專利名稱：一種在銅或銅合金網(wǎng)上制備超疏水涂層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種不經(jīng)表面改性在銅或銅合金網(wǎng)上制備超疏水涂層的方法。屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
超疏水涂層是指水滴在其上的接觸角大于150°，滾動角小于10°的表面，這類涂層類似于荷葉表面，水滴在其上具有低粘附性，且易滾落，因而能帶上表面的灰塵而具有自清潔效應(yīng)。通常，超疏水涂層的制備需要滿足兩個條件一是要使涂層表面具有類似荷葉的微一納米雙微觀結(jié)構(gòu)，另一個就是涂層表面需要低表面能物質(zhì)的修飾。近年來，我國開展了一系列超疏水涂層的研制工作，這些涂層涉及高分子材料、無機(jī)非金屬材料以及金屬材料等。特別是超疏水性的金屬材料表現(xiàn)出了重要的應(yīng)用前景，如防腐、減阻、油水分離、液體輸送以及微流體通道等。 銅作為一種常見的工程材料，具有堅韌、耐磨，良好的延展性、導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能，在工業(yè)中具有重要和不可替代的作用。但銅表面不穩(wěn)定，容易腐蝕，給實(shí)際應(yīng)用帶來了不小的麻煩。而超疏水性的銅表面具有優(yōu)異的防腐抗污性能，因而得到了人們的廣泛關(guān)注。目前已研制出超疏水性的銅基材料?；瘜W(xué)鍍法由于工藝簡單、操作容易而被廣泛采用。如中國發(fā)明專利CN102230169A、CN102102199A和CN102380470A都報道了一種在銅基材料上沉積納米銀的超疏水涂層，但這些方法都需要低表面能的化學(xué)試劑修飾以達(dá)到超疏水的性質(zhì)。這些試劑的引入不但會增加工藝的復(fù)雜性和生產(chǎn)成本，還會對環(huán)境產(chǎn)生影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種在銅網(wǎng)或銅合金網(wǎng)上制備超疏水涂層的方法，該方法可以避免低表面能化學(xué)試劑修飾的過程，節(jié)省生產(chǎn)成本和減少有機(jī)廢物的排放。本發(fā)明通過化學(xué)鍍法將納米貴金屬單質(zhì)沉積在銅或銅合金網(wǎng)上，然后在空氣中放置一段時間即可實(shí)現(xiàn)涂層的超疏水性，具體步驟如下將銅網(wǎng)或銅合金網(wǎng)置于有機(jī)溶劑中，經(jīng)超聲波清洗后，晾干，然后浸入10 IOOmM貴金屬鹽溶液中，于室溫下反應(yīng)30 720min后取出，用蒸餾水沖洗干凈后烘干，然后在空氣中于室溫下放置5 15天即得到超疏水涂層。所述的銅合金為黃銅、青銅、白銅中的一種。所述的金屬網(wǎng)的網(wǎng)孔為100 800目。所述的貴金屬為金、銀、鉬、鈀中的一種。所述的貴金屬鹽溶液為HAuC14、AuC13、K(AuCl4)、NaAuCl4 · 2H20、NaAuCl4 · 2H20、AgCl、AgN03、Ag2S04、H2PtCl6 · 6H20、Na2PtCl66H20、K2PtCl6、PdS04、PdCl2、K2PdCl6 水溶液中的一種。所述的烘干是將樣品放入60 120° C的烘箱中干燥3 12h。
本發(fā)明是通過化學(xué)鍍法利用銅或銅合金中的還原性金屬，如銅、鋅、鋁等還原貴金屬鹽溶液中的離子，在銅(合金)網(wǎng)上沉積得到一層具有微一納米結(jié)構(gòu)的涂層，這種雙微觀結(jié)構(gòu)類似于荷葉表面，不僅增大了表面粗糙度，而且有利于在水滴下面形成空氣墊，實(shí)現(xiàn)超疏水性。對于不同的貴金屬，其反應(yīng)速率不同，可通過調(diào)節(jié)反應(yīng)時間來得到足夠的表面粗糙度。但在上述方案描述的參數(shù)范圍內(nèi)，都可以獲得超疏水涂層。貴金屬涂層在剛制備后表面是超親水性的，通過干燥脫去涂層內(nèi)部的水分和一些極性小分子，從而加速涂層從超親水性向超疏水性的轉(zhuǎn)變，而導(dǎo)致表面潤濕性轉(zhuǎn)變的另一個主要原因可能是由于在空氣中放置階段，涂層表面吸附了空氣中的有機(jī)碳從而使表面的疏水性明顯提聞。本發(fā)明方法簡化了超疏水銅基材料的制備工藝，避免低表面能化學(xué)試劑修飾的過程，節(jié)省生產(chǎn)成本和減少有機(jī)廢物的排放。本發(fā)明方法工藝簡單，易于操作，重復(fù)性好，適用于超疏水涂層的大規(guī)模生產(chǎn)。另外，本發(fā)明是一種適用性較廣的超疏水銅基材料的制備方法，該方法突破目前 只有納米銀一銅(合金)超疏水涂層制備的限制，還可制備出納米金一銅(合金)、納米鉬一銅(合金)以及納米鈀一銅(合金)超疏水涂層，這些具有超疏水性的貴金屬一銅(合金)可作為功能材料應(yīng)用于化學(xué)、化工等行業(yè)中。


