本发明涉及一种氧化铝薄膜，具体涉及一种疏水耐摩擦半透明氧化铝薄膜的制备方法。
背景技术：
现有技术中主要是在薄膜表面镀一层低表面能的有机膜，达到疏水的效果。通常采用异丙醇铝制作溶胶，反应时间需要6～12h，反应时间长，且异丙醇铝价格偏高；主要采用旋涂法或提拉法，对于表面积特别大和形状不规则的材料不适用，而且提拉法溶胶用量特别大，一般是很难实现单面镀膜；主要是单层膜；采用水热法或酸碱腐蚀法，即将薄膜整个侵入到水或腐蚀性溶液中加热制造表面粗糙度，薄膜被大面积地腐蚀；在氧化铝薄膜表面涂一层有机膜，有机膜耐摩擦性能较差。
技术实现要素：
本发明克服了上述的缺点，本发明的第一个目的是提供一种疏水耐摩擦半透明氧化铝薄膜，包括以下重量份的各原料：仲丁醇铝8～12份，蒸馏水800～1200份，硝酸2～4份，乙酸乙酯80～120份，质量百分比浓度为95％的乙醇80～120份，去离子水80～120份，酸腐蚀性溶液80～120份，碱腐蚀性溶液0.5～1.5份，十六烷基三甲氧基硅烷1～3份。
优选的，该疏水耐摩擦半透明氧化铝薄膜包括以下重量份的各原料：仲丁醇铝10份，蒸馏水1000份，硝酸3份，乙酸乙酯100份，质量百分比浓度为95％的乙醇100份，去离子水100份，酸腐蚀性溶液100份，碱腐蚀性溶液1份，十六烷基三甲氧基硅烷2份。
本发明的第二个目的是提供一种疏水耐摩擦半透明氧化铝薄膜的制备方法，具体包括以下步骤：
1)氧化铝溶胶的制备：将仲丁醇铝加入到85℃的蒸馏水中，用磁力搅拌30min，再以硝酸调节ph为2，85℃下磁力搅拌30min，得氧化铝溶胶，将该溶胶陈化5天待用；
2)玻璃载体的准备：玻璃载体的准备：取载破片分别以乙酸乙酯100ml、95％乙醇100ml、去离子水100ml依次在超声波仪中清洗30min，干燥待用；
3)重复镀膜：用喷雾法在玻璃载体上镀膜，室温干燥1天，用马弗炉对其进行烧结，初始温度设置为50℃，升温速率为1℃/min，200℃保温30min，350℃保温30min，550℃保温3h，重复镀膜2～30次，烧结2～30次，得薄膜；
4)喷雾法化学腐蚀：将步骤3)中得到的薄膜直接放在可调节温度的平板加热器上，在薄膜表面喷洒酸腐蚀性溶液或者碱腐蚀性溶液中的任意一种，得到膜体；
5)镀有机—氧化铝复合膜：将十六烷基三甲氧基硅烷以质量百分比浓度为100％的乙醇作为溶剂溶解，配置成质量百分比浓度为10％的十六烷基三甲氧基硅烷溶液，取该十六烷基三甲氧基硅烷溶液2.5g，同时取步骤1)中得到的氧化铝溶胶2.5g，在步骤4)中得到的膜体表面交替用喷雾法镀膜，边镀膜边加热干燥，然后在马弗炉中以160℃热处理30min，制得疏水耐摩擦半透明氧化铝薄膜。
优选的，步骤4)中所述酸腐蚀性溶液为盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液或醋酸溶液中的任意一种。
优选的，步骤4)中所述碱腐蚀性溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液中的任意一种。
优选的，步骤4)中薄膜表面喷洒酸腐蚀性溶液或者碱腐蚀性溶液使用的工具为喷雾器。
优选的，步骤5)中马弗炉温度设置为160℃。
优选的，步骤2)中乙醇的质量百分比浓度为95％。
本发明的有益效果是：
1)本发明中采用仲丁醇铝制作氢氧化铝溶胶，反应过程只需1h，大大缩短了溶胶的制作时间，而且仲丁醇铝价格较异丙醇铝便宜；
2)采用喷雾镀膜法，任何形状，任何大小的材料都可以轻松镀膜，操作方便，实用，成本低；
3)采用多次镀膜，多次烧结法增加薄膜的表面微孔结构；
4)将薄膜放在加热器上，用喷雾器将腐蚀液体雾化喷洒在薄膜上，实现点式腐蚀，避免了薄膜大面积的腐蚀，通过改变喷雾距离或者调节出液量，可以有效控制腐蚀程度；
5)通过将低表面能物质十六烷基三甲氧基硅烷直接加入到溶胶中，镀膜，烧结，使十六烷基三甲氧基硅烷直接掺杂在膜层中，220℃下烧结，使有机物有效和氧化铝结合，有了氧化铝的保护，可以减少外界对十六烷基三甲氧基硅烷的摩擦损耗，有效延长薄膜的使用寿命。
6)本发明制得的薄膜与水的滚动角接触角为137.4°，经4.76n球磨机摩擦300s后，接触角仍然保持在110°，而同等条件下摩擦其他疏水薄膜接触角降到85°以下。
具体实施方式
实施例1
仲丁醇铝制作氢氧化铝溶胶的方法包括以下步骤：
