304不锈钢表面超疏水膜的制备与研究

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近年来,超疏水材料由于其不润湿、自清洁的特点已越来越引起人们的重视,如果将超疏水性质运用在金属表面,可以有效减缓金属的腐蚀速度,增加金属材料的使用寿命。本文使用水热法和化学刻蚀法对304不锈钢表面进行粗糙化处理,并用氟硅烷进行修饰,成功地在不锈钢表面做成超疏水膜。  首先,选择了FC-922((N-全氟辛基磺酰基)-氨丙基三乙氧基硅烷)作为修饰剂,确定了最佳修饰条件,即氟硅烷浓度5%(FC-922∶去离子水∶乙醇(质量比)5∶5∶90);修饰时间9h;修饰温度30℃。  其次,用水热法制备不锈钢表面超疏水膜,分别采用乙二胺和水合肼为水热溶剂,其中乙二胺作为水热溶剂时,处理后的不锈钢表面经氟硅烷修饰后接触角达到128.3°,比未处理前接触角增加60多度,较原来有了很强的疏水性。  最后,用化学刻蚀法构造不锈钢表面超疏水结构,采用盐酸、草酸、氯化亚铁组成的刻蚀体系对不锈钢304表面进行化学刻蚀处理,40℃下刻蚀反应3小时,然后经氟硅烷修饰后接触角达153.7°。将水(5μL)滴在不锈钢片上,水滴呈现完美的球形,在接触角测量仪下检测处理后的不锈钢表面粘附力也很小,在扫描电镜下可以看到,在经过化学刻蚀后的304不锈钢表面有规则的微米级长方体凸起,塔费尔曲线也说明了拥有超疏水结构的不锈钢片比原来有了更强的抗腐蚀能力。  不锈钢作为普遍使用的金属材料,其在氯离子存在的环境中腐蚀速度比普通钢铁还要快。上面两种在不锈钢304表面构造超疏水结构的方法,操作简单又不需要大型设备,而且制备出的超疏水膜性质良好又有很高的稳定性,具有很好的应用前景。
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