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      一種仿荷葉表面結(jié)構(gòu)超疏水銅片的制備方法

      文檔序號:3294546閱讀:326來源:國知局
      一種仿荷葉表面結(jié)構(gòu)超疏水銅片的制備方法
      【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備仿荷葉表面結(jié)構(gòu)超疏水銅片的新方法,其制備方法是先將聚二甲基硅氧烷預(yù)聚物、正硅酸乙酯、二丁基二月桂酸錫以10:4:1的質(zhì)量比混合后澆注在荷葉表面并在10-40℃固化12小時得到聚二甲基硅氧烷模板;把載玻片在濃度為1-150g/L三氯化鐵溶液中浸泡10-30分鐘后將模板覆蓋在載玻片上1-5分鐘;再把銅片在模板上覆蓋12-24小時,然后將銅片在濃度為0.001-0.005mol/L硬脂酸溶液中浸泡5-60分鐘,取出干燥1-20小時后得到仿荷葉表面結(jié)構(gòu)超疏水銅片。本發(fā)明提供的方法操作工藝簡單、可控性好、成本低、對環(huán)境無污染、易于產(chǎn)業(yè)化。
      【專利說明】一種仿荷葉表面結(jié)構(gòu)超疏水銅片的制備方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明屬于超疏水銅制備【技術(shù)領(lǐng)域】,尤其涉及一種仿荷葉表面結(jié)構(gòu)超疏水銅片的制備方法。
      【背景技術(shù)】
      [0002]銅富有良好的延展性和優(yōu)異的導(dǎo)電、導(dǎo)熱等性能,在工農(nóng)業(yè)和日常生活中應(yīng)用非常廣泛,然而普通的銅片在潮濕環(huán)境下長期放置會發(fā)生腐蝕,從而影響銅片的使用質(zhì)量和使用時限,因此,銅片表面抗腐蝕方法和技術(shù)備受關(guān)注。
      [0003]近年來,受荷葉效應(yīng)的啟發(fā),與水接觸角大于150°的超疏水表面引起了廣泛的關(guān)注。在超疏水表面上,以水為溶劑的液滴通常形成亮晶晶的球形水珠,稍微傾斜一定的角度液滴就會從超疏水表面滾落,滾落的同時帶走材料表面的灰塵等污染物,因而超疏水表面具有極好的自清潔性、抗腐蝕性、防水防潮性以及流體減阻特性。很顯然,如果賦予銅表面超疏水性,將使銅表面具有非常優(yōu)異的自清潔性、抗腐蝕性、抗冰凍性及流體減阻性,這必將會大大提高銅片的使用質(zhì)量和使用時效,也會擴大銅片的使用范圍,因此,超疏水銅片的制備受到了廣泛的關(guān)注,目前已經(jīng)報到的超疏水銅片的制備方法主要有電沉積法、自組裝法、溶膠-凝膠法、氟化法等,然而,這些方法存在要么工藝復(fù)雜難控制、要么所需儀器設(shè)備昂貴等缺陷,而且這些方法難以獲得與荷葉表面結(jié)構(gòu)高度類似的仿荷葉結(jié)構(gòu)超疏水銅片。因此,發(fā)明一種簡單而易于產(chǎn)業(yè)化的方法制備仿荷葉表面結(jié)構(gòu)超疏水銅片是非常有必要的。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種簡單而又易于產(chǎn)業(yè)化的新方法制備仿荷葉表面結(jié)構(gòu)超疏水銅片。
      [0005]為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供的制備仿荷葉表面結(jié)構(gòu)超疏水銅片的方法包括如下步驟:
