一种铜表面疏水改性的一体化方法技术

本发明专利技术公开了一种铜表面疏水改性的一体化方法，其包括，将铜片进行清洗；放入低表面能溶液中浸泡，干燥；所述打磨，在旋转打磨装置旋转打磨即可使用的磨料包括金刚砂、石英砂、核桃壳中的一种或几种。本发明专利技术利用铜金属基体与磨料在旋转打磨装置中摩擦，在金属表面构筑微观结构，是铜金属表面疏水改性的基础。金属表面微观结构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复合型溶液，首次实现了一次性使用机械旋转方法在铜表面生成疏水膜。通过在模拟海水中进行电化学实验，结果显示该发明专利技术对纯铜金属具有很好的保护能力，最优的缓蚀率为99.8％，能够有效地保护了海水中的铜及其合金。

【技术实现步骤摘要】
一种铜表面疏水改性的一体化方法
本专利技术属于铜表面疏水改性
，具体涉及一种铜表面疏水改性的一体化方法。
技术介绍
疏水表面因为独特的润湿性使其在金属防腐蚀领域具有突出的应用优势。降低基体表面能和调控表面微观结构是金属表面疏水改性最重要的两个方面。然而，现阶段人们往往选用含氟类的低表面能物质。众所周知，含氟类物质不仅价格昂贵，而且对生态环境有很大污染，不符合绿色化学理念；现阶段，金属基体表面微观结构构造方法多种多样，包括化学刻蚀法、激光构造法以及静电纺丝方法等，但是这些方法操作复杂，无法大规模应用于铜金属表面疏水改性。因此，开发操作简单的同时构造铜金属基体表面微观结构和低表面能处理的方法，是铜金属疏水表面改性领域的热点及难点。申请号为CN201810024407.6的专利研究了一种以石英砂和PVC为原料制备耐磨疏水材料的方法。该方法首先制备疏水石英砂颗粒；然后在室温下，将PVC溶解于四氢呋喃中，得到混合溶液；随后将疏水石英砂颗粒超声分散于混合溶液中，水浴加热保温，得到悬浊液；再将悬浊液均匀涂覆于基底上，将涂覆有悬浊液的基底在室温条件下干燥后置于干燥箱中，在100℃～120℃条件下干燥1h～2h，最后对干燥后的基底表面进行摩擦，在基底上得到耐磨疏水材料。但此方法繁杂、在金属表面形成的疏水膜稳定性较差。申请号为CN201110441836.1的专利研究了一种表面粗化铜板的装置。该装置提供在铜板的两面形成微细瘤状突起来对铜板的两面进行粗化的方法。该方法利用电镀原理，在铜电镀液中对向设置同极性的电极，并在其间设置铜板。通过在电镀装置内进行一次循环以上阳极处理和阴极处理，由此形成所述微细瘤状突起。但此方法操作过程复杂，不利于大规模应用。申请号为CN201510836728.2的专利公开了一种铜基底疏水表面的制备方法。该铜基底疏水表面的制备方法包括：在铜基底表面构建微米级粗糙结构，得到第一表面；对第一表面进行羟基化处理，得到第二表面；将铜基底置于有机溶液中，使第二表面发生缩合反应，得到第三表面；去除第三表面残留的有机溶液，得到铜基底疏水表面。然而此方法制作步骤繁琐，不利于大规模推广，对金属基材也有一定的损坏，不利于金属表面性质的稳定。金属基体表面疏水性取决于两个重要影响因素，一是基体表面能大小，另一个是基体表面微观结构。通过文献可知，在以往对铜表面进行疏水改性时，往往采用两步法，首先构建具有微观结构的表面，然后对微观结构的表面进行低表面能物质浸润。在进行表面微观结构构建时，人们多采用化学刻蚀、化学沉积以及层层组装等方法。而这些方法在实际操作中不仅花费时间长，而且成本较高，实验条件复杂。机械加工方法构造铜基表面微观结构具有绿色环保、操作简便等优点。然而利用磨料与金属基体之间产生的摩擦力不易定量控制，因此如何实现通过机械打磨方式构造铜基表面微观结构，并借以构筑疏水表面，是一个技术难题。
技术实现思路
本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。鉴于上述的技术缺陷，提出了本专利技术。因此，作为本专利技术其中一个方面，本专利技术克服现有技术中存在的不足，提供一种铜表面疏水改性的一体化方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种铜表面疏水改性的一体化方法，其包括，将铜片放入有低表面能溶液和磨料的旋转搅拌装置中同时进行打磨和浸润。作为本专利技术所述的铜表面疏水改性的一体化方法的优选方案，其中：所述打磨，在旋转打磨装置旋转打磨即可，使用的磨料包括金刚砂、石英砂、核桃壳中的一种或几种。作为本专利技术所述的铜表面疏水改性的一体化方法的优选方案，其中：所述磨料的粒径为20～50目，莫氏硬度为3.5级以上。