高性能氟硅烷納米不粘薄膜研究

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1、當(dāng)前國(guó)內(nèi)外同類課題研究水平概述從國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的資料來看，固體表面疏液性的研究工作中主要是對(duì)固體表面疏水性的研究。制備的表面對(duì)水的接觸角達(dá)到或超過了150。,即達(dá)到了超疏水的程度。這方面的工作有：Onda.T等用n烷基乙烯酮的二聚物制備了超疏水表面，其對(duì)水的接觸角有174°;Tadanaga.K等用經(jīng)過三甲氧基氟硅烷氟化修飾過的多孔滲水氧化鋁凝膠薄膜制備成超疏水氧化鋁薄膜，報(bào)道的對(duì)水的接觸角為165°。據(jù)報(bào)道，利用一種新的模板擠壓法制備具有超疏水表面的聚丙烯月青(PAN)納米纖維。纖維的末端是針狀的，末端的平均直徑和纖維之間的平均距離分別是104.6nm和513.8nmo結(jié)果表明，

2、水在PAN納米纖維表面的接觸角在沒有任何低表面能物質(zhì)修飾時(shí)即可高達(dá)173.8±1.3°目前國(guó)內(nèi)外解決表面粘附問題，一般采用不粘涂層涂覆技術(shù)，其中實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域多以應(yīng)用聚四氟乙烯(PTFE)涂層為主要手段，但常規(guī)PTFE涂層需在300°C以上固化，嚴(yán)重制約了它在大型設(shè)備上和工程中的應(yīng)用，因此室溫條件下制備高性能不粘涂層是當(dāng)前發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。以上這些方法中需要特定的基底，苛刻的化學(xué)處理，且制成的疏水表面不可承受大的外力。因此限制了這些技術(shù)的推廣應(yīng)用。針對(duì)這些問題,本文研究發(fā)展了一種更為簡(jiǎn)潔的技術(shù)思路，可以在大尺度金屬基底上實(shí)現(xiàn)表面微/納米結(jié)構(gòu)超疏不粘膜的制備。解決了常規(guī)聚

3、四氟乙烯涂層需要燒結(jié)的問題，并為最終解決工業(yè)生產(chǎn)過程較大型構(gòu)件的防粘污處理及其它領(lǐng)域防污不粘、抗冰、減阻提供了思路。1、引言32、實(shí)驗(yàn)過程及分析42.1金屬片表面的處理T藝及改性效杲42.1.1實(shí)驗(yàn)過程42.1.2FAS溶液的配制52.1.3接觸角的測(cè)定72.1.4處理結(jié)果72.2鋁片表而的陽(yáng)極氧化及改性效果112.2.1實(shí)驗(yàn)過程112.2.2處理結(jié)果113、機(jī)理分析134、臨界表面張力的計(jì)算155、試驗(yàn)結(jié)論與總結(jié)16致謝錯(cuò)誤！未定義書簽。參考文獻(xiàn)17高性能氟硅烷納米不粘薄膜研究摘要：高性能氟硅烷納米不粘薄膜（以下稱超疏水薄膜）通常是指與水的接觸角大于150°的納米級(jí)超疏水膜。

4、本文從疏液性的兩個(gè)基本條件：粗糙度和低表面能出發(fā)，闡述了化學(xué)蝕刻和陽(yáng)極氧化方法在金屬表面構(gòu)建微/納米復(fù)合細(xì)微結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)過程，以及低表面能氟硅烷成膜工藝。在分析和計(jì)算的基礎(chǔ)上，討論了提高不粘薄膜性能的途徑，并對(duì)比了使用不同方法所獲得的微/納米結(jié)構(gòu)不粘防污薄膜性能和特點(diǎn)。經(jīng)測(cè)量及計(jì)算驗(yàn)證表明所制得的具有微/納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的不粘薄膜其等效表面張力系數(shù)為1.172mN/m,遠(yuǎn)低于聚四氟乙烯表面張力系數(shù)18mN/m,可廣泛應(yīng)用于材料表面的不粘防污處理。關(guān)鍵詞:疏液性、氟硅烷、微/納米復(fù)合結(jié)構(gòu)、陽(yáng)極氧化、低表面能1、引言近年來關(guān)于超疏液樣品的制備方法已有較多的研究，如，（1）密集陣列碳納米管

5、經(jīng)氟硅烷修飾；（2）化學(xué)氣相沉積各種硅氧烷化合物在金屬表面上；（3）離子電鍍形成具有納米級(jí)粗糙度的聚四氟乙烯涂層等。以上這些方法極大地改善了材料表面的疏液性能，但這些方法需要特定的基底，或?qū)嶒?yàn)室才能實(shí)現(xiàn)的化學(xué)處理?xiàng)l件，從而限制了這些技術(shù)的推廣應(yīng)用。特別是在大型設(shè)備上形成比較牢固的疏液薄膜方面的應(yīng)用。針對(duì)這些問題，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術(shù)，即主要通過化學(xué)蝕刻和陽(yáng)極氧化法等納米技術(shù)對(duì)基底表面進(jìn)行預(yù)處理，在金屬基底表面上構(gòu)建微/納米復(fù)合細(xì)微結(jié)構(gòu)；再在這層結(jié)構(gòu)上噴涂氟硅烷（FAS）溶液，對(duì)復(fù)合細(xì)微結(jié)構(gòu)基底表面進(jìn)行修飾成膜，降低材料的表面能，提高材

6、料的疏液性，最終使其表面達(dá)到超疏的效果。另外作為機(jī)理探索和方法對(duì)比，我們還對(duì)金屬鋁進(jìn)行了二次陽(yáng)極氧化處理，使其表面形成規(guī)則的細(xì)微結(jié)構(gòu)，再噴涂氟硅烷成膜。實(shí)驗(yàn)證明化學(xué)蝕刻和陽(yáng)極氧化所制備的具有這種細(xì)微結(jié)構(gòu)的薄膜具有優(yōu)良的疏液性能。同時(shí)經(jīng)測(cè)量及計(jì)算驗(yàn)證獲得了所制得的具有微/納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的不粘薄膜其等效表面張力系數(shù).2、實(shí)驗(yàn)過程及分析2.1金屬片表面的處理工藝及改性效果2.1.1實(shí)驗(yàn)過程我們用鹽酸(分析純)、硝酸(分析純)、氫氟酸(40%)按一定比例配置成腐蝕液A。在對(duì)金屬樣片進(jìn)行一系列的預(yù)處理后，用腐蝕液A對(duì)其進(jìn)行腐蝕和務(wù)基化。具體的工藝如下：(1)用約600粒度的細(xì)砂紙打磨試樣3

7、cm*7cm(鋁片光滑時(shí)無需此步驟)(2)去油一一用熱氫氧化鈉濃溶液浸洗(鋁為兩性金屬，自身及其氧化物都與堿反應(yīng)，有大量氣泡產(chǎn)生后，持續(xù)二十分鐘。)(3)去氧化層---用1:4硝酸浸洗。(若為鋁箔，2步驟完成后鋁箔表面附著有不與堿反應(yīng)的雜質(zhì)金屬原子。)(4)流水沖洗樣片。(5)1:4鹽酸浸洗樣片。(去除硝酸浸洗產(chǎn)生的金屬表面鈍化。)(6)流水沖洗樣片。(7)放入A液中處理。(8)流水清洗樣片。(9)20%過氧化氫50度浸泡1小時(shí)。(基片表面務(wù)基化)(10)流水清洗樣片，吹干水分，用FAS溶液