      (1)首先,將聚二甲基硅氧烷預(yù)聚物、正硅酸乙酯、二丁基二月桂酸錫以10:4:1的質(zhì)量比混合均勻后澆注在清洗后的新鮮荷葉表面,并在10-40°C的溫度下固化12小時,然后,把固化的聚二甲基硅氧烷從荷葉表面剝離,得到多孔的聚二甲基硅氧烷模板;
      (2)把干凈的載玻片垂直浸泡在三氯化鐵溶液中10-30分鐘使載玻片表面被三氯化鐵溶液潤濕,然后,將載玻片從三氯化鐵溶液中垂直取出平放在水平桌面;
      (3)將多孔聚二甲基硅氧烷模板覆蓋在被三氯化鐵溶液潤濕的載玻片上使聚二甲基硅氧烷模板表面被三氯化鐵溶液潤濕,1-5分鐘后將聚二甲基硅氧烷模板從載玻片上剝離下來,并平放在水平桌面,有孔的那面朝上;
      (4)把清洗干凈的銅片快速覆蓋在被三氯化鐵溶液潤濕的多孔聚二甲基硅氧烷模板上,并施加l_3kN/m2的壓力,保壓時間為12-24小時,壓力去除后,將銅片用去離子水清洗3次;再將銅片在硬脂酸溶液中垂直浸泡5-60分鐘,取出干燥1-20小時后得到與荷葉表面結(jié)構(gòu)類似的超疏水銅片,所得超疏水銅片表面與水的接觸角在150°-160°之間,滾動角小于10°。
      [0006]上述制備步驟(2)-(4)中所述的三氯化鐵溶液所用溶劑為無水乙醇,三氯化鐵溶液的濃度為l_150g/L。
      [0007]上述制備步驟(4)中所述的硬脂酸溶液的溶劑為無水乙醇,硬脂酸溶液的濃度為
      0.001-0.005mol/L。
      [0008]本發(fā)明的仿荷葉表面結(jié)構(gòu)超疏水銅片具有極好的自清潔性和抗腐蝕性。
      [0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的仿荷葉表面結(jié)構(gòu)超疏水銅片的制備方法操作工藝簡單、重現(xiàn)性好、無需任何昂貴設(shè)備與材料,對環(huán)境無污染,具有很好的產(chǎn)業(yè)化前景。
      [0010]【專利附圖】

      【附圖說明】:
      圖1.本發(fā)明實施例1獲得的仿荷葉表面結(jié)構(gòu)超疏水銅片的掃描電鏡圖;
      圖2.本發(fā)明實施例1獲得的仿荷葉表面結(jié)構(gòu)超疏水銅片的接觸角測試圖;
      圖3.本發(fā)明實施例2獲得的仿荷葉表面結(jié)構(gòu)超疏水銅片表面接觸角測試圖;
      圖4.本發(fā)明實施例3獲得的仿荷葉表面結(jié)構(gòu)超疏水銅片表面接觸角測試圖;
      圖5.本發(fā)明實施例4獲得的仿荷葉表面結(jié)構(gòu)超疏水銅片表面接觸角測試圖。
      [0011]【具體實施方式】:
      下面結(jié)合本發(fā)明的具體實施例和附圖,對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的描述,但本發(fā)明并不限于這些實施例。
      [0012]實施例1:
      首先稱取10克聚二甲基硅氧烷預(yù)聚物、4克正硅酸乙酯、I克二丁基二月桂酸錫并將其混合均勻后澆注在清洗后的新鮮荷葉表面,并在10°C的溫度下固化12小時,然后把固化的聚二甲基硅氧烷從荷葉表面剝離,得到多孔的聚二甲基硅氧烷模板;再把干凈的載玻片垂直浸泡在濃度為lg/L的三氯化鐵溶液中10分鐘使載玻片表面被三氯化鐵溶液潤濕,然后將載玻片從三氯化鐵溶液中垂直取出平放在水平桌面;再將多孔聚二甲基硅氧烷模板覆蓋在被三氯化鐵溶液潤濕的載玻片上使聚二甲基硅氧烷模板表面被三氯化鐵溶液潤濕,I分鐘后將聚二甲基硅氧烷模板從載玻片上剝離下來,平放在水平桌面,有孔的那面朝上;然后把清洗干凈的銅片覆蓋在被三氯化鐵溶液潤濕的多孔聚二甲基硅氧烷模板上,并施加IkN/m2的壓力,保壓時間為12小時,壓力去除后,將銅片用去離子水清洗3次;再將銅片在濃度為0.001mol/L的硬脂酸溶液中垂直浸泡30分鐘,取出干燥I小時后得到與荷葉表面結(jié)構(gòu)類似的仿荷葉表面結(jié)構(gòu)超疏水銅片(如圖1所示),所得超疏水銅片表面與水的接觸角為150° (如圖2所示),滾動角為9°。