作为本专利技术所述的铜表面疏水改性的一体化方法的优选方案，其中：所述的铜片为纯铜；所述打磨，使用的磨料包括金刚砂、石英砂、核桃壳中的一种或几种。作为本专利技术所述的铜表面疏水改性的一体化方法的优选方案，其中：所述打磨为旋转打磨，其打磨时间为1～3h，转速为300～800r/min；所述浸润时间为1～8h。作为本专利技术所述的铜表面疏水改性的一体化方法的优选方案，其中：所述低表面能溶液包括硬脂酸、二氧化硅和十二烷基三甲氧基硅烷；其中所述二氧化硅和十二烷基三甲氧基硅烷的使用比例为0.05g～0.15g二氧化硅，配合10mL～30mL十二烷基三甲氧基硅烷；所述二氧化硅和硬脂酸的使用比例为0.05g～0.15g二氧化硅，配合10mL～30mL硬脂酸溶液。作为本专利技术所述的铜表面疏水改性的一体化方法的优选方案，其中：所述浸润是按所述低表面能溶液体积与所述铜片面积之比为5～80mL/cm2进行。作为本专利技术所述的铜表面疏水改性的一体化方法的优选方案，其中：所述打磨，在旋转打磨装置中进行，所述旋转打磨装置包括管体、传动轴和电动机，所述管体与所述传动轴连接，所述电机带动所述传动轴旋转。作为本专利技术所述的铜表面疏水改性的一体化方法的优选方案，其中：所选用的电动机型号为15W220V交流齿轮调速电机。本专利技术的有益效果：(1)传统的疏水涂层需要经过一系列化学刻蚀，不仅步骤繁琐，而且不符合绿色化学理念。本专利技术利用铜金属基体与磨料在旋转打磨装置中摩擦，在金属表面构筑微观结构，是铜金属表面疏水改性的基础。金属表面微观结构的构建过程中，同时引入了二氧化硅及十二烷基三甲氧基硅烷(DTMS)或二氧化硅及硬脂酸的二元复合溶液，首次实现了一次性使用机械旋转方法在铜表面生成疏水膜。相比于传统的在金属表面进行化学刻蚀、层层组装等手段制备铜基微观结构，然后再用低表面能处理的传统方法，本方法具有方便、高效等优点，且生成的表面膜具有很好的疏水性，是一种绿色环保的表面处理手段，对金属基体无任何负面影响，适应范围广，值得大力推广。(2)本专利技术中制备出的疏水膜在模拟海水中具有很好的抗腐蚀性能。本专利技术利用旋转打磨手段提高了低表面能物质的利用率，避免了环境污染。通过在模拟海水中进行电化学实验，结果显示该专利技术对铜金属具有很好的保护能力，最优缓蚀率为99.8％，能够有效地保护了海水中的铜。(3)本专利技术中疏水膜的制备过程简便。将预处理后的铜片放入离心管中，管内加入不同磨料(石英砂、金刚砂及核桃壳等)，再加入复合低表面能物质，旋转打磨，浸润一段时间后即可。二氧化硅和十二烷基三甲氧基硅烷(DTMS)或二氧化硅和硬脂酸溶液的用量很少，可以反复使用，节约成本，经济效益高；旋转打磨装置的应用避免了低表面能物质配成水溶液使用，符合绿色环保的理念，并且增强了低表面能物质的利用率。(4)本专利技术所述的铜表面疏水改性的旋转打磨制备方法，成功实现了利用机械装置制备疏水铜表面。将处理好的铜片放入含有不同磨料和复合处理液的离心管中，并以型号为15W220V的交流电机，在500r/min(500转每分钟)的条件下对金属基底进行打磨2小时；然后静置浸润，即铜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜表面疏水改性的一体化方法，其特征在于：将铜片含有磨料和低表面能物质的旋转装置同时进行打磨和成膜处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种铜表面疏水改性的一体化方法，其特征在于：将铜片含有磨料和低表面能物质的旋转装置同时进行打磨和成膜处理。


2.如权利要求1所述的铜表面疏水改性的一体化方法，其特征在于：所述磨料包括金刚砂、石英砂、核桃壳中的一种或几种。


3.如权利要求1所述的铜表面疏水改性的一体化方法，其特征在于：所述磨料的粒径为20～50目，莫氏硬度为3.5级以上。


4.如权利要求1所述的铜表面疏水改性的一体化方法，其特征在于：所述的铜片为纯铜或铜合金。


5.如权利要求1所述的铜表面疏水改性的一体化方法，其特征在于：所述的旋转打磨装置，其打磨时间为1～3h，转速为300～800r/min；所述浸润时间为1～8h。


6.如权利要求1～5任一所述的铜表面疏水改性的一体化方法，其特征在于：所述低表面能物质包括二氧化硅和十二烷基...

【专利技术属性】
技术研发人员：张大全，吴盼盼，高立新，沈昊祎，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：上海;31