專利名稱：一種疏水性鋁材表面的處理方法
技術領域：
本發明涉及一種鋁材表面處理方法，具體是一種疏水性鋁材表面的處理方法。
背景技術：
鋁以其輕、良好的導電和導熱性能、高反射性和耐氧化而被廣泛使用。對于疏水性 的固體表面來說，由于水的表面張力作用，使水滴在這種粗糙表面的形狀接近于球形，其接觸角可達160度，并且水珠可以很自由地在表面滾動。即使表面上有了污物，很會被滾動的水珠帶走，這種表面就具有的“自清潔”能力。這種鋁材適合用在廚衛、建筑外墻、露天廣告牌等地方，保持材料表面清潔，防止細菌的滋生，例如，用于船舶防污的涂料只有當其與海水的接觸角大于98度時，才能防止海生物附著，從而具有防污效果。這種仿生的疏水性結構，也可用在輸水管道等地方，克服流固表面的摩擦阻力，增加管道內液體的流速，保持管材本身內部的清潔。研究表明，當水在疏水材料表面的接觸角小于15度時具有高的流動性，接觸角小于10度時有自清潔效果，接觸角小于7度時有防霧效果。目前超疏水表面的研制方法主要有熔融物的固化、刻蝕、化學氣相沉積法、陽極氧化法、乳液聚合、相分離法以及模板法等。但是這些方法涉及復雜的化學物質和晶體生長過程，實驗條件比較苛刻，成本高，還不能進行工業化生產，因而其實際應用受到限制。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種疏水性鋁材表面的處理方法，處理方法中所用原料成本較低、方法操作方便，處理后得到自清潔的鋁材，其鋁材本身的物理、化學性能沒有變化。本發明的技術方案為
一種疏水性鋁材表面的處理方法，包括以下步驟
(1)、鋁表面的預處理
把鋁材放在裝有濃度為10-80% (vt%)的乙醇溶液的容器中浸泡，浸泡時間為10-60min ;隨后把容器放于超聲儀器中進行超聲處理，超聲頻率為20-100kHz，超聲l_60min后取出招材放于室溫下晾干；
(2)、在堿性溶液中反應
將晾干后的鋁材靜置在堿性溶液中并在室溫下放置ι- ο天，堿性溶液是由氫氧化鎂、氫氧化鈉和氨水溶于水混合而成或由氫氧化鎂和氫氧化鈉溶于水混合而成；
(3)、洗滌干燥取出堿性溶液處理后的鋁材進行干燥處理，即在鋁材表面形成具有疏水性的層狀氫氧化物:Mgl_xAlx(0H)2 (CO/—) x/2 · mH20 (簡稱 Mg-Al-LDH)，其中，0〈χ〈1。其特征在于所述的步驟(I)中的容器選用燒杯。所述的氫氧化鎂、氫氧化鈉和氨水溶于水制成的堿性溶液中,氫氧化鎂、氫氧化鈉和氨水的質量比為1: (O. 3-2):(0. 2-2);所述的氫氧化鎂和氫氧化鈉溶于水制成的堿性溶液中，氫氧化鎂和氫氧化鈉的質量比為1: (0.3-2)。所述的步驟(2)制備的氫氧化鎂、氫氧化鈉和氨水溶于水制成的堿性溶液的質量濃度為5%-200%;所述制備的氫氧化鎂和氫氧化鈉溶于水制成的堿性溶液的質量濃度為5%-200%。所述的氨水的質量濃度為O. 5%-200%。所述的步驟(3)中的干燥溫度是40 _100°C。相對于現有技術，本發明具有如下優點和有益效果
1、本發明的表面處理在室溫下進行，與其他表面處理方法相比，具有工藝簡單、條件溫和等優點，是一種經濟實用、可工業化生產的處理方法；
2、本發明處理后的鋁片表面形成一種層狀氫氧化物Mgl_xAlx(0H)2(C032_)x/2-mH20 (簡稱Mg-Al-LDH)，其結構穩定，具有良好的疏水性能。


圖1是鋁材表面靜置水滴接觸角的結構示意圖。
具體實施例方式為更好理解本發明，現以鋁片的表面處理為例，非限定實施例敘述如下
實施例1
(1)、將尺寸為30mm*30mm鋁片放在裝有濃度為50%(vt%體積百分濃度)乙醇溶液的燒杯中浸泡，浸泡20分鐘；隨后把此燒杯放于超聲儀器中超聲處理，超聲頻率為80kHz，超聲20分鐘后取出鋁材放于室溫下晾干；
(2)、將晾干后的鋁片靜置在堿性溶液中并在室溫下放置7天，堿性溶液是由2克氫氧化鎂、3克氫氧化鈉和2克氨水(質量濃度為80%)溶于IOOmL蒸餾水中混合而成；