      [0013]實施例2:
      首先稱取100克聚二甲基硅氧烷預(yù)聚物、40克正硅酸乙酯、10克二丁基二月桂酸錫并將其混合均勻后澆注在清洗后的新鮮荷葉表面并在40°C的溫度下固化12小時,然后把固化的聚二甲基硅氧烷從荷葉表面剝離,得到多孔的聚二甲基硅氧烷模板;再把干凈的載玻片垂直浸泡在濃度為150g/L的三氯化鐵溶液中30分鐘使載玻片表面被三氯化鐵溶液潤濕,然后將載玻片從三氯化鐵溶液中垂直取出平放在水平桌面;再將多孔聚二甲基硅氧烷模板覆蓋在被三氯化鐵溶液潤濕的載玻片上使聚二甲基硅氧烷模板表面被三氯化鐵溶液潤濕,5分鐘后將聚二甲基硅氧烷模板從載玻片上剝離下來,并平放在水平桌面,有孔的那面朝上;然后把清洗干凈的銅片覆蓋在被三氯化鐵溶液潤濕的多孔聚二甲基硅氧烷模板上,并施加3kN/m2的壓力,保壓時間為24小時,壓力去除后,將銅片用去離子水清洗3次;再將銅片在濃度為0.005mol/L硬脂酸溶液中垂直浸泡60分鐘,取出干燥20小時后得到與荷葉表面結(jié)構(gòu)類似的仿荷葉表面結(jié)構(gòu)超疏水銅片,所得超疏水銅片表面與水的接觸角為160°(如圖3所示),滾動角為2°。
      [0014]實施例3:
      首先稱取1000克聚二甲基硅氧烷預(yù)聚物、400克正硅酸乙酯、100克二丁基二月桂酸錫并將其混合均勻后澆注在清洗后的新鮮荷葉表面并在30°C的溫度下固化12小時,然后把固化的聚二甲基硅氧烷從荷葉表面剝離,得到多孔的聚二甲基硅氧烷模板;再把干凈的載玻片垂直浸泡在濃度為50g/L的三氯化鐵溶液中20分鐘使載玻片表面被三氯化鐵溶液潤濕,然后將載玻片從三氯化鐵溶液中垂直取出平放在水平桌面;再將多孔聚二甲基硅氧烷模板覆蓋在被三氯化鐵溶液潤濕的載玻片上使聚二甲基硅氧烷模板表面被三氯化鐵溶液潤濕,3分鐘后將聚二甲基硅氧烷模板從載玻片上剝離下來,并平放在水平桌面,有孔的那面朝上;再把清洗干凈的銅片覆蓋在被三氯化鐵溶液潤濕的多孔聚二甲基硅氧烷模板上,并施加2kN/m2的壓力,保壓時間為20小時,壓力去除后,將銅片用去離子水清洗3次;再將銅片在濃度為0.003mol/L硬脂酸溶液中垂直浸泡40分鐘,取出干燥15小時后得到與荷葉表面結(jié)構(gòu)類似的仿荷葉表面結(jié)構(gòu)超疏水銅片,所得超疏水銅片表面與水的接觸角為155°(如圖4所示),滾動角為5°。
      [0015]實施例4:
      首先稱取200克聚二甲基硅氧烷預(yù)聚物、80克正硅酸乙酯、20克二丁基二月桂酸錫并將其混合均勻后澆注在清洗后的新鮮荷葉表面并在25°C的溫度下固化12小時,然后把固化的聚二甲基硅氧烷從荷葉表面剝離,得到多孔的聚二甲基硅氧烷模板;再把干凈的載玻片垂直浸泡在濃度為80g/L的三氯化鐵溶液中16分鐘使載玻片表面被三氯化鐵溶液潤濕,然后,將載玻片從三氯化鐵溶液中垂直取出平放在水平桌面;再將多孔聚二甲基硅氧烷模板覆蓋在被三氯化鐵溶液潤濕的載玻片上使聚二甲基硅氧烷模板表面被三氯化鐵溶液潤濕,2分鐘后將聚二甲基硅氧烷模板從載玻片上剝離下來,并平放在水平桌面,有孔的那面朝上;然后把清洗干凈的銅片覆蓋在被三氯化鐵溶液潤濕的多孔聚二甲基硅氧烷模板上,并施加1.5kN/m2的壓力,保壓時間為20小時,壓力去除后,將銅片用去離子水清洗3次;再將銅片在濃度為0.002mol/L硬脂酸溶液中垂直浸泡50分鐘,取出干燥16小時后得到與荷葉表面結(jié)構(gòu)類似的仿荷葉表面結(jié)構(gòu)超疏水銅片,所得超疏水銅片表面與水的接觸角為156°(如圖5所示),滾動角為6°。
