CN112680729B - 一种毛细管或异型管内表面导电电极防短路方法 - Google Patents

一种毛细管或异型管内表面导电电极防短路方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种毛细管或异型管内表面导电电极防短路方法。需配置的高分子聚合物溶液溶剂为N‑甲基吡咯烷酮(NMP)和N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)中的一种，溶质为聚乳酸(PLA)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯(PVDF)等高分子聚合物中的一种，在电极上包覆的高分子聚合物薄膜，可保证在电化学反应过程中，阴阳极在电场的作用下正常反应，即使在外力作用下发生阴阳极相互接触也不会发生短路。该方法具有操作方便、适用性广、成本低廉等优点。

Description

一种毛细管或异型管内表面导电电极防短路方法
技术领域
本发明涉及电极材料防短路领域，具体是一种毛细管或异型管内表面导电电极防短路方法。
背景技术
电化学处理作为化学处理的分支之一，广泛应用于能源、生物、环境以及金属材料表面改性等领域。电化学反应装置一般由电源、阴极、阳极、电解液等部分组成。其中，阴极和阳极为导电材料，以保证***电流的导通。在开放***中，阴阳极间的距离较大并可以调整，在反应过程中，不会因外力作用(如气泡上浮、液体的流动作用在阴阳极的应力等)而发生接触。但对于限域的半封闭***(如毛细管、异型管内)，阴阳极间的距离较小，这就导致在外力的作用下，阴阳极十分容易接触，造成阴阳极短路使得反应不能顺利进行。例如采用电化学反应法对毛细管金属管、检测用针管、手机用散热铜管、冷凝用螺旋钛管等毛细管或异型管内表面进行超浸润改性时，毛细管或异型管作为阳极，阴极丝需置于其内部，但现有技术无法保证在反应过程中阴极丝与毛细管或异型管不发生短路，更不必说在其内表面制备均匀的超浸润涂层。因此，亟待开发一种避免短路、操作方便、适用性广、成本低廉的毛细管或异型管内表面导电电极防短路方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种毛细管或异型管内表面导电电极防短路方法，其特征在于:配置高分子聚合物溶液；该溶液溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中的一种，溶质为聚聚乳酸(PLA)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯(PVDF)等高分子材料中的一种；
将用于穿入毛细管或异型管内的电极清洗后干燥处理，然后在其表面涂覆高分子聚合物溶液并烘干。电极穿入毛细管或异型管后，需要对毛细管或异型管进行电化学处理。例如，将其浸入电解液对其进行表面处理，穿入的电极作为阴极或阳极，另一极即为毛细管或异型管(毛细管、异型管和电极均为导电材料制成)。
进一步，高分子聚合物溶液浓度为10～100g/L。
进一步，所述电极为不锈钢、铜、铁、铂或钛制成的电极丝。
进一步，包覆高分子聚合物时，是在涂覆高分子聚合物溶液并烘干。
进一步，在电极上包覆的高分子聚合物薄膜厚度为1～50μm。
进一步，所述毛细管或异型管是毛细管金属管、检测用针管、手机用散热铜管或冷凝用螺旋钛管。
进一步，电极的清洗时间为0.5～4h，干燥温度为50～80℃，干燥时间为2～5h。
进一步，涂覆高分子聚合物溶液后，将电极烘干的温度为50～80℃,烘干时间为0.5～4h。
与现有技术相比，本发明具有以下显著优点及有益效果：
1.解决了阴阳极在限域半封闭***内容易短路的难题；
2.操作方便，工艺生产难度低；
3.使用性广，对阴阳极尺寸与材料没有限制。
附图说明
图1是制备包覆高分子聚合物防短路电极的过程示意图。
图2是包覆高分子聚合物薄膜的阴极丝扫描电子显微图。图中，(a)是阴极丝的表面图，(b)是阴极丝截面图，(c)是电化学反应前的薄膜表面图，(d)是电化学反应后的薄膜表面图。
图3是采用本发明的方法，利用电化学阳极氧化法在内径为0.4mm钛管内表面制得的二氧化钛纳米管阵列扫描电子显微图。
图4是采用本发明的方法，利用电化学阳极氧化法在内径为0.4mm，长度为70mm的钛管内表面制得的二氧化钛纳米管阵列均匀性统计结果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
本实施例的一种毛细管或异型管内表面导电电极防短路方法中，需要配置溶质为聚偏氟乙烯，溶剂为N-甲基吡咯烷酮的分子聚合物溶液，其浓度为10g/L。
包括以下步骤：
(1)将直径为0.2mm的不锈钢丝电极依次在去污剂、酒精、去离子水中分别进行超声震荡清洗，清洗时间分别为0.5h；
(2)将不锈钢丝用氮气喷枪吹干；
(3)将不锈钢丝进行干燥处理，干燥温度为50℃，干燥时间为1h；
(4)将干燥后的不锈钢丝为基体，反复在其表面涂覆上述高分子聚合物溶液，涂覆次数为20～25次；
(5)将包覆有聚偏氟乙烯溶液的不锈钢丝进行干燥处理，干燥温度为50℃，干燥时间为2h；
(6)将不锈钢丝穿入干燥的内径为0.4mm的毛细钛管内，连接电源，通入电解液进行电化学处理(阳极氧化处理)。
本实施例的相关性能数据如下：
在对比实验中，未经包覆的，直径为0.2mm不锈钢丝为金属，其单独作为阳极氧化法中的阴极时，由于管内剩余空间仅剩0.2mm。在通入电解液时，由于电解液对阴极不锈钢丝有冲刷作用，使得阴极不锈钢丝极易与阳极毛细钛管接触而发生短路。如图2所示，通过包覆高分子聚合物薄膜，处理后的阴极不锈钢丝外表面包有一层厚度约为20～30μm的高分子聚合物隔膜，这层隔膜在阳极氧化是能够将阴阳极隔开，防止发生短路的同时又不会屏蔽电场，使得阳极氧化可以进行。如图3所示，阳极氧化制得的二氧化钛纳米管阵列长度约为3μm，且具有管壁光滑、开口良好等特点。图4呈现了毛细钛型管内表面不同位置处纳米管阵列的长度统计，说明制备的纳米涂层的厚度是均匀可控的。同时，该方法具有操作方便、适用范围广、成本低廉等优点。
实施例2
与实施例1不同之处在于：
1、步骤(1)中，电极为铂丝，直径为0.4mm。
2、步骤(4)中，高分子聚合物溶质为聚乳酸(PLA)，溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)，溶液浓度为20g/L，涂覆次数为20～25次。
3、步骤(6)中，阳极是内径为1mm的不锈钢毛细管。
实施例3
与实施例1不同之处在于：
1、步骤(1)中，电极为铜丝，直径为0.6mm。
2、步骤(4)中，高分子聚合物溶质为聚氯乙烯(PVC)，溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)，溶液浓度为10g/L，涂覆次数为15～20次。
3、步骤(6)中，阳极是内径为1.5mm的铝合金毛细管。
实施例4
与实施例1不同之处在于：
1、步骤(1)中，电极为铁丝，直径为1mm
2、步骤(4)中，高分子聚合物溶质为聚偏氟乙烯(PVDF)，溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，溶液浓度为15g/L，涂覆次数为10～15次。
3、步骤(6)中，阳极是内径为2.5mm的螺旋毛细钛换热管。
实施例5
与实施例1不同之处在于：
1、步骤(1)中，电极为钛丝，直径为1.5mm。
2、步骤(6)中，阳极是内截面为矩形(长为5.5mm，宽为3.0mm)的异型铜合金管。
实施例6
与实施例1不同之处在于：
1、步骤(1)中，电极为钛丝，直径为0.5mm。
2、步骤(6)中，阳极是内径为3.0mm的L型异性钛管。
实施例7
与实施例1不同之处在于：
1、步骤(1)中，电极为铁丝，直径为0.4mm。
2、步骤(6)中，阳极是内径为2.5mm的T型异性不锈钢管。
实施例8
与实施例1不同之处在于：
1、步骤(1)中，电极为铁丝，直径为0.4mm。
2、步骤(6)中，阳极是内径为2.5mm的V型异性不锈钢管。

