附着力。致密的涂层还可以阻隔地热水与基底发生反应，达到防腐和防垢的双重效果。但制备的涂层与基底结合力不强问题一直没能很好解决，制约着涂层在防腐防垢中发挥效用。若采用钛或钛合金制备二氧化钛纳米管阵列涂层应用于地热水的防腐防垢，因纳米管直接由金属基底生成，因此，可以较好地解决涂层与基底的结合力问题。同时，通过控制制备工艺制得不同微结构的涂层，便于进一步修饰制得(超)疏水或超疏油涂层，以满足地热水防腐防垢功能对涂层材料性能提出的各种要求。在钛或钛合金基底上制备二氧化钛纳米管阵列功能涂层的方法多种，其中，阳极氧化法制备二氧化钛纳米管涂层所需温度低、时间短，过程不需要昂贵的设备、操作简单，该方法生成的涂层结构规整度高，粗糙度可控。因此，有研究者应用I次或2次阳极氧化法在钛和钛合金等金属基底上制备TiO2功能涂层用于太阳能电池、光催化、各种传感器、玻璃车窗防雾、金属防腐等。例如:采用I次阳极氧化工艺的中国专利 200510023531.3,200510125502.8,200710018676.3,200910221165.0、201210094222.5 等，采用 2 `次阳极氧化工艺的中国专利 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。此外还有一些论文，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)、罗华明等(罗华明，刘志勇，白传易，鲁玉明，蔡传兵，基于二氧化钛纳米管的染料敏化电池光阳极研究，无机材料学报，2013，28 (5):521-526)、耿柳等(耿种，严清峰，王晓青，沈德忠，阳极氧化法制备Ti02有序多孔薄膜，人工晶体学报，2013，42 (5):794_798)、李运林等(李运林，张超，周蕾，周明华，两步阳极氧化制备Ti02纳米管的光电催化产氢性能研究，水资源与水工程学报，2013，24 (I):64-68) ο中国专利200910117460.1以NaOH或NaSO4溶液为电解液，石墨片为阴极，对钛或钛合金进行I次阳极氧化处理，得到微米结构粗糙化的表面，再通过第2次阳极氧化在微米结构表面形成一层二氧化钛纳米管阵列膜，后经过全氟硅(氧)烷修饰，得到超双疏表面，其静态接触角大于155°。中国专利201010144734.9在钛基底上采用2次阳极氧化法制得了管间独立、有序的二氧化钛纳米管阵列，以应用于光催化、洁净能源等领域。中国专利201010150192.6在钛板上采用2次阳极氧化法制备了一种二氧化钛聚苯胺复合纳米管阵列，可用于光催化与低成本太阳能电池的构筑等方面。中国专利201010233899.3采用2次阳极氧化法实现了二氧化钛纳米管薄膜从基体钛片上的剥离，制备太阳能电池。中国专利201010573424.9在钛基底上采用2次阳极氧化法制备了氮、钆共掺杂二氧化钛纳米管阵列，有效增强二氧化钛在可见光区范围的光谱响应。中国专利201010213927.5在钛基底上采用2次阳极氧化法制备了一种具有多级孔结构的二氧化钛层，希望用于骨科、牙科或整形外科领域医用钛金属的表面改性。中国专利201110138088.X在钛片上采用2次阳极氧化法制备了管径均匀、表面平坦的二氧化钛纳米管结构，具有更好的光电特性。中国专利201110137951.X对钛片采用2次阳极氧化法在含DMSO的电解液中制备了二氧化钛纳米管，可以明显改善现有纳米管的壁厚和长径比。中国专利201110137838.1对钛片采用2次阳极氧化法制备了 TiO2纳米管，经过高温退火处理并沉积贵金属粒子Pt和Pd得到了氢气传感器，提高了对H2的灵敏性。中国专利201110253101.6在基材上采用2次阳极氧化法制备了一种双色阳极钛膜。中国专利201210138713.5在钛片上采用2次阳极氧化法制备了大面积表面光滑无裂缝的二氧化钛纳米管阵列。中国专利201210454483.3在钛片上采用2次阳极氧化法制备成Ag和CdS纳米粒子共修饰的二氧化钛纳米管阵列，可以扩展TiO2在可见光区的吸收范围并且降低电子空穴对的复合率。中国专利201210488574.9在钛基底上采用2次阳极氧化法制备了一种用于场发射的二氧化钛纳米尖阵列薄膜，场发射性能明显提高。中国专利201210074158.4对钛片采用2次阳极氧化法制得了通透的二氧化钛纳米管阵列自支撑薄膜，构筑了光响应性的人工离子通道。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)研究了阳极氧化 法制备多孔铝层和多孔钛层的特点及成长机理。Liu等(YingLiu, Daoai Wang, Li本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备地热水防腐防垢二氧化钛纳米管阵列和疏水涂层方法，其特征在于它包括以下具体步骤：（1）将钛或钛合金基底进行预处理，清洗干净备用；（2）在经预处理的钛或钛合金基底表面采用电解液运用2次阳极氧化的方法制备TiO2纳米管结构；（3）在钛或钛合金基底表面的TiO2纳米管结构上制备十七氟癸基三异丙氧基硅烷超疏水薄膜涂层或疏水性微纳米二氧化硅十七氟癸基三异丙氧基硅烷薄膜涂层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明言，张帆，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12