      [0016]實施例5:
      首先將100克聚二甲基硅氧烷預(yù)聚物、40克正硅酸乙酯、10克二丁基二月桂酸錫并將其混合均勻后澆注在清洗后的新鮮荷葉表面并在35°C的溫度下固化12小時,然后把固化的聚二甲基硅氧烷從荷葉表面剝離,得到多孔的聚二甲基硅氧烷模板;再把干凈的載玻片垂直浸泡在濃度為90g/L的三氯化鐵溶液中26分鐘使載玻片表面被三氯化鐵溶液潤濕,然后,將載玻片從三氯化鐵溶液中垂直取出平放在水平桌面;再將多孔聚二甲基硅氧烷模板覆蓋在被三氯化鐵溶液潤濕的載玻片上使聚二甲基硅氧烷模板表面被三氯化鐵溶液潤濕,4分鐘后將聚二甲基硅氧烷模板從載玻片上剝離下來,并平放在水平桌面,有孔的那面朝上;然后把清洗干凈的銅片覆蓋在被三氯化鐵溶液潤濕的多孔聚二甲基硅氧烷模板上,并施加2.8kN/m2的壓力,保壓時間為15小時,壓力去除后,將銅片用去離子水清洗3次;再將銅片在濃度為0.004mol/L硬脂酸溶液中垂直浸泡10分鐘,取出干燥15小時后得到與荷葉表面結(jié)構(gòu)類似的仿荷葉表面結(jié)構(gòu)超疏水銅片,所得超疏水銅片表面與水的接觸角為152°,滾動角為8°。
      [0017]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代,但并不會偏離本發(fā)明的 精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
      【權(quán)利要求】
      1.一種仿荷葉表面結(jié)構(gòu)超疏水銅片的制備方法,其特征在于,該制備方法包括以下步驟: (O首先將聚二甲基硅氧烷預(yù)聚物、正硅酸乙酯、二丁基二月桂酸錫以10:4:1的質(zhì)量比混合均勻后澆注在清洗后的新鮮荷葉表面并在10-40°C的溫度下固化12小時,然后,把固化的聚二甲基硅氧烷從荷葉表面剝離,得到多孔的聚二甲基硅氧烷模板; (2)把干凈的載玻片垂直浸泡在三氯化鐵溶液中10-30分鐘使載玻片表面被三氯化鐵溶液潤濕,然后,將載玻片從三氯化鐵溶液中垂直取出平放在水平桌面; (3)將多孔聚二甲基硅氧烷模板覆蓋在被三氯化鐵溶液潤濕的載玻片上使聚二甲基硅氧烷模板表面被三氯化鐵溶液潤濕,1-5分鐘后將聚二甲家硅氧烷模板從載玻片上剝離下來,并平放在水平桌面,有孔的那面朝上; (4)把清洗干凈的銅片覆蓋在被三氯化鐵溶液潤濕的多孔聚二甲基硅氧烷模板上,并施加l-3kN/m2的壓力,保壓時間為12-24小時,壓力去除后,將銅片用去離子水清洗3次;再將銅片在硬脂酸溶液中垂直浸泡5-60分鐘,取出干燥1-20小時后得到與荷葉表面結(jié)構(gòu)類似的超疏水銅片,所得超疏水銅片表面與水的接觸角在150°-160°之間,滾動角小于10°。
      2.如權(quán)利要求1所述的一種仿荷葉表面結(jié)構(gòu)超疏水銅片的制備方法,其特征在于,三氯化鐵溶液所用溶劑為無水乙醇,三氯化鐵溶液的濃度為l_150g/L。
      3.如權(quán)利要求1所述的一種仿荷葉表面結(jié) 構(gòu)超疏水銅片的制備方法,其特征在于,硬脂酸溶液的溶劑為無水乙醇,硬脂酸溶液的濃度為0.001-0.005mol/L。
      【文檔編號】C23C22/02GK103590023SQ201310507303
      【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
      【發(fā)明者】袁志慶, 王憲, 賓吉平, 王夢蕾 申請人:湖南工業(yè)大學
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