一種氧化鋁/莫來石復合超疏水粉體的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種氧化鋁/莫來石復合超疏水粉體的制備方法，所述方法的具體步驟如下:（1）首先往Al2O3粉料中加入濃硫酸，然后在25～70℃下進行機械攪拌或超聲處理，攪拌或超聲30～120min后，經洗滌、抽濾、烘干得到預處理Al2O3粉料；（2）將預處理Al2O3粉料與含硅原料、B2O3和熔鹽進行混合；（3）將步驟（2）得到的混合物干燥后，放于陶瓷坩堝中在700～1000℃下進行煅燒，達到煅燒溫度后保溫1～5h，然后取出坩堝，將得到的產物用蒸餾水洗滌，經干燥后即可得到氧化鋁莫/來石復合粉體。本發明專利技術的方法無需昂貴設備，通過非常簡單的工藝即可直接制備出具有微納米結構的氧化鋁/莫來石復合粉體，并且該復合粉體的分散性好，幾乎無團聚。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及無機材料
，尤其涉及一種氧化鋁/莫來石復合超疏水粉體的制備方法。
技術介紹
自1977年德國生物學家Barthlott等對荷葉的超疏水性能進行研究以來，各國學者對超疏水現象開展了大量的理論和方法研究。超疏水表面通常是指與水的接觸角大于150°，滾動角小于10°的表面。它的諸多特性，如自潔性、超疏水性以及低摩擦系數等，使其在建筑、醫學、電子、環保、液體輸送等領域有巨大的應用前景。據美國橡樹嶺國家實驗室的測算，僅在馬達與泵、水運以及鋼鐵防腐三個方面，超疏水表面的產業化每年就可為美國節能436.4萬噸標準煤，節約17.4億美元的開支，并減少616萬噸量的CO2排放。因此，超疏水表面的研究具有非常廣闊的市場前景和應用價值。研究認為，超疏水效果與材料表面的化學組成及微觀結構有關，但微觀結構起決定性作用（Yu?Y,Zhao?ZH,Zheng?QS.Mechanical?and?superhydrophobic?stabilities?of?two-scale?surfacial?structure?of?lotus?leaves.Langmuir,2007,23(15):8212-8216）。受荷葉等自然界中天然超疏水表面微觀結構的啟發，構建具有微納米結構的粗糙表面有利于表面的超疏水效果。因此，研究人員基于降低材料表面能以及構建微納米結構表面這兩個策略，通過多種方法制備出超疏水表面。這些方法主要包括：模板法、堆積法（包括等離子體沉積法、CVD法、溶膠-凝膠法、靜電自組裝方法、LB沉積法和靜電紡絲方法）以及刻蝕方法（包括光刻法、等離子體刻蝕方法、金屬輔助刻蝕和錯位選擇性化學刻蝕）等。Zhang等首先在玻璃基底上組裝單層直徑為20μm的玻璃球，然后將單層玻璃球向鋁箔表面擠壓，從而在鋁箔表面形成凹坑狀表面，并對該鋁箔表面進行陽極氧化形成蜂窩狀多孔表面。最后將PFPE和SS混合液體前驅物澆注到多孔鋁箔表面并用紫外光固化，從模板上剝離后便獲得了類荷葉狀的超疏水PFPE-SS薄膜（Zhang?L,Zhou?Z,Cheng?B,Desimone?JM,Samulski?ET.Superhydrophobic?Behavior?of?a?Perfluoropolyether?Lotus-Leaf-Like?Topography.Langmuir,2006,22(20):8576-8580）；專利CN101381593A提供了一種具有微納米二元結構的超疏水自潔粉體的制備方法。具體步驟是：以一種或一種以上的納米級和/或次微米級原料粉體（如:二氧化硅、金屬氧化物、或二者的組合），并將其與溶劑混合形成漿料。然后再將該漿料在1000～2500℃下造粒鍛燒形成具有微納米二元結構的球狀粉體。最后將該粉體與低表面能修飾劑進行混合、抽濾、烘干即可得到超疏水粉體；美國Ross科技公司與美國橡樹嶺國家實驗室合作，研制出多種可用于不同環境、不同基體表面的超疏水納米粉體。例如其專利技術專利（US2012/0045954A1）公開了一種制備超疏水/油表面的方法。具體步驟是：首先將30～225μm的一級顆粒與結合劑進行混合，并通過不同的方法將其涂覆于基片表面作為基礎表面。然后再將1nm～25μm的二級顆粒采用不同的方法涂覆于上述基礎表面。最后采用低表面能有機物進行修飾，即可得到具有超疏水性能的表面；哈佛大學的研究人員則通過Bosch表面微加工方法制備出硅晶體納米陣列，并在真空環境中氣相沉積硅烷-三氯硅烷進行表面修飾，成功研制出一種極具超疏水性的納米涂層。