[发明专利]一种超疏水金属表面涂层及其制备方法

说明书

本发明属于功能材料技术领域，尤其涉及一种超疏水金属表面涂层及其制备方法。一种超疏水金属表面涂层的制备方法，包括以下步骤：将金属依次进行蚀刻、清洗、干燥；干燥后的金属浸泡于脂肪酸盐水溶液中，在金属的表面覆盖脂肪酸盐涂层；将覆盖有脂肪酸盐涂层的金属依次进行清洗、干燥，得到一种超疏水金属表面涂层。制备方法安全、反应迅速，制备得到的超疏水金属表面涂层厚度均匀，防腐性能好。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，尤其涉及一种超疏水金属表面涂层及其制备方法。

背景技术

金属在日常生活中扮演不可缺少的角色，然而金属的腐蚀却带来了巨大的经济损失。在金属表面覆盖疏水涂层，可以达到对金属表面进行改性防护的目的。脂肪酸是一种物美价廉的表面活性剂，具有很高的表面活性。脂肪酸分子中的-COOH基团可以与金属表面的离子发生相互作用，其疏水链则可以排斥水。因此，具有脂肪酸涂层的金属是超疏水的，可以很好地起到抗腐蚀的作用。

目前，一般采用含氟脂肪酸或含氟脂肪酸盐，在金属表面编织超疏水涂层，但是由于含氟脂肪酸或含氟脂肪酸盐的毒性较大，且价格昂贵，不适合推广应用。而脂肪酸在乙醇溶液中浸泡或脂肪酸加碱溶解，在金属表面编织超疏水涂层，在工业生产中，上述工艺编织时间较长，通常为数天，且乙醇存在极大地安全隐患；而加碱溶解的过程中会产生大量的热量，不利于大规模生产。

因此，发展工艺简单安全的超疏水金属表面防腐涂层迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种超疏水金属表面涂层及其制备方法，制备方法安全、反应迅速，制备得到的超疏水金属表面涂层厚度均匀，防腐性能好。

为实现上述目的，本发明一方面提供了一种超疏水金属表面涂层的制备方法，包括以下步骤：

将金属依次进行蚀刻、清洗、干燥；

干燥后的金属浸泡于脂肪酸盐水溶液中，在金属的表面覆盖脂肪酸盐涂层；

将覆盖有脂肪酸盐涂层的金属依次进行清洗、干燥，得到一种超疏水金属表面涂层。

优选的，所述蚀刻包括：金属置于有机溶剂中，超声清洗去除金属表面的油渍，去除油渍后将金属置于酸溶液中，超声浸泡去除金属表面的锈渍。

优选的，所述酸溶液为盐酸、硝酸、稀硫酸或醋酸。

优选的，所述酸溶液为盐酸；所述盐酸的质量分数为10％-20％，金属在盐酸中超声浸泡的时间为10min-30min。

优选的，所述干燥后的金属浸泡于脂肪酸盐水溶液中包括，金属在脂肪酸盐水溶液的浸泡时间为3h以上，浸泡温度为15℃以上。

优选的，所述脂肪酸盐水溶液，由以下制备方法获得：将脂肪酸盐加入到水中，加热溶解，得到脂肪酸盐水溶液；所述脂肪酸盐为癸酸钠、月桂酸钠、肉豆蔻酸钠、棕榈酸钠、硬脂酸钠、癸酸钾、月桂酸钾、肉豆蔻酸钾、棕榈酸钾和硬脂酸钾中的一种。

优选的，所述脂肪酸盐水溶液的浓度为6mmol/L-200mmol/L。

优选的，所述将覆盖有脂肪酸盐涂层的金属进行清洗的步骤中，依次用水、无水乙醇进行清洗。

优选的，所述金属为铜、铁、铝、锌或铅。

另一方面，本发明提供了一种超疏水金属表面涂层，所述超疏水金属表面涂层由上述任一制备方法制备获得。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明实施例通过将蚀刻、清洗、干燥后的金属浸泡在脂肪酸盐水溶液中，在脂肪酸盐水溶液中金属与氧气反应生成金属氧化物，脂肪酸盐水溶液中的水电离出的氢离子，与金属氧化物反应生成金属阳离子，金属阳离子与脂肪酸阴离子可以通过配位形成新的脂肪酸盐，新的脂肪酸盐生长于金属表面，在金属表面形成所述超疏水金属表面涂层。