一种超疏水纯铝的制备方法与流程

1.本发明涉及纯铝加工技术领域，具体为一种超疏水纯铝的制备方法。


背景技术：

2.铝是一种银白色金属，质地柔软，具有良好的延展性。其熔点为660℃，固态下具有面心立方晶格，无同素异晶转变。与钢铁等黑色金属相比，铝有以下四个特点密度仅为2.7g/cm3，是各种轻质结构材料的基本组元；导电性和导热性较好；塑性好，可通过冷、热加工成型为各种型材；耐大气腐蚀性能好。
3.铝在超疏水领域的研究有很多报道，有学者把铝片浸入到贝克溶液中得到具有粗糙结构的铝板，并将其作为模板，将热塑性塑料(聚乙烯、聚已内酯、聚丙烯、聚苯乙烯等)在加热加压的条件下复制出和模板相反的结构。得到了接触角均超过150
°
的超疏水表面，但是此方法过程比较复杂，而且制备出的相反结构变形程度较大。杨奇彪等人利用飞秒激光脉冲技术对铝材表面进行处理，通过调节激光能量大小加工出不同粗糙度的表面形貌，成功使铝材的接触角由70
°
转变为150
°
以上。然而该方法所需要的实验条件严格，需要良好的实验环境及昂贵的机器，使得生产成本过高。还有人采用电化学腐蚀辅以氟硅烷修饰的方法制备了接触角为156
°
的超疏水铝合金，但是此方法中使用的修饰剂fas
‑
13(lh，lh，2h，2h
‑
十三氟辛基三甲氧基硅烷)价格昂贵，仅1g就需要209元。使得该成果止步于实验室，极大限制了超疏水铝合金的实际应用。。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种超疏水纯铝的制备方法，解决了超疏水铝合金制备方法复杂和昂贵，不利于扩大在工业上应用的问题。
5.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种超疏水纯铝的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
6.s1、将纯铝分别用1000目、1500目、2000目的砂纸打磨光滑。分别用去离子水和无水乙醇超声清洗，放置于60℃的干燥箱中干燥30分钟；
7.s2、将硅油倒入集热式磁力加热搅拌器中并加热至70℃，将按照s1步骤中处理好的纯铝片放入贝克溶液内置于搅拌器中反应一段时间后取出，用去离子水清洗、干燥；
8.s3、将s2步骤中干燥后的铝片用一定浓度的硬脂酸溶液修饰20小时，修饰完成后用去离子水清洗并于60℃下干燥1小时。
9.优选的，所述步骤s1中纯铝为含铝量≈99.6％的1060纯铝。
10.优选的，所述步骤s2中的一段时间为50s。
11.优选的，所述步骤s3中硬脂酸溶液的浓度为0.1mol/l。
12.有益效果
13.本发明提供了一种超疏水纯铝的制备方法。与现有技术相比具备以下有益效果：对该方法制备的对超疏水铝片进行化学稳定性测试，结果表明对ph从1到14的各种酸碱液
滴都能实现超疏水性能，并且获得了小于10
°
的滚动角。超疏水铝片在3.5wt％的nacl溶液中浸泡长达15小时后，超疏水铝片表面的接触角依旧能达到140
°
以上。这说明该方法制备的超疏水铝片具有优异的表面化学稳定性，即使在腐蚀性环境中也能保持良好的超疏水性能。另外，通过对比水滴分别对超疏水铝片和普通的亲水铝片的表面防污性能，发现超疏水铝片有很好的自清洁性能。最重要的是该制备方法简单便捷，适合大规模应用。
附图说明
14.图1为本发明中对铝片表面腐蚀不同时长后接触角随时间的变化图；
15.图2为本发明中对腐蚀时间为50s的超疏水铝片进行酸碱溶液润湿性测试图；
16.图3为本发明中超疏水纯铝在3.5wt％nacl中浸泡不同时间后的接触角和滚动角图；
17.图4为本发明中普通铝片经浑浊浸泡后和超疏水铝片经浑浊溶液浸泡后对比图。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.请参阅图1
‑
4，本发明实施例提供一种技术方案：一种超疏水纯铝的制备方法，具体包括以下实施例：
20.实施例1