該涂層在低溫下能使滴濺的水滴未及結冰就滑落，從而有望實現永不結冰的飛機機翼和輸電線路(L.Mishchenko,B.Hatton,V.Bahadur,J.A.Taylor,T.Krupenkin,J.Aizenberg.Design?of?Ice-Free?Nanostructured?Surfaces?Based?On?Repulsion?of?Impacting?Water?Droplets.ACS?Nano,2010,4(12):7699-7707)；中科院化學物理研究所固體潤滑國家重點實驗室的科研人員通過電化學刻蝕和陽極氧化方法，在鋁或鋁合金表面構造出具有微納米雙重結構的粗糙表面，再經過氟硅烷進行修飾后得到了具有優異超疏水性能的表面(CN200810150857.6)。盡管超疏水表面的研究取得了一定的進展，但距離它的實際應用仍有很長的距離，許多問題還亟待解決。首先，簡單、經濟、適合大面積生產的制備方法有待開發。目前已報道的超疏水表面的制備方法大多需要采用昂貴的設備，而且生產條件苛刻，周期較長，效率低，難以應用于大面積超疏水表面的生產。如LB沉積法、刻蝕方法等；其次，多數方法對基體的表面形狀有較高要求。如模板法、靜電紡絲方法等；最后，從實際應用角度考慮，現有的超疏水表面的強度、耐磨性和抗腐蝕性較差。在使用過程中，超疏水表面的疏水效果由于空氣中的灰塵和有機污染物的聚集、外力損傷、化學腐蝕等會隨著使用時間的延長而逐漸降低，這使得它的應用受到諸多限制。
技術實現思路
本專利技術通過簡單的工藝即可直接獲得具有微納米結構的氧化鋁/莫來石復合粉體。該氧化鋁/莫來石復合粉體可直接加入到涂料、汽車蠟、塑料等材料中，或將其與偶聯劑、分散劑、疏水樹脂等進行混合后，以靜電噴涂等方式涂覆于基體表面即可獲得具有優異性能的超疏水表面。所得到的超疏水表面不僅具有強度高、耐磨性好、耐候性好、抗腐蝕性強等優點，尤其適合各種復雜形狀的表面。本專利技術采用如下技術方案：本專利技術的氧化鋁莫來石復合超疏水粉體的制備方法的具體步驟如下：（1）首先往Al2O3粉料中加入濃硫酸，濃硫酸與Al2O3粉料的體積重量比為180:200～400ml/g，然后在25～70℃下進行機械攪拌或超聲處理，攪拌或超聲30～120min后，經洗滌、抽濾、烘干得到預處理Al2O3粉料；（2）將預處理Al2O3粉料與含硅原料、B2O3和熔鹽進行混合，其中，Al2O3粉料與含硅原料的質量比為(8～12):1，B2O3與含硅原料的摩爾比為1:(5～7)，含硅原料與熔鹽的摩爾比為1:(3～6)；（3）將步驟（2）得到的混合物干燥后，放于陶瓷坩堝中在700～1000℃下進行煅燒，達到煅燒溫度后保溫1～5h，然后取出坩堝，將得到的產物用蒸餾水反復洗滌，經干燥后即可得到具有微本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種氧化鋁/莫來石復合超疏水粉體的制備方法，其特征在于：所述方法的具體步驟如下：（1）首先往Al2O3粉料中加入濃硫酸，濃硫酸與Al2O3粉料的體積重量比為180:200～400ml/g，然后在25～70℃下進行機械攪拌或超聲處理，攪拌或超聲30～120min后，經洗滌、抽濾、烘干得到預處理Al2O3粉料；（2）將預處理Al2O3粉料與含硅原料、B2O3和熔鹽進行混合，其中，Al2O3粉料與含硅原料的質量比為(8～12):1，B2O3與含硅原料的摩爾比為1:(5～7)，含硅原料與熔鹽的摩爾比為1:(3～6)；（3）將步驟（2）得到的混合物干燥后，放于陶瓷坩堝中在700～1000℃下進行煅燒，達到煅燒溫度后保溫1～5h，然后取出坩堝，將得到的產物用蒸餾水反復洗滌，經干燥后即可得到具有微納米結構的氧化鋁/莫來石復合粉體。

【技術特征摘要】
1.一種氧化鋁/莫來石復合超疏水粉體的制備方法，其特征在于：所
述方法的具體步驟如下：
（1）首先往Al2O3粉料中加入濃硫酸，濃硫酸與Al2O3粉料的體積重
量比為180:200～400ml/g，然后在25～70℃下進行機械攪拌或超聲處
理，攪拌或超聲30～120min后，經洗滌、抽濾、烘干得到預處理Al2O3粉料；
（2）將預處理Al2O3粉料與含硅原料、B2O3和熔鹽進行混合，其中，
Al2O3粉料與含硅原料的質量比為(8～12):1，B2O3與含硅原料的摩爾
比為1:(5～7)，含硅原料與熔鹽的摩爾比為1:(3～6)；
（3）將步驟（2）得到的混合物干燥后，放于陶瓷坩堝中在700～1000
℃下進行煅燒，達到煅燒溫度后保溫1～5h，然后取出坩堝，將得到
的產物用蒸餾水反復洗滌，經干燥后即可得到具有微納米結構的氧化
鋁/莫來石復合粉體。
2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟（1）中，Al2O3粉料的粒徑<60μm。
3.如權利...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄧義群，沈針，
申請(專利權)人：江西理工大學，
類型：發明
國別省市：江西;36