Claims (6)

1.一种毛细管或异型管内表面导电电极防短路方法，其特征在于:配置高分子聚合物溶液；该溶液溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中的一种，溶质为聚乳酸(PLA)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯(PVDF)等高分子材料中的一种；
将用于穿入毛细管或异型管内的电极清洗后干燥处理，然后在其表面在电极上包覆高分子聚合物；高分子聚合物溶液浓度为10～100g/L；在电极上包覆的高分子聚合物薄膜厚度为1～50μm。
2.根据权利要求1所述的一种毛细管或异型管内表面导电电极防短路方法，其特征在于：所述电极为不锈钢、铜、铁、铂或钛制成的电极丝。
3.根据权利要求1所述的一种毛细管或异型管内表面导电电极防短路方法，其特征在于：包覆高分子聚合物时，是在涂覆高分子聚合物溶液并烘干。
4.根据权利要求1所述的一种毛细管或异型管内表面导电电极防短路方法，其特征在于：所述毛细管或异型管是毛细管金属管、检测用针管、手机用散热铜管或冷凝用螺旋钛管。
5.根据权利要求1所述的一种毛细管或异型管内表面导电电极防短路方法，其特征在于：电极的清洗时间为0.5～4h，干燥温度为50～80℃，干燥时间为2～5h。
6.根据权利要求1所述的一种毛细管或异型管内表面导电电极防短路方法，其特征在于：涂覆高分子聚合物溶液后，将电极烘干的温度为50～80℃,烘干时间为0.5～4h。
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