X70管线钢仿生多尺度疏油功能表面的制备及性能

作     者：王位 

作者单位：中国石油大学（华东） 

学位级别：硕士

导师姓名：于思荣

授予年度：2013年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：管线钢 疏油性 喷丸处理 化学刻蚀 低能修饰 耐蚀性 

摘      要：目前仿生疏水表面的研究较多，其研究成果已用于很多方面，例如用于材料表面，可以起到自清洁和防水的作用。由于疏油表面的制备较困难，所以疏油表面的研究相对较少，而疏油表面的应用领域也很广泛，其作用尤为重要。疏水表面的形成主要依靠两方面的因素：一是微纳米相结合的微细结构，二是较低的表面能。借鉴该思路，本文采用了喷丸、化学刻蚀及表面低能修饰的复合方法在X70管线钢表面成功制备出疏油表面，与油滴（机油）的接触角最大达到141°。 首先对X70管线钢表面进行喷丸处理，在试样表面形成具有一定尺度的粗糙结构。然后用浓盐酸溶液对试样表面进行化学刻蚀，进一步细化表面结构，形成微纳米相结合的表面结构，最后分别用十七氟癸基三乙氧基硅烷醇溶液及全氟辛酸醇溶液对表面进行修饰，得到疏油性较好的表面。本文分析了盐酸浓度、化学刻蚀时间、全氟辛酸醇溶液浓度及修饰时间等工艺参数对接触角的影响，确定了最佳的试验参数。利用扫描电子显微镜、共聚焦显微镜对试样表面进行观察。 研究结果表明，在X70管线钢试样表面形成了一层规则的微米和纳米尺度相结合的微细结构，表面覆盖了一层低能材料。该方法简单易行，适合大规模生产。 本文还对氟硅烷醇溶液和全氟辛酸醇溶液的修饰效果进行了比较，结果表明氟硅烷醇溶液修饰的表面可达到超疏水，但其疏油性一般，而全氟辛酸醇溶液修饰的表面疏油性更好，这说明更适合作疏油表面的修饰剂。 通过电化学试验，对疏油表面的耐蚀性进行研究，结果证明试样表面的耐蚀性有一定提高。