[发明专利]利用纳米层状双金属氢氧化物制备高性能超疏水不锈钢的方法及制得的高性能超疏水不锈钢

说明书

本发明公开了利用纳米层状双金属氢氧化物制备高性能超疏水不锈钢的方法及制得的高性能超疏水不锈钢。该方法包括：对不锈钢基材进行打磨、除油；将处理后的不锈钢浸泡在HF酸进行化学刻蚀，取出用去离子水清洗，烘干：将化学刻蚀获得的微米级粗糙结构置于LDHs预制液中，升温进行水热处理，取出用去离子水清洗，烘干；再将两步处理获得的微‑纳米LDHs粗糙结构置于十四酸乙醇溶液浸泡，加热烘干，即可在不锈钢表面得到水接触角高达166°的超疏水表面。本发明方法首次将LDHs应用于不锈钢超疏水表面的制备，制备工艺绿色环保，操作简单，且所制备膜层具有高稳定的超疏水和自清洁的复合性能，有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于超疏水材料技术领域，涉及一种利用纳米层状双金属氢氧化物制备高性能超疏水不锈钢的方法及制得的高性能超疏水不锈钢。

背景技术

超疏水材料由于其独特的润湿性能在很多领域有着广阔的应用前景，例如表面的防污，防腐，防雾，抗结冰，油水分离，流体减阻等。

目前，仿照自然界中的荷叶结构，科学家们制备了一系列人工合成的超疏水材料；对于金属材料，由于其亲水特性，在其表面构建超疏水表面需要两步——微纳结构构建+低表面能物质改性。

目前金属表面构建微纳结构的方法主要有化学刻蚀、溶胶－凝胶法、激光法等等。然而溶胶－凝胶法、激光法等均存在各自的局限性，如制备工艺复杂、制备条件严格或加工设备昂贵等，使得超疏水表面难以在实际生产中实现大规模应用。化学刻蚀法因其简单、快速的优点常被广泛用于处理固体表面，使固体表面粗糙化，增加表面的粗糙度。但是化学刻蚀法容易得到不均匀的表面形貌，导致性能具有差异性(Li C,Ma R,Du A,et al.One-stepfabrication of bionic superhydrophobic coating on galvanised steel withexcellent corrosion resistance,Journal of Alloys and Compounds,2019,786:272-283.Li L,Breedveld V,Hess D W.Creation of Superhydrophobic Stainless SteelSurfaces by Acid Treatments and Hydrophobic Film Deposition,Acs AppliedMaterialsInterfaces,2012,4(9):4549-4556)。

层状双金属氢氧化物(LDHs)为近年来的研究热点，其层板内、层间、层板与层间存在静电引力、氢键、共价键等弱结合和强结合作用，具有一定热稳定性；同时其可调控性(离子交换能力)能显著提高材料的耐蚀性以及在高温脱水后的自愈能力。目前尚未有实验研究将LDHs和不锈钢结合制备高性能不锈钢超疏水表面。

目前表面疏水改性物质主要为高分子基团单层膜，其表面能高低按照以下顺序排列：–CH₂–CH₃–CF₂–CF₂H–CF₃，有硅烷类、烷酸、硅氧烷等。目前使用含氟硅烷改性者居多，如专利CN110625208A中使用的三氯-(1H,1H,2H,2H)-全氟辛基硅烷虽具有良好的改性效果，但该含氟硅烷存在价格昂贵，毒性高的缺点。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种利用纳米层状双金属氢氧化物制备高性能超疏水不锈钢的方法及制得的高性能超疏水不锈钢。

本发明的目的是提供一种全新的采用纳米双氢氧化物获得高性能超疏水不锈钢表面的制备方法；该方法制备出的表面形貌连续均匀，疏水性能优异；且工艺简单，无需特有设备，无毒害物质，极大降低了超疏水不锈钢表面的制备成本。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供的一种利用纳米层状双金属氢氧化物制备高性能超疏水不锈钢表面的方法，包括如下步骤：