[发明专利]一种提升超疏水氧化铜薄膜耐蚀性能的方法

说明书

本发明涉及膜技术领域，特别涉及一种提升超疏水氧化铜薄膜耐蚀性能的方法，先通过化学浴沉积法在铜箔基底制备一层层级结构的海胆状氧化铜薄膜；再通过旋涂法将含BTA的乙醇溶液均匀涂覆在氧化铜表面，得到BTA/氧化铜薄膜；然后利用饱和脂肪酸修饰表面降低自由能，得到超疏水BTA/氧化铜薄膜。得到的薄膜接触角最高可达169±0.5°，在空气中放置2月后仍具有167°，显示出良好的疏水性能，且薄膜的长效性得到明显提升，在3.5wt.％NaCl溶液中浸泡20天后缓蚀效率从75.07％提升到了84.43％。该方法安全可靠、装置简易、操作简单，可运用在大多基材上，适合工业化生产，有大规模应用前景。

技术领域

本发明涉及膜技术领域，特别涉及一种提升超疏水氧化铜薄膜耐蚀性能的方法。

背景技术

固体表面的润湿性在日常生活及工业生产中有着广泛的应用及研究价值。近些年来，受荷叶、水黾等天然超疏水表面的启发，研究者们进行了大量研究并成功制备了仿生超疏水表面材料。根据接触角的大小可以把固体表面润湿性分为超亲水性、亲水性、疏水性以及超疏水性。一般来说，将水与固体表面的接触角大于150°且滚动角小于10°的表面称为超疏水表面。固体表面的润湿性与表面粗糙度及表面自由能密不可分。制备超疏水表面主要包括两种方法：其一是在原本粗糙的表面进行低表面能修饰；其二是使低表面能表面粗糙化。目前制备超疏水表面有很多方法，包括：模板法、激光刻蚀法、电纺丝法、溶胶凝胶法等。但上述方法通常需要特定的设备、复杂的工艺或高昂的成本，故而在实现大规模生产过程中存在困难。此外，金属铜很容易在潮湿的介质中发生腐蚀，这会造成大量的经济损失和潜在危害，目前常见的方法之一是在铜表面制备一层超疏水表面，以隔绝水对基底的侵蚀，但制备超疏水表面往往包括复杂的工艺和高昂的成本。因此，期望提供一种不仅简便高效且廉价还能明显改善材料耐蚀性的工艺方法来制备超疏水表面。

发明内容

本发明提供了一种提升超疏水氧化铜薄膜耐蚀性能的方法，该方法简单高效，安全可靠，得到的薄膜性能优异。

本发明的方法包括如下步骤：

(1)由硝酸铜和去离子水制备硝酸铜的水溶液，得到均匀浅蓝色溶液；硝酸铜浓度为12.08～72.48g/L；

(2)将氨水在强烈搅拌下滴加到步骤(1)所述硝酸铜溶液中，得到均匀蓝紫色溶液；滴加氨水的体积为所述硝酸铜溶液体积的1/20～1/2；

(3)将洗净的铜箔置于稀盐酸中活化，然后用去离子水冲洗后立刻放入步骤(2)所述沉积液中；

其中，稀盐酸的浓度为5wt.％～15wt.％，活化时间为5～20s。

铜箔大小为50mm×10mm×0.2mm，浸入沉积液的面积为30mm×10mm。

(4)加热步骤(3)沉积液以进行化学沉积；

其中，所述沉积液加热至70～90℃，沉积时间为35～80min；

沉积液的加热温度可取自70～90℃范围内的任一范围或具体数值，例如75～85、70～80、75～85℃等中的任一范围，或者诸如70℃、72℃、78℃、82℃、86℃、90℃等任一数值。

(5)完成沉积后，清洗试样并烘干以得到氧化铜薄膜。

烘干通过置于60℃烘箱中15～30min实现。

(6)利用旋涂法将含6～30g/L BTA(苯丙三氮唑)的乙醇溶液均匀涂覆在步骤(5)氧化铜薄膜表面，在70～95℃烘箱中干燥15～30min后得到BTA/氧化铜薄膜。

(7)利用含有0.05～0.25mol/L饱和脂肪酸的乙醇溶液降低步骤(6)获得的氧化铜薄膜的表面能，从而获得超疏水BTA/氧化铜薄膜。

饱和脂肪酸包括十二酸、十四酸、十八酸以及十二烷基硫醇等低表面能物质。