(3)、洗滌干燥取出堿性溶液處理后的鋁片在60°C下進行干燥處理，即在鋁片表面形成具有疏水性的層狀氫氧化物Mgl_xAlx(0H)2(C032_)x/2 · mH20，其中，0〈χ〈1。實施例2
(1)、將尺寸為20mm*40mm鋁片放在裝有濃度為80%(vt%體積百分濃度)乙醇溶液的燒杯中浸泡，浸泡10分鐘；隨后把此燒杯放于超聲儀器中超聲處理，超聲頻率為60kHz，超聲5分鐘后取出鋁材放于室溫下晾干；
(2)、將晾干后的鋁片靜置在堿性溶液中并在室溫下放置7天，堿性溶液是由10克氫氧化鎂和20克氫氧化鈉溶于150mL蒸餾水中混合而成；
(3)、洗滌干燥取出堿性溶液處理后的鋁片在80°C下進行干燥處理，即在鋁材表面形成具有疏水性的層狀氫氧化物Mgl_xAlx(0H)2(C032_)x/2 · mH20，其中，0〈χ〈1。實施例3
(1)、將尺寸為20mm*40mm鋁片放在裝有濃度為80%(vt%體積百分濃度)乙醇溶液的燒杯中浸泡，浸泡10分鐘；隨后把此燒杯放于超聲儀器中超聲處理，超聲頻率為60kHz，超聲5分鐘后取出鋁材放于室溫下晾干；
(2)、將晾干后的鋁片靜置在堿性溶液中并在室溫下放置I天，堿性溶液是由3克氫氧化鎂、1. 5克氫氧化鈉和O. 6克氨水(質量濃度為200%)溶于IOOmL蒸餾水中混合而成；
(3)、洗滌干燥取出堿性溶液處理后的鋁片在80°C下進行干燥處理，即在鋁材表面形成具有疏水性的層狀氫氧化物Mgl_xAlx(0H)2(C032_)x/2 · mH20，其中，0〈χ〈1。實施例4
(1)、將直徑為20mm、長度為IOmm的鋁棒放在裝有濃度為10%(vt%體積百分濃度)乙醇溶液的燒杯中浸泡，浸泡60分鐘；隨后把此燒杯放于超聲儀器中超聲處理，超聲頻率為100kHz，超聲60分鐘后取出鋁材放于室溫下晾干；
(2)、將晾干后的鋁棒靜置在堿性溶液中并在室溫下放置10天，堿性溶液是由5克氫氧化鎂、10克氫氧化鈉和10克氨水(質量濃度為O. 1%)溶于200mL蒸餾水中混合而成；
(3)、洗滌干燥取出堿性溶液處理后的鋁棒在40°C下進行干燥處理，即在鋁材表面形成具有疏水性的層狀氫氧化物Mgl_xAlx(0H)2(C032_)x/2 · mH20，其中，0〈χ〈1。實施例5
(1)、將直徑為20mm，長度為IOmm的鋁棒放在裝有濃度為30%(vt%體積百分濃度)乙醇溶液的燒杯中浸泡，浸泡40分鐘；隨后把此燒杯放于超聲儀器中超聲處理，超聲頻率為20kHz，超聲40分鐘后取出鋁材放于室溫下晾干·；
(2)、將晾干后的鋁棒靜置在堿性溶液中并在室溫下放置3天，堿性溶液是由2克氫氧化鎂、3克氫氧化鈉和2克氨水(質量濃度為150%)溶于IOOmL蒸餾水中混合而成；
(3)、洗滌干燥取出堿性溶液處理后的鋁棒在100°C下進行干燥處理，即在鋁材表面形成具有疏水性的層狀氫氧化物Mgl_xAlx(0H)2(C032_)x/2 · mH20，其中，0〈χ〈1。實施例6
(1)、將質量為20克的無規則形狀鋁材放在裝有濃度為70%(vt%體積百分濃度)乙醇溶液的燒杯中浸泡，浸泡50分鐘；隨后把此燒杯放于超聲儀器中超聲處理，超聲頻率為40kHz，超聲30分鐘后取出鋁材放于室溫下晾干；
(2)、將晾干后的鋁材靜置在堿性溶液中并在室溫下放置8天，堿性溶液是由7克氫氧化鎂和8克氫氧化鈉溶于IOOmL蒸餾水中混合而成；
(3)、洗滌干燥取出堿性溶液處理后的鋁材在90°C下進行干燥處理，即在鋁材表面形成具有疏水性的層狀氫氧化物Mgl_xAlx(0H)2(C032_)x/2 · mH20，其中，0〈χ〈1。按實施例1-6處理后的鋁材，其表面靜置水滴的接觸角的測試方法，包括以下步驟在處理后的鋁材表面滴加5-10微升的蒸餾水，由于液滴很小，可視為重力忽略的理想球冠型，見圖1 ;
其接觸角的計算公式為
2krΘ h
