Q235碳钢表面超疏水聚硅氧烷薄膜的制备及服役性能研究

发布时间：2021-09-24 16:53

　　在金属基体材料上制备的超疏水表面具有优良的自清洁、耐候性、防结冰、低黏附性以及耐腐蚀等性能,在管道运输、工农业生产、建筑业等很多领域都有广泛的应用。受自然界动植物超疏水现象的启发,研究者发现材料表面具有低表面能的化学物质和具有微/纳米级多层次的复合结构是制备超疏水表面膜层的两个必备条件。目前研究超疏水表面膜层的制备主要集中在铜、镁、铝及其合金的金属基体上,而对以碳钢为基体的超疏水表面膜层的制备报道较少。本研究以价格低廉、用途广泛的Q235碳钢作为基体材料,在其表面组装硅烷薄膜,筛选出适合于碳钢的自组装硅烷成膜剂,并结合水热法制备出超疏水表面膜层,并研究其相关的服役性能。具体研究成果如下:（1）在碳钢表面成功制备出全氟癸基三甲氧基硅烷（FAS）、十二硫醇（NDM）、（3-巯基丙基）三甲氧基硅烷（PropS-SH）三种疏水膜层,并发现这三种自组装硅烷薄膜均能不同程度提高Q235碳钢疏水性以及耐蚀性。所制备表面与水滴的接触角分别为:109°、108°和88°。三种膜层对碳钢腐蚀的缓蚀效率大小关系为:FAS>PropS-SH>NDM。研究发现当FAS浓度为2%,自组装时间为6 h时... 

【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

自然界的超疏水表面

上海大学硕士学位论文粗糙表面上存在微米级乳头状表皮细胞和蜡晶体，如图 1.2（a）-（b）所示，这些粗糙结构使荷叶表面接触角可达 160°，并由此提出了著名的“荷叶效应”。Jiang研究团队[11]对荷叶超疏水表面进一步研究，采用高分辨 SEM 对荷叶表面的乳突状结构进行分析，发现乳突结构除了分布微米结构外还存在纳米结构，证明了荷叶表面的双尺度微-纳米结构实现了高表观接触角和低粘附力，正是这种微-纳粗糙结构与低表面能物质相结合才形成了荷叶表面的超疏水现象。

的超疏水能力。受大自然中植物表面超疏水自清洁性能的启发，研究者们开始手研究动物表面结构。昆虫是研究排行第二高的具有超疏水性能的生物群体，与植物相比，虽然对虫表面结构研究相对较少，但许多文章已经报道了各种昆虫翅膀的超疏水性。heng 等[14]在 2007 年研究了蝴蝶翅膀表面，当水滴落在蝴蝶翅膀上时，水滴仍可以保持球形表现出较高的接触角，且水滴很容易沿着身体向外的方向从翅上滚下来，但固定在一个向内的方向上。研究发现它们翅膀上覆盖着许多重叠微观尺寸的鳞片（如图 1.3 a），通常在 10 μm~100 μm 之间，且朝向一个方向布，每个鳞片的结构由沿着鳞片长轴的平行脊组成，覆盖着多个纳米尺寸的突（图 1.3b）。除了表现出超疏水性外，这些结构的方向性还产生了各向异性的湿特性，即水滴优先从机翼的一个方向滚落。这些性能使得蝴蝶在雨雪污染物境下也能够自由飞行。

【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化还原法制备超疏水表面及其防覆冰性能[J]. 占彦龙,李文,李宏,胡良云.  材料工程. 2019(01)
[2]水热法制备氧化锌纳米棒及微观形貌控制[J]. 刘梦博,李文彬,段理,于晓晨,魏星.  电子元件与材料. 2018(10)
[3]基于不锈钢网超疏水涂层的制备及其油水分离应用研究[J]. 余俊,曾孟阳,马晓梦,陈雪,袁军.  山东化工. 2018(20)
[4]超疏水表面耐久性能的研究进展[J]. 郭永刚,张鑫,耿铁,吴海宏,徐琴,王迎春,栗正新.  中国表面工程. 2018(05)
[5]金属超疏水表面的制备及应用研究进展[J]. 顾强,陈英,陈东,张泽霆,李小江,刘皓然.  材料保护. 2018(09)
[6]碳钢表面硅烷膜的制备及其防腐性能研究[J]. 曲亮,易生平,高子茹,文宇佳,刘文辉,余磊,王晓玲.  有机硅材料. 2018(03)
[7]超疏水自清洁涂料制备及应用研究[J]. 刘新,赵清含.  无线互联科技. 2018(06)
[8]阳极氧化法制备铝基超疏水涂层及其稳定性和耐蚀性的研究[J]. 郑顺丽,李澄,项腾飞,胡玮,丁诗炳,王晶,刘盼金.  材料工程. 2017(10)
[9]Q235钢超疏水表面制备及耐蚀性能研究[J]. 张方铭,曾志翔,王刚,陈军君,徐勇,王立平.  中国腐蚀与防护学报. 2016(06)
[10]碳钢超疏水表面制备及其耐腐蚀性研究[J]. 李晶,李红,于化东,杜锋.  中国机械工程. 2016(23)

博士论文
[1]黄铜表面缓蚀功能膜的制备与电化学性能研究[D]. 范洪强.大连理工大学 2012

硕士论文
[1]超疏水表面自清洁效应的表面力学分析[D]. 陈胜.西南交通大学 2014



本文编号：3408105