1)氧化铝溶胶的制备：将仲丁醇铝24.6g加入到85℃的180g蒸馏水中，用磁力搅拌30min，再以硝酸6ml调节ph为2，85℃下磁力搅拌30min，得氧化铝溶胶，将该溶胶陈化5天待用；
2)玻璃载体的准备：取载破片分别以乙酸乙酯100ml、95％乙醇100ml、去离子水100ml依次在超声波仪中清洗30min，干燥待用；
3)重复镀膜：用喷雾法在玻璃载体上镀膜，室温干燥1天，用马弗炉对其进行烧结，初始温度设置为50℃，升温速率1℃/min，200℃保温30min，350℃保温30min，550℃保温3h，重复镀膜2～30次，烧结2～30次，得薄膜；
4)喷雾法化学腐蚀：将步骤3)中得到的薄膜直接放在可调节温度的平板加热器上，以填装硝酸溶液的喷雾器在薄膜表面喷洒0.5ml，得到膜体；
5)镀有机—氧化铝复合膜：将十六烷基三甲氧基硅烷以质量百分比浓度为100％的乙醇作为溶剂溶解，配置成质量百分比浓度为10％的十六烷基三甲氧基硅烷溶液，取该十六烷基三甲氧基硅烷溶液2.5g，同时取步骤1)中得到的氧化铝溶胶2.5g，在步骤4)中得到的膜体表面交替用喷雾法镀膜，边镀膜边加热干燥，然后在马弗炉中热处理30min，马弗炉温度设置为160℃，制得疏水耐摩擦半透明氧化铝薄膜。
实施例2
仲丁醇铝制作氢氧化铝溶胶的方法包括以下步骤：
1)氧化铝溶胶的制备：将仲丁醇铝49.2g加入到85℃的360g蒸馏水中，用磁力搅拌30min，再以硝酸12ml调节ph为2，85℃下磁力搅拌30min，得氧化铝溶胶，将该溶胶陈化5天待用；
2)玻璃载体的准备：取载破片分别以乙酸乙酯100ml、95％乙醇100ml、去离子水100ml依次在超声波仪中清洗30min，干燥待用；
3)重复镀膜：用喷雾法在玻璃载体上镀膜，室温干燥1天，用马弗炉对其进行烧结，初始温度设置为50℃，升温速率1℃/min，200℃保温30min，350℃保温30min，550℃保温1h，重复镀膜2～30次，烧结2～30次，得薄膜；
4)喷雾法化学腐蚀：将步骤3)中得到的薄膜直接放在可调节温度的平板加热器上，以填盐酸溶液的喷雾器在薄膜表面喷洒0.5ml；
5)镀有机—氧化铝复合膜：将十六烷基三甲氧基硅烷以质量百分比浓度为100％的乙醇作为溶剂溶解，配置成质量百分比浓度为10％的十六烷基三甲氧基硅烷溶液，取该十六烷基三甲氧基硅烷溶液2.5g，同时取步骤1)中得到的氧化铝溶胶2.5g，在步骤4)中得到的膜体表面交替用喷雾法镀膜，边镀膜边加热干燥，然后在马弗炉中热处理30min，马弗炉温度设置为160℃，制得疏水耐摩擦半透明氧化铝薄膜。
实施例3
仲丁醇铝制作氢氧化铝溶胶的方法包括以下步骤：
1)氧化铝溶胶的制备：将仲丁醇铝147.8g加入到85℃的1080g蒸馏水中，用磁力搅拌30min，再以硝酸18ml调节ph为2，85℃下磁力搅拌30min，得氧化铝溶胶，将该溶胶陈化5天待用；
2)玻璃载体的准备：取载破片分别以乙酸乙酯100ml、95％乙醇100ml、去离子水100ml依次在超声波仪中清洗30min，干燥待用；
3)重复镀膜：用喷雾法在玻璃载体上镀膜，室温干燥1天，用马弗炉对其进行烧结，初始温度设置为50℃，升温速率1℃/min，200℃保温30min，350℃保温30min，550℃保温3h，重复镀膜2～30次，烧结2～30次，得薄膜；
4)喷雾法化学腐蚀：将步骤3)中得到的薄膜直接放在可调节温度的平板加热器上，以填装氢氧化钾溶液的喷雾器在薄膜表面喷洒0.5ml；
5)镀有机—氧化铝复合膜：将十六烷基三甲氧基硅烷以质量百分比浓度为100％的乙醇作为溶剂溶解，配置成质量百分比浓度为10％的十六烷基三甲氧基硅烷溶液，取该十六烷基三甲氧基硅烷溶液2.5g，同时取步骤1)中得到的氧化铝溶胶2.5g，在步骤4)中得到的膜体表面交替用喷雾法镀膜，边镀膜边加热干燥，然后在马弗炉中热处理30min，马弗炉温度设置为160℃，制得疏水耐摩擦半透明氧化铝薄膜。
本发明中采用仲丁醇铝制作氢氧化铝溶胶，溶胶制作时间短，仲丁醇铝价格便宜，在实际生产中可节约人力、财力；采用多次镀膜法，及能增加表面微孔结构，又能有效控制膜厚；采用喷雾式加热腐蚀法，避免了薄膜在溶液中的大面积腐蚀；可有效延长薄膜的使用寿命。
本本发明制得的薄膜与水的滚动角接触角为137.4°，经4.76n球磨机摩擦300s后，接触角仍然保持在110°，而同等条件下摩擦其他疏水薄膜接触角降到85°以下。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。