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铝合金表面高粘滞力超疏水性薄膜的制备研究

作　者: 王学武
导　师: 黄远
学　校: 天津大学
专　业: 材料学
关键词: ZnAl-LDHs薄膜超疏水粘滞表面水热反应表面修饰
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

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 oC,时间36 h。经过参数优化后的材料,疏水角可以增加到156.4°。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-22
  1.1 引言  8-9
  1.2 接触角的定义  9
  1.3 滚动角的定义  9-10
  1.4 超疏水性表面的理论基础  10-15
    1.4.1 接触角理论  10-12
    1.4.2 滚动角理论  12-15
  1.5 超疏水性表面的制备技术  15-20
    1.5.1 刻蚀法  15-16
    1.5.2 化学气相沉积法  16-17
    1.5.3 溶胶-凝胶法  17-18
    1.5.4 聚合物溶液涂层法  18
    1.5.5 升华法  18
    1.5.6 相分离法  18-19
    1.5.7 电化学方法  19-20
  1.6 研究背景、意义及内容  20-22
    1.6.1 研究背景及意义  20-21
    1.6.2 研究内容  21
    1.6.3 创新点  21-22
第二章铝合金基体表面超疏水薄膜的制备及表征  22-34
  2.1 引言  22-23
  2.2 实验过程及方法  23-26
    2.2.1 实验原料和设备  23-24
    2.2.2 铝合金基体表面超疏水薄膜的制备  24-25
    2.2.3 材料表征方法  25-26
  2.3 结果与讨论  26-33
    2.3.1 铝合金成分结果分析  26-27
    2.3.2 XRD结果分析  27-28
    2.3.3 SEM及EDS结果分析  28-30
    2.3.4 接触角测量分析  30-33
  2.4 本章小结  33-34
第三章铝合金基体超疏水薄膜疏水性的影响因素研究  34-50
  3.1 引言  34
  3.2 实验过程及方法  34-36
    3.2.1 实验原料和设备  34
    3.2.2 实验参数分析对比实验  34-35
    3.2.3 材料表征方法  35-36
  3.3 结果与讨论  36-49
    3.3.1 出光处理对疏水性能的影响  36-38
    3.3.2 阳极氧化时间对疏水性能的影响  38-42
    3.3.3 正交实验方法设计  42-47
    3.3.4 疏水稳定性分析  47-48
    3.3.5 耐溶剂性分析  48-49
  3.4 本章小结  49-50
第四章铝合金基体表面超疏水薄膜的粘滞性分析  50-60
  4.1 引言  50-52
  4.2 实验过程及方法  52-54
    4.2.1 实验原料和设备  52-53
    4.2.2 浸润性能测试实验  53
    4.2.3 材料表征方法  53-54
  4.3 结果与讨论  54-59
    4.3.4 铝合金基体超疏水薄膜与水的粘滞现象  54
    4.3.5 重力对疏水性的影响以及粘滞力测试分析  54-56
    4.3.6 与溶剂的接触角及粘滞力分析  56-57
    4.3.7 高粘滞力产生的原因  57-58
    4.3.8 应用前景  58-59
  4.4 本章小结  59-60
第五章全文结论  60-61
展望  61-62
参考文献  62-68
致谢  68

铝合金表面高粘滞力超疏水性薄膜的制备研究

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