21.s1、将含铝量≈99.6％的1060纯铝(30mm
×
30mm
×
0.5mm)分别用1000目、1500目、2000目的砂纸打磨光滑。分别用去离子水和无水乙醇超声清洗，放置于60℃的干燥箱中干燥30分钟；
22.s2、将硅油倒入集热式磁力加热搅拌器中并加热至70℃，将按照s1步骤中处理好的纯铝片放入贝克溶液(37wt％hcl：40ml，h2o：192.5ml，40wt％hf：2.5ml)内置于搅拌器中反应一段时间后取出，用去离子水清洗、干燥；
23.s3、将s2步骤中干燥后的铝片用0.1mol/l的硬脂酸溶液修饰20小时，修饰完成后用去离子水清洗并于60℃下干燥1小时，得到超疏水铝片。
24.为了进一步验证本方法制备的超疏水铝片的化学稳定性。
25.请参阅图2，图中测试结果表明，随着ph的升高，表面对液滴的接触角呈先升高后降低的趋势，滚动角则相反，先降低后升高。即使是ph＝1和ph＝14的强酸强碱溶液，超疏水铝片也能对他们实现超疏，表现岀良好的耐酸碱性能，极大地扩展它的应用范围。
26.请参阅图3，图3是超疏水铝片表面润湿性能随浸泡时间的变化曲线。可以看出刚开始时铝片的接触角为156.53
°
，滚动角为3
°
。经过10小时的浸泡后，超疏水纯铝表面的接触角依然保持稳定，直至浸泡时间达15个小时后，样品表面的接触角才逐渐下降，并表现出一定的滚动滞后性。但是表观接触角依然有140
°
以上。这说明超疏水铝片即使在腐蚀性环境中也能保持良好的超疏水性能。
27.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实
体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
28.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.一种超疏水纯铝的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：s1、将纯铝分别用1000目、1500目、2000目的砂纸打磨光滑。分别用去离子水和无水乙醇超声清洗，放置于60℃的干燥箱中干燥30分钟；s2、将硅油倒入集热式磁力加热搅拌器中并加热至70℃，将按照s1步骤中处理好的纯铝片放入贝克溶液内置于搅拌器中反应一段时间后取出，用去离子水清洗、干燥；s3、将s2步骤中干燥后的铝片用一定浓度的硬脂酸溶液修饰20小时，修饰完成后用去离子水清洗并于60℃下干燥1小时。2.根据权利要求1所述的一种超疏水纯铝的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中纯铝为含铝量≈99.6％的1060纯铝。3.根据权利要求1所述的一种超疏水纯铝的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中的一段时间为50s。4.根据权利要求1所述的一种超疏水纯铝的制备方法，其特征在于：所述步骤s3中硬脂酸溶液的浓度为0.1mol/l。

技术总结
本发明公开了一种超疏水纯铝的制备方法，具体包括以下步骤：S1、将纯铝分别用1000目、1500目、2000目的砂纸打磨光滑。分别用去离子水和无水乙醇超声清洗，放置于60℃的干燥箱中干燥30分钟；S2、将硅油倒入集热式磁力加热搅拌器中并加热至70℃，将按照S1步骤中处理好的纯铝片放入贝克溶液内置于搅拌器中反应一段时间后取出，用去离子水清洗、干燥；S3、将干燥后的铝片用一定浓度的硬脂酸溶液修饰20小时，修饰完成后用去离子水清洗并于60℃下干燥1小时。本发明制备的超疏水铝片具有优异的表面化学稳定性，即使在腐蚀性环境中也能保持良好的超疏水性能，同时还具备表面防污性能。该制备方法简单便捷，适合大规模应用。适合大规模应用。适合大规模应用。


技术研发人员：张卸全
受保护的技术使用者：张卸全
技术研发日：2021.06.18
技术公布日：2021/10/28