二维石墨材料导热防腐涂层制备及性能优化

发布时间：2022-07-20 11:34

　　换热壁面的腐蚀会造成设备失效,但由于其防护涂层需兼顾导热能力和防腐能力,因此一直是腐蚀界的难题。新型二维石墨材料的出现为制备导热防腐涂层提供了新的契机。石墨烯和石墨纳米片是sp~2杂化碳原子构成的二维纳米材料,具有离子不可渗透性和高热导率,但是生产成本、制备工艺和分散性等因素限制了其应用。本文分别开发了石墨烯和石墨纳米片的高效制备技术,并深入研究其作为填料对涂层导热防腐性能的影响。同时,研究了石墨纳米片尺寸对涂层性能的影响,并引入神经网络对石墨纳米片涂层热导率进行预测和优化。主要研究内容和结果如下:（1）石墨烯基材料/环氧树脂（Epoxy）复合物的制备及其导热防腐性能研究。首先,开发了一种结合Fe粉还原法和微波还原法的还原氧化石墨烯快速简易制备技术,并利用多巴胺非共价键改性石墨烯。测试结果表明制得石墨烯具有较高的碳氧比,且经过表面修饰后分散性明显提升。接下来,将其作为填料加入Epoxy中,涂层热导率在掺杂5wt%多巴胺改性石墨烯时提升至0.72 W/m·K,较Epoxy涂层提升400%。同时,电化学测试表明,多巴胺改性石墨烯可以显著提升涂层防腐性能,且随填料量增加,复合涂层防腐性能先上... 

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 防腐涂层研究现状
    1.3 导热填料研究现状
        1.3.1 金属粉末
        1.3.2 陶瓷材料
        1.3.3 碳材料
    1.4 石墨烯基材料研究现状
        1.4.1 石墨烯的制备
        1.4.2 改性石墨烯研究进展
        1.4.3 石墨烯基涂层导热防腐性能研究进展
    1.5 石墨纳米片研究现状
        1.5.1 石墨纳米片的制备
        1.5.2 石墨纳米片/聚合物复合涂层研究进展
        1.5.3 填料尺寸对涂层的影响
    1.6 涂层性能优化及预测方法
        1.6.1 正交设计法
        1.6.2 遗传算法
        1.6.3 人工神经网络
    1.7 本文研究思路
2 石墨烯基材料/Epoxy复合物的制备及其导热防腐性能
    2.1 前言
    2.2 材料制备
        2.2.1 材料与设备
        2.2.2 GO的制备
        2.2.3 两步法制备r GO
        2.2.4 PAN-rGO的制备
        2.2.5 材料表征
        2.2.6 复合材料导热性能测试
        2.2.7 复合材料防腐性能测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 反应机理及宏观形貌变化
        2.3.2 微观形貌表征
        2.3.3 XRD测试
        2.3.4 Raman测试
        2.3.5 XPS测试
        2.3.6 复合物导热性能
        2.3.7 EIS测试
    2.4 本章小结
3 石墨纳米片/Epoxy复合物的制备及其导热防腐性能
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 材料与设备
        3.2.2 多尺寸石墨纳米片制备
        3.2.3 材料表征
        3.2.4 复合材料导热性能测试
        3.2.5 复合材料防腐性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 形貌表征
        3.3.2 制备流程及分散性
        3.3.3 XRD测试
        3.3.4 Raman测试
        3.3.5 XPS测试
        3.3.6 复合物导热性能
        3.3.7 EIS测试
    3.4 本章小结
4 多尺寸石墨纳米片/Epoxy复合物导热性能优化
    4.1 前言
    4.2 BP神经网络
    4.3 预测模型的建立
        4.3.1 样本选择
        4.3.2 数据预处理
        4.3.3 模型参数选择
        4.3.4 隐含层的确立
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 神经网络性能评价
        4.4.2 数据预测及涂层性能优化
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3663924