解析肉豆蔻酸铜超疏水表面化学结构及浸润性影响因素

范伟

摘 要：在制备金属超疏水表面防腐薄膜的过程中，使用一些金属脂肪酸微簇物质，全面测量其形貌化学结构、实际的抗结垢性能和浸润性能，有良好的效果。这项研究结果对于肉豆蔻酸铜表面超疏水性复合材料形成机理研究工作的顺利进行有积极的作用和重要的意义。从肉豆蔻酸铜表面超疏水性复合材料的实验工作出发，全面分析和说明了肉豆蔻酸铜超疏水表面的化学结构，详细说明、介绍了影响肉豆蔻酸铜超疏水表面浸润性的因素。

关键词：肉豆蔻酸；纯铜；超疏水表面；浸润性

中图分类号：O647.1 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.07.035

制備出稳定的金属超疏水表面防腐薄膜，在金属防腐工作和自清洁等工业生产领域中有非常重要的意义和作用。金属超疏水表面防腐薄膜，不仅有良好的修饰作用，还能减少金属和腐蚀介质结垢的问题。目前，在制造稳定的金属超疏水表面防腐薄膜的过程中，所使用的方法存在一些问题。金属表面微纳米阶层结构的蜡状物质本身的形貌将会直接影响稳定超疏水薄膜的形成效果，因而针对该蜡状物质进行研究，能够为金属超疏水表面防腐薄膜制备工作的顺利进行提供良好的指导条件。

1 肉豆蔻酸铜表面超疏水性复合材料的实验工作

针对肉豆蔻酸铜表面超疏水性复合材料的各项情况进行全面、细致的分析和研究，积极开展相应的实验工作，对于金属超疏水表面防腐薄膜制备工作的开展具有积极的意义和作用。

1.1 制备超疏水表面

在制备超疏水表面的过程中，要先做好实验材料准备工作，主要有铜试样、肉豆蔻酸等。铜试样的尺寸是30 mm×20 mm×7 mm，需要经过耐水砂纸和金刚石等材料的抛光处理，同时，还需要使用无水乙醇和蒸馏水清洗。经过一系列处理的铜试样需要放置在干净的器皿中，为后续的实验作准备。在处理肉豆蔻酸的过程中，要将其保持在20～60 ℃的状态中。另外，要准备物质的量浓度为0.03 mol/L的肉豆蔻酸-乙醇溶液，用于浸泡之前处理好的铜试样。浸泡144 h之后，全面观察温度对实验结果的影响。最后，去除溶液中的铜试样，使用蒸馏水和无水乙醇清洗它，使其自然干燥。

1.2 超疏水表面化学结构的实验结果

在针对超疏水表面化学结构的实验过程中，要积极、全面开展观测工作。在实验中，改变肉豆蔻酸-乙醇溶液的浸泡时间、温度和浓度等条件，认真分析研究Cu（CH3（CH2）12COO）2花瓣形微簇生成的实际效果。如果肉豆蔻酸-乙醇溶液浸泡的时间较短，铜试样表面上将形成少量Cu（CH3（CH2）12COO）2薄膜。当浸泡的时间逐渐延长，薄膜本身的密度也将逐渐增加，同时，还会形成相应的花瓣形微簇；当时间恰好时，将会产生连续性的树枝状微簇。肉豆蔻酸铜微簇结构中有比较多的纳米片，这些微-纳米片的复合结构是薄膜具有特殊浸润性能的重要原因。在此需要注意的是，肉豆蔻酸铜微簇超疏水表面的主要反应机理方程式是：

在氧化条件下，金属铜将会发生氧化反应，肉豆蔻酸也会发生酸碱反应，从而形成Cu（CH3（CH2）12COO）2花瓣形微簇膜。该膜在实际应用的过程中能够起到良好的防腐性作用。

2 肉豆蔻酸铜超疏水表面的浸润性影响因素

影响超疏水表面浸润性的因素比较多，笔者针对肉豆蔻酸的超疏水表面情况进行全面、细致的分析和说明，以期为提高超疏水表面的浸润性效果提供良好的前提条件。

2.1 浓度

浓度是影响超疏水表面浸润性能的重要因素。当肉豆蔻酸-乙醇溶液的浓度不断增加时，花瓣形微簇表面的浸润性将会发生由低到高的变化。在肉豆蔻酸实验反应中，肉豆蔻酸-乙醇溶液和铜本身的反应速率比较慢。这主要是因为肉豆蔻酸的分子比较少，会影响表面微簇的形成。而当肉豆蔻酸-乙醇溶液的浓度逐渐升高时，超过临界值0.03 mol/L，微簇薄膜自身的表面浸润性也达到最低的状态。这说明，影响微簇表面良好浸润性形成的关键性因素之一就是浓度。

2.2 浸泡温度

影响超疏水表面浸润性的一个重要因素就是浸泡温度。在实验过程中，固定肉豆蔻酸-乙醇溶液的浓度和相应的时间条件，检测出浸泡温度对超疏水表面浸润性的影响。通常情况下，当室内温度保持在25～30 ℃，温度还在升高时，超疏水表面浸润性的曲线呈现起伏—平缓—下滑的情况。也就是说，当肉豆蔻酸-乙醇溶液温度升高，超疏水表面的浸润性效果有所波动；当温度在一定程度上保持不变，浸润性效果较为平缓；当温度过高，即超过30 ℃时，将会出现浸润性逐渐降低的情况。

2.3 浸泡时间

浸泡时间对超疏水表面浸润性有重要的影响。肉豆蔻酸-乙醇溶液的浸泡时间越长，肉豆蔻酸铜微簇表面的浸润性会越明显。当浸泡时间保持在144 h时，浸润性效果是最好的，超过这个时间，肉豆蔻酸铜微簇表面的浸润性将会有所降低。

3 结束语

肉豆蔻酸铜超疏水表面的研究和实验工作，对于制备良好的防腐性薄膜有重要作用。浓度、温度和浸泡时间是影响肉豆蔻酸铜超疏水表面浸润性的重要因素。笔者简要分析和研究了肉豆蔻酸铜超疏水表面的化学结构和浸润性效果，希望能够为超疏水表面薄膜的形成创造良好的条件。

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〔编辑：白洁〕