sin ^=—-- ； tan—=—
r+K 2 r
上述公式中r表示球型液滴底面圓的半徑，h表示液滴的高度。以上實施例中所得材料表面靜置水滴接觸角的測量數據如表1:
表I實施例中所得材料表面靜置水滴接觸角的測量結果
I實施例1 I實施例2 I實施例3 I實施例4 I實施例5 I實施例6 水滴接觸角(度) |l58 |l50 |l68 |l55 |l63 |l60
從表I中可以看出本發明的反應條件溫和，操作簡單；并經本發明方法處理后的鋁材表面的靜置水滴接觸角的度數均大于150度，水滴可在材料表面自由滾動，阻力較小,可防止水中污染物的沉積，具有良好的自清潔性能。上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發 明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明范疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種疏水性鋁材表面的處理方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)、鋁表面的預處理 把鋁材放在裝有濃度為10-80% (vt%)的乙醇溶液的容器中浸泡，浸泡時間為10-60min ;隨后把容器放于超聲儀器中進行超聲處理，超聲頻率為20-100kHz，超聲l_60min后取出招材放于室溫下晾干； (2)、在堿性溶液中反應 將晾干后的鋁材靜置在堿性溶液中并在室溫下放置ι- ο天，堿性溶液是由氫氧化鎂、氫氧化鈉和氨水溶于水混合而成或由氫氧化鎂和氫氧化鈉溶于水混合而成； (3)、洗滌干燥取出堿性溶液處理后的鋁材進行干燥處理，即在鋁材表面形成具有疏水性的層狀氫氧化物=Mg1^xAlx(OH)2 (CO32Ox72 · mH20，其中，0〈χ〈1。
2.根據權利要求1所述的一種疏水性鋁材表面的處理方法，其特征在于所述的步驟(O中的容器選用燒杯。
3.根據權利要求1所述的一種疏水性鋁材表面的處理方法，其特征在于所述的步驟(2)氫氧化鎂、氫氧化鈉和氨水溶于水制成的堿性溶液中，氫氧化鎂、氫氧化鈉和氨水的質量比為1: (O. 3-2) (O. 2-2);所述的氫氧化鎂和氫氧化鈉溶于水制成的堿性溶液中，氫氧化鎂和氫氧化鈉的質量比為1: (0.3-2)。
4.根據權利要求3所述的一種疏水性鋁材表面的處理方法，其特征在于所述的步驟(2)制備的氫氧化鎂、氫氧化鈉和氨水溶于水制成的堿性溶液的質量濃度為5%-200%;所述制備的氫氧化鎂和氫氧化鈉溶于水制成的堿性溶液的質量濃度為5%-200%。
5.根據權利要求1所述的一種疏水性鋁材表面的處理方法，其特征在于所述的氨水的質量濃度為O. 5%-200%。
6.根據權利要求1所述的一種疏水性鋁材表面的處理方法，其特征在于所述的步驟(3)中的干燥溫度是40-100°C。
全文摘要
本發明公開了一種疏水性鋁材表面的處理方法，首先將需要處理的鋁材放入乙醇溶液中超聲清洗表面后在室溫下晾干，然后放入堿性溶液中，室溫下靜置一段時間，鋁材取出干燥，之后在較高溫度下烘干后得到表面具有層狀氫氧化物Mg1-xAlx(OH)2(CO32-)x/2·mH2O的鋁材。本發明的表面處理在室溫下進行，與其他表面處理方法相比，具有工藝簡單、條件溫和等優點，是一種經濟實用、可工業化生產的處理方法，且鋁材表面形成一種層狀氫氧化物Mg1-xAlx(OH)2(CO32-)x/2·mH2O(簡稱Mg-Al-LDH)，其結構穩定，具有良好的疏水性能。
文檔編號C23C22/66GK103014695SQ20121050834
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月3日 優先權日2012年12月3日
發明者楊桂生, 計娉婷 申請人:合肥杰事杰新材料股份有限公司