烷基化石墨烯/全氟聚醚的制备及其超疏水性能研究
发布时间：2021-04-26 00:07
飞机在低温高湿条件下飞行时,过冷水滴会在机身以及机翼表面冷凝形成冰层,对飞机飞行以及操纵带来安全问题。在飞机表面涂覆超疏水涂层被认为是理想的防除冰策略。但是目前超疏水涂层存在着不耐磨损、化学稳定性差、疏水性难以长期保持等问题。对此,本文制备了烷基化石墨烯基超疏水材料以及由环氧树脂、全氟聚醚油、PTFE颗粒组成的超疏水涂层（PKFE涂层）,以期实现更佳的防除冰效果。首先,对氧化石墨烯（GO）表面官能团进行烷基化修饰,控制反应时间获得不同程度的烷基化GO（LGO、HGO）,解决了GO溶液易于团聚的难题。修饰后的十八烷基胺-氧化石墨烯（ODA-GO）在溶液中均匀分散,且烷基化程度越高溶液越稳定。同时,ODA-GO具有优异的双亲性能,能够在油/水界面处整齐地自组装。通过设置不同工艺参数配制HGO油包水型皮克林乳液,实现液滴粒径可调控,通过冷冻干燥技术制备出了带有中空结构的烷基化石墨烯基超疏水材料。其次,制备了由环氧树脂、全氟聚醚油、PTFE颗粒组成的PKFE涂层,通过SEM表征技术和FTIR谱图对PKFE涂层的化学结构和微观形貌进行了表征分析,采用水滴静态接触角与动态接触角实验分析涂层表面的超...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 超疏水材料表面润湿基本理论
1.2.1 自然界超疏水材料润湿现象
1.2.2 超疏水材料表面润湿理论
1.2.3 动态接触角理论
1.3 石墨烯基超疏水材料的制备方法
1.3.1 表面官能团化方法
1.3.2 冷冻干燥方法
1.3.3 溶剂改性方法
1.3.4 模板方法
1.3.5 刻蚀技术
1.4 超疏水涂层在防除冰系统中的应用
1.4.1 降低冰层粘附强度和低界面韧性
1.4.2 防霜超疏水表面
1.4.3 抵抗冰的积聚
1.4.4 带有超疏水涂层的铝表面防除冰性能研究
1.5 课题主要研究内容
第2章 实验材料与分析测试方法
2.1 实验原料与实验仪器
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验仪器
2.2 材料的制备方法与工艺
2.2.1 氧化石墨烯（GO）的制备
2.2.2 烷基化氧化石墨烯（ODA-GO）的制备
2.2.3 皮克林乳液的制备
2.2.4 烷基化石墨烯基超疏水材料的制备
2.2.5 超疏水涂层的制备
2.3 材料微观形貌与结构表征方法
2.3.1 材料的微观形貌表征
2.3.2 材料的化学结构表征
2.4 材料性能的测试方法
2.4.1 接触角测试
2.4.2 表面张力的测定
第3章 烷基化氧化石墨烯的制备及表/界面活性研究
3.1 引言
3.2 烷基化化学修饰原理
3.3 ODA-GO的表面形貌与化学结构表征
3.3.1 ODA-GO的表面形貌表征
3.3.2 ODA-GO的化学结构表征与分析
3.4 LGO、HGO溶液分散性的对比
3.5 HGO的界面自组装
3.6 GO、LGO、HGO表面张力以及临界胶束浓度的确定
3.7 烷基化修饰后PH值对GO、HGO皮克林乳液稳定性的影响
3.8 本章小结
第4章 烷基化石墨烯基超疏水材料的制备
4.1 引言
4.2 皮克林乳液的类型以及形成理论
4.2.1 皮克林乳液的类型
4.2.2 皮克林乳液的形成机理
4.3 工艺参数对皮克林乳液粒径的影响
4.3.1 转速对乳液粒径的影响
4.3.2 油水比对乳液粒径的影响
4.3.3 HGO浓度对乳液粒径的影响
4.4 烷基化石墨烯基超疏水材料的制备
4.5 本章小结
第5章 PKFE超疏水涂层的制备及烷基化石墨烯/全氟聚醚防除冰性能评价
5.1 引言
5.2 PKFE超疏水涂层制备原理
5.3 PKFE超疏水涂层的化学结构表征与分析
5.4 PKFE超疏水涂层耐腐蚀性能测试与评价
5.5 PKFE涂层耐磨损性能评价
5.6 PKFE涂层胶带粘结性能评价
5.7 烷基化石墨烯/全氟聚醚防除冰性能评价
5.7.1 烷基化石墨烯/全氟聚醚冰粘附力测试
5.7.2 PKFE涂层表面水滴临界直径
5.7.3 延缓结冰时间性能评价
5.8 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]通过pH值调控的氧化石墨烯片层尺寸、表面化学和电化学性质（英文）[J]. 吴慧,吕伟,邵姣婧,张辰,吴明铂,李宝华,杨全红. 新型炭材料. 2013(05)
[2]飞机结冰对于飞行安全的重大危害分析[J]. 罗茜,王亚莉. 科技视界. 2012(20)
[3]微乳液的研究及应用进展[J]. 秦承宽,柴金岭,陈景飞. 山西化工. 2006(06)
博士论文
[1]Ti6Al4V超疏水表面的构建及其防/除冰机理研究[D]. 沈一洲.南京航空航天大学 2016
[2]氧化石墨烯功能化应用研究[D]. 田正山.东南大学 2015
