高性能氟硅烷纳米不粘薄膜研究

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1、当前国内外同类课题研究水平概述从国内外现有的资料来看，固体表面疏液性的研究工作中主要是对固体表面疏水性的研究。制备的表面对水的接触角达到或超过了150。,即达到了超疏水的程度。这方面的工作有：Onda.T等用n烷基乙烯酮的二聚物制备了超疏水表面，其对水的接触角有174°;Tadanaga.K等用经过三甲氧基氟硅烷氟化修饰过的多孔渗水氧化铝凝胶薄膜制备成超疏水氧化铝薄膜，报道的对水的接触角为165°。据报道，利用一种新的模板挤压法制备具有超疏水表面的聚丙烯月青(PAN)纳米纤维。纤维的末端是针状的，末端的平均直径和纤维之间的平均距离分别是104.6nm和513.8nmo结果表明，

2、水在PAN纳米纤维表面的接触角在没有任何低表面能物质修饰时即可高达173.8±1.3°目前国内外解决表面粘附问题，一般采用不粘涂层涂覆技术，其中实验室和工业生产领域多以应用聚四氟乙烯(PTFE)涂层为主要手段，但常规PTFE涂层需在300°C以上固化，严重制约了它在大型设备上和工程中的应用，因此室温条件下制备高性能不粘涂层是当前发展的一个重要趋势。以上这些方法中需要特定的基底，苛刻的化学处理，且制成的疏水表面不可承受大的外力。因此限制了这些技术的推广应用。针对这些问题,本文研究发展了一种更为简洁的技术思路，可以在大尺度金属基底上实现表面微/纳米结构超疏不粘膜的制备。解决了常规聚

3、四氟乙烯涂层需要烧结的问题，并为最终解决工业生产过程较大型构件的防粘污处理及其它领域防污不粘、抗冰、减阻提供了思路。1、引言32、实验过程及分析42.1金属片表面的处理T艺及改性效杲42.1.1实验过程42.1.2FAS溶液的配制52.1.3接触角的测定72.1.4处理结果72.2铝片表而的阳极氧化及改性效果112.2.1实验过程112.2.2处理结果113、机理分析134、临界表面张力的计算155、试验结论与总结16致谢错误！未定义书签。参考文献17高性能氟硅烷纳米不粘薄膜研究摘要：高性能氟硅烷纳米不粘薄膜（以下称超疏水薄膜）通常是指与水的接触角大于150°的纳米级超疏水膜。

4、本文从疏液性的两个基本条件：粗糙度和低表面能出发，阐述了化学蚀刻和阳极氧化方法在金属表面构建微/纳米复合细微结构的实验过程，以及低表面能氟硅烷成膜工艺。在分析和计算的基础上，讨论了提高不粘薄膜性能的途径，并对比了使用不同方法所获得的微/纳米结构不粘防污薄膜性能和特点。经测量及计算验证表明所制得的具有微/纳米复合结构的不粘薄膜其等效表面张力系数为1.172mN/m,远低于聚四氟乙烯表面张力系数18mN/m,可广泛应用于材料表面的不粘防污处理。关键词:疏液性、氟硅烷、微/纳米复合结构、阳极氧化、低表面能1、引言近年来关于超疏液样品的制备方法已有较多的研究，如，（1）密集阵列碳纳米管

5、经氟硅烷修饰；（2）化学气相沉积各种硅氧烷化合物在金属表面上；（3）离子电镀形成具有纳米级粗糙度的聚四氟乙烯涂层等。以上这些方法极大地改善了材料表面的疏液性能，但这些方法需要特定的基底，或实验室才能实现的化学处理条件，从而限制了这些技术的推广应用。特别是在大型设备上形成比较牢固的疏液薄膜方面的应用。针对这些问题，本文的研究工作是，研究了可在大型器件表面上形成高性能不粘膜的技术，即主要通过化学蚀刻和阳极氧化法等纳米技术对基底表面进行预处理，在金属基底表面上构建微/纳米复合细微结构；再在这层结构上喷涂氟硅烷（FAS）溶液，对复合细微结构基底表面进行修饰成膜，降低材料的表面能，提高材

6、料的疏液性，最终使其表面达到超疏的效果。另外作为机理探索和方法对比，我们还对金属铝进行了二次阳极氧化处理，使其表面形成规则的细微结构，再喷涂氟硅烷成膜。实验证明化学蚀刻和阳极氧化所制备的具有这种细微结构的薄膜具有优良的疏液性能。同时经测量及计算验证获得了所制得的具有微/纳米复合结构的不粘薄膜其等效表面张力系数.2、实验过程及分析2.1金属片表面的处理工艺及改性效果2.1.1实验过程我们用盐酸(分析纯)、硝酸(分析纯)、氢氟酸(40%)按一定比例配置成腐蚀液A。在对金属样片进行一系列的预处理后，用腐蚀液A对其进行腐蚀和務基化。具体的工艺如下：(1)用约600粒度的细砂纸打磨试样3

7、cm*7cm(铝片光滑时无需此步骤)(2)去油一一用热氢氧化钠浓溶液浸洗(铝为两性金属，自身及其氧化物都与碱反应，有大量气泡产生后，持续二十分钟。)(3)去氧化层---用1:4硝酸浸洗。(若为铝箔，2步骤完成后铝箔表面附着有不与碱反应的杂质金属原子。)(4)流水冲洗样片。(5)1:4盐酸浸洗样片。(去除硝酸浸洗产生的金属表面钝化。)(6)流水冲洗样片。(7)放入A液中处理。(8)流水清洗样片。(9)20%过氧化氢50度浸泡1小时。(基片表面務基化)(10)流水清洗样片，吹干水分，用FAS溶液