改性氧化石墨烯协同增效飞机结构件用防腐剂的结构与性能研究
发布时间：2021-11-09 12:08
作为控制金属腐蚀的产生及扩展的一种有效手段,飞机结构件用防腐剂（CICs）被广泛应用于飞机维修领域,以提高安全裕度。然而为了减轻飞机的重量,CICs构成的保护膜一般都较薄,导致其防腐能力随着厚度的减小而有所减弱。采用加入填料的方法能有效提高CICs的防腐性能。作为石墨烯的衍生物之一,氧化石墨烯（GO）丰富的含氧官能团有利于增强其对极性物质的亲和力,但却阻碍了在油性基体中的分散。材料表面的功能化修饰能有效地促进其在弱极性基体中的分布。针对GO在弱极性基体中的分散问题,以CICs的主要成分结构为依据,根据相似相容原理,本论文提出对GO进行功能化处理,首次将改性GO引入到CICs中制备成复合涂层,研究不同改性产物与CICs构成的复合涂层对金属基底防腐性能的影响,明确改性产物的结构和浓度对不同CICs构成的复合涂层防腐性能和耐老化性能的增效作用。具体研究内容如下:采用改良的Hummer法制备氧化程度较高的GO;以CICs主要成分为依据,根据相似相容原则对GO进行功能化处理,对制得的GO和改性产物进行元素及成键方式、结构和热稳定性能分析,研究不同改性产物与CICs构成的复合涂层的防腐性能,选择性...
【文章来源】：四川师范大学四川省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
飞机不同部位的腐蚀：(a)机身，(b)飞机某结构，(c)蒙皮结构，(d)不锈钢螺钉与中碳钢板材连接缝隙处
第一章绪论51.2飞机结构件用防腐剂概述1.2.1飞机结构件用防腐剂的作用原理作为一种航空化学产品，飞机结构件用防腐剂一般由具有低表面张力的挥发性溶剂、表面活性剂、成膜剂、缓蚀剂等组成，能有效控制腐蚀的产生和扩展，在民用航空领域广泛应用。飞机结构件用防腐剂的作用原理是控制水分在飞机结构内部集聚，并为飞机结构材料表面提供一层保护薄膜。它具有很强的渗透性和快速成膜的能力，可渗透到飞机的裂纹、空隙、紧固件头部缝隙等处并将飞机结构材料表面的水分驱出，在溶剂挥发后快速形成一层保护薄膜，通过这层保护薄膜来保护飞机结构材料，延缓或抑制在复杂恶劣多变的飞行环境（紫外光、热、氧气、水分、温度骤降等）下与腐蚀性介质的直接接触，从而延缓或抑制飞机结构材料的腐蚀[48-51]。图1.2为飞机日常腐蚀防护工作。图1.2飞机内仓某结构(a)腐蚀情况检查及(b)防腐剂的应用Fig.1.2(a)Inspectionofcorrosionand(b)applicationofcorrosioninhibitingcompoudsofastructureinaircraftinternals1.2.2飞机结构件用防腐剂的种类空客公司和波音公司所使用的飞机结构件用防腐剂种类繁多，不同公司针对飞机不同部位的不同金属结构材料，所选用的飞机结构件用防腐剂也会不同，其中针对铝制结构材料和铝制零部件的飞机结构件用防腐剂的选用量是最大的，即该类型的防腐剂的使用范围是最广的。王振良等[52]参照SB、SL、SRM、AMM、CMM、MPD等各种维修文件，总结出就空客飞机而言，使用量较大、适用范围较广的结构件用防腐剂是12ABB1、12ABC1、12ACB1、12ACC1、12ADB1；而波音飞机使用量较大、适用范围较广的结构件用防腐剂是BMS3-23、BMS3-26、BMS3-29、BMS3-35。