[3]基于阳离子表面活性剂的挥发性有机物微乳增溶吸收体系[D]. 蒋蕾.昆明理工大学 2013
[4]皮克林乳液型ASA的微粒乳化及应用研究[D]. 于得海.华南理工大学 2013
硕士论文
[1]以氧化石墨烯为稳定剂制备聚合物多孔材料[D]. 郑正.复旦大学 2014
[2]短碳链醇形成微乳液的相行为、增溶性能及其水/油相中溶解度的研究[D]. 夏艳.山东师范大学 2009
[3]结冰对飞机飞行性能影响的研究[D]. 蒋天俊.南京航空航天大学 2008
本文编号：3160346
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 超疏水材料表面润湿基本理论
1.2.1 自然界超疏水材料润湿现象
1.2.2 超疏水材料表面润湿理论
1.2.3 动态接触角理论
1.3 石墨烯基超疏水材料的制备方法
1.3.1 表面官能团化方法
1.3.2 冷冻干燥方法
1.3.3 溶剂改性方法
1.3.4 模板方法
1.3.5 刻蚀技术
1.4 超疏水涂层在防除冰系统中的应用
1.4.1 降低冰层粘附强度和低界面韧性
1.4.2 防霜超疏水表面
1.4.3 抵抗冰的积聚
1.4.4 带有超疏水涂层的铝表面防除冰性能研究
1.5 课题主要研究内容
第2章 实验材料与分析测试方法
2.1 实验原料与实验仪器
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验仪器
2.2 材料的制备方法与工艺
2.2.1 氧化石墨烯（GO）的制备
2.2.2 烷基化氧化石墨烯（ODA-GO）的制备
2.2.3 皮克林乳液的制备
2.2.4 烷基化石墨烯基超疏水材料的制备
2.2.5 超疏水涂层的制备
2.3 材料微观形貌与结构表征方法
2.3.1 材料的微观形貌表征
2.3.2 材料的化学结构表征
2.4 材料性能的测试方法
2.4.1 接触角测试
2.4.2 表面张力的测定
第3章 烷基化氧化石墨烯的制备及表/界面活性研究
3.1 引言
3.2 烷基化化学修饰原理
3.3 ODA-GO的表面形貌与化学结构表征
3.3.1 ODA-GO的表面形貌表征
3.3.2 ODA-GO的化学结构表征与分析
3.4 LGO、HGO溶液分散性的对比
3.5 HGO的界面自组装
3.6 GO、LGO、HGO表面张力以及临界胶束浓度的确定
3.7 烷基化修饰后PH值对GO、HGO皮克林乳液稳定性的影响
3.8 本章小结
第4章 烷基化石墨烯基超疏水材料的制备
4.1 引言
4.2 皮克林乳液的类型以及形成理论
4.2.1 皮克林乳液的类型
4.2.2 皮克林乳液的形成机理
4.3 工艺参数对皮克林乳液粒径的影响
4.3.1 转速对乳液粒径的影响
4.3.2 油水比对乳液粒径的影响
4.3.3 HGO浓度对乳液粒径的影响
4.4 烷基化石墨烯基超疏水材料的制备
4.5 本章小结
第5章 PKFE超疏水涂层的制备及烷基化石墨烯/全氟聚醚防除冰性能评价
5.1 引言
5.2 PKFE超疏水涂层制备原理
5.3 PKFE超疏水涂层的化学结构表征与分析
5.4 PKFE超疏水涂层耐腐蚀性能测试与评价
5.5 PKFE涂层耐磨损性能评价
5.6 PKFE涂层胶带粘结性能评价
5.7 烷基化石墨烯/全氟聚醚防除冰性能评价
5.7.1 烷基化石墨烯/全氟聚醚冰粘附力测试
5.7.2 PKFE涂层表面水滴临界直径
5.7.3 延缓结冰时间性能评价
5.8 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]通过pH值调控的氧化石墨烯片层尺寸、表面化学和电化学性质（英文）[J]. 吴慧,吕伟,邵姣婧,张辰,吴明铂,李宝华,杨全红. 新型炭材料. 2013(05)
[2]飞机结冰对于飞行安全的重大危害分析[J]. 罗茜,王亚莉. 科技视界. 2012(20)
[3]微乳液的研究及应用进展[J]. 秦承宽,柴金岭,陈景飞. 山西化工. 2006(06)
博士论文
[1]Ti6Al4V超疏水表面的构建及其防/除冰机理研究[D]. 沈一洲.南京航空航天大学 2016
[2]氧化石墨烯功能化应用研究[D]. 田正山.东南大学 2015
[3]基于阳离子表面活性剂的挥发性有机物微乳增溶吸收体系[D]. 蒋蕾.昆明理工大学 2013
[4]皮克林乳液型ASA的微粒乳化及应用研究[D]. 于得海.华南理工大学 2013
硕士论文
[1]以氧化石墨烯为稳定剂制备聚合物多孔材料[D]. 郑正.复旦大学 2014
[2]短碳链醇形成微乳液的相行为、增溶性能及其水/油相中溶解度的研究[D]. 夏艳.山东师范大学 2009
[3]结冰对飞机飞行性能影响的研究[D]. 蒋天俊.南京航空航天大学 2008
本文编号：3160346
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3160346.html
