[发明专利]一种疏水金属材料及其制备方法

说明书

本发明属于疏水材料制备技术领域，尤其涉及一种疏水金属材料及其制备方法，制备方法包括以下步骤：将金属材料进行蚀刻液处理，取出后用超声清洗，在氮气氛围中干燥，使金属表面获得微纳米乳突结构；将处理后的金属材料放入具有硅烷类低表面能物的疏水处理液中浸渍，取出后用水冲冼，烘干，得到疏水性能良好金属材料。本发明的有益效果：蚀刻溶液组成为水、氢氧化钠、磷酸三钠、次氯酸钠或氯化氨，相比与现有的技术采用无机酸类蚀刻剂，其腐蚀性更小，对设备要求更低，更容易操作；低表面能物质为硅烷类物质，如二甲基硅油、3‑氨基丙基三乙氧基硅烷、硅烷偶联剂KH550、KH560等中的一种或多种，相于对现有的氟硅烷试剂，成本低廉，且环境更友好。

技术领域

本发明属于疏水材料制备技术领域，具体涉及一种疏水金属材料及其制备方法。

背景技术

近年来，疏水表面因其具备自清洁、油水分离、抗腐蚀、防结冰以及防雾等优秀特性，备受材料学家的青睐。金属材料在工业、建筑、交通和医疗等领域均有广泛应用。在上述领域，水及其他腐蚀性液体与金属材料表面相互作用频繁，使金属材料发生腐蚀，这使得疏水金属的制备变得尤为重要，这为疏水表面研究提供了广阔的应用前景。

现有制造金属疏水材料的主要方法，包括蚀刻法、喷涂法、溶胶-凝胶法，蒸汽诱导相分离法，气相沉积法等，并有学者们不断地提出的制备疏水金属材料的新工艺、新方法。疏水金属材料还没有可以正式投入生产使用的产品，大多数制备方法还存在实验条件苛刻、步骤繁琐、成本高等问题，无法工程化应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种疏水金属材料及其制备方法，制备方法简单、操作方便、成本低廉。

为达到上述目的，本发明提供了一种疏水金属材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：微纳米结构构建，将金属材料进行蚀刻液处理，取出后用超声清洗，在氮气氛围中干燥，使金属表面获得微纳米乳突结构；

S2：低表面能表面修饰，将处理后的金属材料放入具有硅烷类低表面能物的疏水处理液中浸渍，取出后用水冲冼，烘干，得到疏水性能良好金属材料。

优选地，还包括金属材料表面预处理，去除金属材料表面氧化层的步骤具体是指用600-1000目的砂纸对金属进行均匀打磨，然后放入清水中超声清洗10～30分钟，以去除表面氧化层。

优选地，S1中将金属材料进行蚀刻液处理，取出后用超声清洗，在氮气氛围中干燥，使金属表面获得微纳米乳突结构具体是指将经处理后的金属放入非无机酸类蚀刻液中，在100℃～140℃处理1～3小时，取出后用清水超声清洗5～10分钟，在氮气氛围中干燥，使金属表面获得微纳米乳突结构。

优选地，非无机酸类蚀刻液是称取一定量的氢氧化钠、磷酸三钠、次氯酸钠或氯化氨，依次加入到水中，搅拌10～30分钟，配成均一的蚀刻液。

优选地，非无机酸类蚀刻液组成为：水83％～50％，氢氧化钠10～30％，磷酸三钠2％～5％，次氯酸钠或氯化氨5％～15％。

优选地，S2中将处理后的金属放入具有硅烷类低表面能物的疏水处理液中浸渍，取出后用水冲冼，烘干，得到疏水性能良好金属材料具体是指将S1 处理后的金属放入疏水处理液中，室温下浸渍3～24小时，取出后用水冲冼，烘干，得到疏水性能良好金属材料。

优选地，具有硅烷类低表面能物的疏水处理液是取一定量的硅烷类低表面能物，加入到乙醇水溶液中，搅拌10～30分钟，配置成均一的配成质量分数为3％～10％的硅烷乙醇水溶液；无水乙醇和去离子水的体积比为0.01:1～ 0.1:1。

优选地，硅烷类物质为二甲基硅油、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、硅烷偶联剂KH550、KH560等中的一种或多种的组合。

优选地，金属材料为碳钢合金(生铁、碳钢、铸铁)、不锈钢、铜或铜合金中的一种。