四川师范大学硕士论文8膜结构。每个碳原子的3个电子形成平面的sp2杂化轨道，剩余的一个p轨道电子形成离域大π键，电子可以在平面内自由移动，这种特殊的结构赋予了石墨烯优良的电学、力学、热力学和阻隔效应等性能[80-82]。图1.3(a)单层石墨烯，(b)石墨烯层叠成石墨，(c)石墨烯卷曲成碳纳米管，(d)石墨烯翘曲成富勒烯[83,84]Fig.1.3(a)Singlelayergraphene,(b)graphite,(c)carbonnanotube,(d)fullerene图1.4石墨烯的结构Fig.1.4Thestructureofgraphene独特的结构赋予石墨烯优异的物理化学性能，主要涵盖了以下几个方面。（1）轻质：石墨烯只有单个碳原子厚度，其厚度仅有0.335nm，其松装密度为0.13g/cm2，是目前为止发现的最轻最薄的材料，能有效降低涂层的重量[85-87]。张炜强等[88]将石墨烯应用于铝合金防腐涂料，发现当掺杂石墨烯后，铝合金防腐涂料的柔韧性、耐冲击性和耐水性均有提升，经过2000h的耐盐雾试验，涂层不起泡，划线处也没有产生腐蚀现象；同时研究还发现，当制得的涂层面密度（1.26g/cm3）比传统涂料的面密度（1.92g/cm3）还低时，经过2000h的盐雾试验，涂层也未出现起泡、锈蚀等腐蚀情况，使得涂料不仅满足了轻质化的防腐要求，还兼具了最佳的综合性能。石墨烯这种轻质的特性，使其具有较高的市场价值。
【参考文献】：
期刊论文
[1]飞机结构的腐蚀失效成因与防腐措施[J]. 王振成. 中国设备工程. 2019(01)
[2]石墨烯在舰船材料防腐中的应用及展望[J]. 张欢,杨季雨,赵丽娟,宋永娇,吴锦荣. 中国舰船研究. 2018(S1)
[3]氧化石墨烯掺杂含量对石墨烯/PEDOT:PSS复合材料电化学性能的影响[J]. 朱雪乔,杜鹃,袁琪,罗艳,钟毅. 化工新型材料. 2018(12)
[4]镁合金在航空航天领域中的应用[J]. 费有静. 新材料产业. 2018(12)
[5]飞机防腐剂的适航与施工[J]. 彭华乔,李林,叶李薇,张亚博,李开宇,王强,张帆,苏正良. 电镀与涂饰. 2018(19)
[6]关于飞机防腐剂的使用与探讨[J]. 王振良,刘斌. 航空维修与工程. 2018(07)
[7]复合材料型材在紫外-凝露和自然环境下老化机制[J]. 杨曙兰,刘伟庆,方园. 南京工业大学学报(自然科学版). 2017(05)
[8]铝合金用轻质化石墨烯防腐涂层的研制[J]. 张炜强,薛鹏,倪维良,胡秀东,郁飞,谭伟民. 涂料技术与文摘. 2017(07)
[9]氧化石墨烯的制备与表征[J]. 周敏. 化工技术与开发. 2017(07)
[10]石墨烯和氧化石墨烯的表面功能化改性[J]. 黄国家,陈志刚,李茂东,杨波,辛明亮,李仕平,尹宗杰. 化学学报. 2016(10)
博士论文
[1]聚乙烯醇/凹凸棒土纳米复合材料的制备、表征及其性能研究[D]. 彭志勤.东华大学 2006
硕士论文
[1]石墨烯在金属防腐中的应用研究[D]. 李娟娟.四川师范大学 2018
[2]改性氧化石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及防腐性能[D]. 邹明明.陕西科技大学 2018
[3]自愈合涂层的制备及其防腐蚀性能的研究[D]. 武婷婷.大连理工大学 2013
[4]氧化石墨烯基聚乙烯醇悬浮液的流变行为研究[D]. 石镇坤.复旦大学 2013
本文编号：3485306
【文章来源】：四川师范大学四川省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
