[发明专利]一种无氟超疏水铜表面的制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种无氟超疏水铜表面的制备方法，制备的超疏水铜表面接触角可达到169°、滑动角为3°，并能在室温至零下20℃以及酸碱性条件下保持超疏水性长期稳定。

背景技术

超疏水表面一般是指与水的接触角大于150°的表面，由于水滴不能在超疏水表面稳定的停留，很容易从表面上滚落不留任何痕迹，并且能将表面上的微小颗粒带走，具有与荷叶表面相似的自清洁的功能。因此超疏水表面在室外天线、外墙涂料、轮船、生物医疗器械、汽车挡风玻璃等领域都具有广泛的应用前景。它可以用来防雪、防污染、抗氧化，减阻降噪以及防止电流传导等。目前，制备超疏水表面一般需要满足表面结构和表面化学组成两方面的要求，即在表面构造出微纳双层结构和降低表面能。目前大部分超疏水表面制备中，含氟聚合物被用来降低表面能以达到构建超疏水表面的目的；但是由于含氟类聚合物合成条件苛刻，成本较高，并且会对环境造成污染，因此制备无氟环境友好型超疏水表面引起了科研工作者的广泛关注。中国专利CN200810056012在固体表面先用高功率溅射仪沉积一层金属铜薄膜，然后采用小功率溅射法对金属铜薄膜表面进行溅射沉积；沉积后能获得超疏水表面，并同时保持良好的导电性能。但是需进行化学沉积，导致工艺复杂、成本较高且实用性较差。中国专利200910077832利用低压氧化法在铜表面制备超疏水薄膜，虽然也能达到超疏水性能，但是要在低压条件下才能实现，工艺条件较苛刻；并且该专利没有叙述此种金属铜膜在酸碱介质条件下的长期稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无氟超疏水铜表面的制备方法，该方法具有原料易得、工艺简单、成本低廉及环境友好等特点。

一种无氟超疏水铜表面的制备方法，其特征在于将铜块经打磨、超声清洗后浸入硝酸银溶液中，取出用蒸馏水清洗净并晾干；再将铜块浸入十八硫醇的乙醇溶液中，浸泡后取出，用无水乙醇清洗净并晾干，获得无氟超疏水铜表面。

本发明所述的硝酸银溶液的浓度为0.01～0.05mol/l，浸渍时间为10～300秒；浸泡后，铜块表面沉积一层10-30微米的纳米银层，随浸泡时间的增长，表面形貌从纳米银颗粒变为羽毛状的有序阵列。

本发明所述的十八硫醇的乙醇溶液浓度为0.1～0.5mol/l，浸渍时间为5～60分钟。由于银原子可以与硫醇中硫原子形成化学键，从而在银粒子表面组装了一层疏水的硫醇分子。与一般的自组装相比，由于银硫原子间存在化学键，使得这种表面具有较好的稳定性。

本发明的理化性能指标如下：

接触角(与水)                156～169°    日本产接触角仪

耐酸性(25℃，pH1-6HCL)      无变化        GB1763-79

耐碱性(25℃，pH8-13NaOH)    无变化        GB1763-79

耐低温性(-20℃，168h)       无变化

本发明利用的原料成本低、绿色环保无污染，制备的无氟超疏水铜表面可在酸碱介质以及低温条件下保持稳定的超疏水性能及功效，可用于金属铜表面的防污、防锈和自清洁应用等方面。

具体实施方式

实施例1：

将铜块经打磨、超声清洗后浸0.01～0.05mol/l的硝酸银溶液中10～20秒。取出用蒸馏水清洗干净并晾干；将铜块浸入0.1～0.5mol/l的十八硫醇的乙醇溶液中，浸泡5～60分钟后取出，用无水乙醇清洗干净、晾干，制备出的表面形貌为100内米左右的小颗粒。用5μL的蒸馏水滴于铜块表面，其接触角为148°、滑动角为10°。

实施例2：

将铜块经打磨、超声清洗后浸入0.01～0.05mol/l的硝酸银溶液中20～30秒。取出用蒸馏水清洗干净并晾干；将铜块浸入0.1～0.5mol/l的十八硫醇的乙醇溶液中，浸泡5～60分钟后取出，用无水乙醇清洗干净、晾干，制备出的表面形貌为珊瑚状的结构，并且银颗粒的粒径变大。用5μL的蒸馏水滴于铜块表面，其接触角为156°、滑动角为5°。

实施例3：