圖I是實(shí)施例I納米金一黃銅網(wǎng)的SEM圖；圖2是實(shí)施例2納米銀一紫銅網(wǎng)的SEM圖；圖3是水滴在實(shí)施例I — 4所制備的超疏水銅(合金)網(wǎng)上的照片。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步描述，本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表述的范圍。實(shí)施例I超疏水納米金一黃銅網(wǎng)的制備方法，包括如下步驟將300目黃銅網(wǎng)經(jīng)超聲波乙醇溶劑清洗后，晾干，然后浸入20mM HAuCl4水溶液中，于室溫下反應(yīng)60min取出，用蒸餾水將表面沖洗干凈后放入80° C烘箱中干燥5h，最后在空氣中放置7天即可得到超疏水涂層。附圖I是采用Hitachi S224800型掃描電子顯微鏡(SEM)所觀察到的納米金一黃銅網(wǎng)的表面形貌圖。從圖中可以看出，在黃銅網(wǎng)纖維上緊密覆蓋著一層微米級別的涂層，而從圖I右側(cè)的放大圖中可發(fā)現(xiàn)，這些微米級別的涂層是由許多納米帶所組成，從而在表面構(gòu)造出微一納米雙微觀結(jié)構(gòu)。實(shí)施例2超疏水納米銀一紫銅網(wǎng)的制備方法，包括如下步驟將100目紫銅網(wǎng)經(jīng)超聲波乙醇溶劑清洗后，晾干,然后浸入IOmM AgNO3水溶液中，于室溫下反應(yīng)30min取出，用蒸餾水將表面沖洗干凈后放入60° C烘箱中干燥3h，最后在空氣中放置5天即可得到超疏水涂層。附圖2是所觀察到的納米銀一紫銅網(wǎng)的SEM圖。從圖中可以看出，在紫銅網(wǎng)纖維上堆集著納米片和類似樹枝狀的微納米結(jié)構(gòu)，樹枝的長度在3 5μ ，而枝上的分叉由很多納米級別的棒所組成，因此在表面上也構(gòu)造出微一納米雙微觀結(jié)構(gòu)。實(shí)施例3超疏水納米鉬一青銅網(wǎng)的制備方法，包括如下步驟將500目青銅網(wǎng)經(jīng)超聲波乙醇溶劑清洗后，晾干，然后浸入50mM H2PtCl6 · 6H20水溶液中，于室溫下反應(yīng)720min取出，用蒸餾水將表面沖洗干凈后放入120° C烘箱中干燥9h，最后在空氣中放置15天即可得到超疏水涂層。實(shí)施例4超疏水納米鈀一白銅網(wǎng)的制備方法，包括如下步驟將800目白銅網(wǎng)經(jīng)超聲波乙醇溶劑清洗后，晾干，然后浸入IOOmM PdCljK溶液中，于室溫下反應(yīng)360min取出，用蒸餾水將表面沖洗干凈后放入100° C烘箱中干燥12h，最后在空氣中放置12天即可得到超疏水涂層。附圖3是水滴在實(shí)施例I 一 4所制備出的超疏水銅(合金)網(wǎng)上的照片，通過KrussDSA100型接觸角測量儀對表面水接觸角測量得知，實(shí)施例I 一 4中的樣品的水接觸角都大 于150°，而滾動角小于10°，因而都達(dá)到了超疏水性質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種在銅網(wǎng)或銅合金網(wǎng)上制備超疏水涂層的方法，其特征在于，將銅網(wǎng)或銅合金網(wǎng)置于有機(jī)溶劑中，經(jīng)超聲波清洗后，晾干，然后浸入10 100 mM貴金屬鹽溶液中，于室溫下反應(yīng)30 720 min后取出，用蒸餾水沖洗干凈后烘干，然后在空氣中于室溫下放置5 15天即得到超疏水涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述的銅合金為黃銅、青銅或白銅中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述的金屬網(wǎng)的網(wǎng)孔為100 800目。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述的貴金屬為金、銀、鉬或鈀中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述的貴金屬鹽溶液為HAuC14、AuC13、K (AuCl4) 'NaAuCl4 · 2H20、NaAuCl4 · 2H20、AgCl、AgNO3'Ag2SO4'H2PtCl6 · 6H20、Na2PtCl66H20、K2PtCl6, PdSO4, PdCl2 或 K2PdCl6 水溶液中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述的烘干是將樣品放入60 120°C的烘箱中干燥3 12 h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種不經(jīng)表面改性在銅或銅合金網(wǎng)上制備超疏水涂層的方法。采用化學(xué)鍍的方法，在銅或銅合金網(wǎng)上鍍上一層貴金屬微納米涂層，該涂層無需低表面能物質(zhì)修飾，于空氣中放置一段時間后即可轉(zhuǎn)變?yōu)槌杷繉?。本發(fā)明采用的方法工藝簡單，易于操作，重復(fù)性好，適用于超疏水涂層的大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號C23C18/44GK102877047SQ201210414489
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月25日
發(fā)明者陳嶸, 蘇春平, 楊浩, 呂中 申請人:武漢工程大學(xué)