铝合金表面高粘滞力超疏水性薄膜的制备研究

摘要

高粘滞力超疏水材料是指与水滴的接触角大于150°,但是水滴会牢固的粘附在疏水表面上,无论该表面怎样倾斜,水滴都不会滚落。这种材料由于在液体传输、生化分离、原位探测以及局部化学反应等方面的潜在应用正在成为新的研究焦点。
　　 本文以铝合金为基体,成功地在其表面制备出了具有高粘滞力的超疏水薄膜材料,分析了纳米结构和化学组分对超疏水性及高粘滞性的影响,为制备高粘滞力超疏水材料提供了一种新的途径。
　　 研究过程中,本研究首先采用水热合成法,在经过阳极氧化处理的铝合金基板上制备ZnAl-LDHs薄膜,然后对该薄膜进行月桂酸钠表面改性。采用XRD、SEM、接触角测量仪对改性后的薄膜进行了显微分析和接触角测量,结果表明,膜层的厚度为大约3μm,LDHs晶粒沿着垂直于基板的方向生长,且层板弯曲,层板之间形成了多孔结构,孔的尺寸小于500 nm。接触角分析测试结果表明ZnAl-LDHs薄膜在经过月桂酸钠表面改性后,测得的接触角大于150.0°,具有超疏水性。分析结果也表明该薄膜不但具有优越的疏水性能,而且对水有很强的粘滞作用。另外,与有机溶剂甘油、乙二醇和二甲基亚砜的接触角测试表明,该材料与有机溶剂有很大的接触角,将材料倒置后发现,与有机溶剂有很强的粘滞力,而且有机溶剂的粘度越大,倒置后越不容易滴落。接触角测试的分析还表明,该薄膜具有良好的疏水稳定性和耐溶剂性。
　　 为了获得更好的疏水性能,本文还通过正交实验方法设计获得了最优的实验参数组合:阳极氧化时间为65 min,Zn／NH3浓度比为1:6,温度为95℃,时间36 h。经过参数优化后的材料,疏水角可以增加到156.4°。