高粘附超疏水双功能插层结构类水滑石薄膜及其制备方法

摘要

本发明涉及一种高粘附超疏水双功能插层结构薄膜材料及其制备方法。在惰性气体保护下，在阳极氧化过的铝基板上原位生长层状双羟基金属复合氧化物薄膜，然后通过离子交换，将长链脂肪酸盐表面活性剂阴离子插入层间，此薄膜具有纳米/微米复合结构。制备的插层结构薄膜不仅具有很好的疏水效果，接触角达到172°，而且对水具有高粘附作用，将基板倾斜或者倒置水滴均不滚落下来。由于类水滑石层板与层间表面活性剂阴离子的强相互作用，得到的高粘附性的超疏水材料具有更好的热稳定性。本方法工艺简单，合成条件温和，易于操作，制备的薄膜与基板有很好的结合力。该超疏水薄膜有望作为无损失液体运输材料、液体携带材料、生物微量溶液移液管等应用。

主权项

1.一种高粘附超疏水双功能插层结构类水滑ZnAl-R-LDHs薄膜的制备方法，该薄膜的化学通式为：[Zn2+1-xAl3+x(OH)2]x+(R)x·yH2O其中R代表Cn-1H2n-1COO-，n的取值范围为10～22；0.2≤x≤0.4，0≤y≤2；该薄膜材料表面具有纳米/微米复合结构，其与水滴的接触角达到140°～172°，该薄膜对水滴有非常强的粘附作用，倾斜或倒置覆盖有该薄膜的基板，其上的水滴不滑落；该薄膜具体制备步骤如下：A：将纯度≥80％、厚度在0.01～1mm间的铝片用无水乙醇清洗除去表面油污，用浓度为3～10％的氢氧化钠溶液浸泡除去表面的自然氧化层，再用去离子水洗净，将处理过的铝片作为阳极，以铅板或不锈钢板作为阴极，0.5～3mol/L的硫酸溶液作为电解质，在氧化电流为1～5A下，电解0.5～5小时，得到阳极氧化的铝片备用；B：将可溶性二价锌盐Zn2+(Yn-)2/n和(NH4)nYn-按照0.05～0.5的摩尔比溶于去离子水中配成混合溶液，使混合溶液中Zn2+金属离子浓度控制在0.01～0.5mol/L之间，用稀氨水调节反应溶液的pH值为4.5～8.0，得到反应溶液；Yn-为NO3-、Cl-、SO42-中的任何一种；C：将阳极氧化处理过的铝片垂直悬置于上述反应溶液中，在惰性气体氛围中，于25～150℃温度下反应0.5～96小时；取出反应后的铝基板，用去离子水洗涤6～7次，在室温下氮气吹扫干燥，得到ZnAl-LDHs薄膜；D：将制备的ZnAl-LDHs薄膜垂直悬置于浓度为0.01～0.5mol/L的长链脂肪酸盐溶液中，在惰性气体氛围中，于25～90℃下恒温反应2～20小时，取出反应后的基板，用去离子水洗涤6～7次，再用乙醇漂洗，在室温下氮气吹扫干燥，即得到ZnAl-R-LDHs薄膜；所用长链脂肪酸盐的分子式为Cn-1H2n-1N+CO2-，其中N+代表Na+或K+，n＝10～22；过程中所用的去离子水都是脱除CO2的去离子水。