飞机不同部位的腐蚀：(a)机身，(b)飞机某结构，(c)蒙皮结构，(d)不锈钢螺钉与中碳钢板材连接缝隙处
第一章绪论51.2飞机结构件用防腐剂概述1.2.1飞机结构件用防腐剂的作用原理作为一种航空化学产品，飞机结构件用防腐剂一般由具有低表面张力的挥发性溶剂、表面活性剂、成膜剂、缓蚀剂等组成，能有效控制腐蚀的产生和扩展，在民用航空领域广泛应用。飞机结构件用防腐剂的作用原理是控制水分在飞机结构内部集聚，并为飞机结构材料表面提供一层保护薄膜。它具有很强的渗透性和快速成膜的能力，可渗透到飞机的裂纹、空隙、紧固件头部缝隙等处并将飞机结构材料表面的水分驱出，在溶剂挥发后快速形成一层保护薄膜，通过这层保护薄膜来保护飞机结构材料，延缓或抑制在复杂恶劣多变的飞行环境（紫外光、热、氧气、水分、温度骤降等）下与腐蚀性介质的直接接触，从而延缓或抑制飞机结构材料的腐蚀[48-51]。图1.2为飞机日常腐蚀防护工作。图1.2飞机内仓某结构(a)腐蚀情况检查及(b)防腐剂的应用Fig.1.2(a)Inspectionofcorrosionand(b)applicationofcorrosioninhibitingcompoudsofastructureinaircraftinternals1.2.2飞机结构件用防腐剂的种类空客公司和波音公司所使用的飞机结构件用防腐剂种类繁多，不同公司针对飞机不同部位的不同金属结构材料，所选用的飞机结构件用防腐剂也会不同，其中针对铝制结构材料和铝制零部件的飞机结构件用防腐剂的选用量是最大的，即该类型的防腐剂的使用范围是最广的。王振良等[52]参照SB、SL、SRM、AMM、CMM、MPD等各种维修文件，总结出就空客飞机而言，使用量较大、适用范围较广的结构件用防腐剂是12ABB1、12ABC1、12ACB1、12ACC1、12ADB1；而波音飞机使用量较大、适用范围较广的结构件用防腐剂是BMS3-23、BMS3-26、BMS3-29、BMS3-35。
四川师范大学硕士论文8膜结构。每个碳原子的3个电子形成平面的sp2杂化轨道，剩余的一个p轨道电子形成离域大π键，电子可以在平面内自由移动，这种特殊的结构赋予了石墨烯优良的电学、力学、热力学和阻隔效应等性能[80-82]。图1.3(a)单层石墨烯，(b)石墨烯层叠成石墨，(c)石墨烯卷曲成碳纳米管，(d)石墨烯翘曲成富勒烯[83,84]Fig.1.3(a)Singlelayergraphene,(b)graphite,(c)carbonnanotube,(d)fullerene图1.4石墨烯的结构Fig.1.4Thestructureofgraphene独特的结构赋予石墨烯优异的物理化学性能，主要涵盖了以下几个方面。（1）轻质：石墨烯只有单个碳原子厚度，其厚度仅有0.335nm，其松装密度为0.13g/cm2，是目前为止发现的最轻最薄的材料，能有效降低涂层的重量[85-87]。张炜强等[88]将石墨烯应用于铝合金防腐涂料，发现当掺杂石墨烯后，铝合金防腐涂料的柔韧性、耐冲击性和耐水性均有提升，经过2000h的耐盐雾试验，涂层不起泡，划线处也没有产生腐蚀现象；同时研究还发现，当制得的涂层面密度（1.26g/cm3）比传统涂料的面密度（1.92g/cm3）还低时，经过2000h的盐雾试验，涂层也未出现起泡、锈蚀等腐蚀情况，使得涂料不仅满足了轻质化的防腐要求，还兼具了最佳的综合性能。石墨烯这种轻质的特性，使其具有较高的市场价值。
【参考文献】：
期刊论文
[1]飞机结构的腐蚀失效成因与防腐措施[J]. 王振成. 中国设备工程. 2019(01)
[2]石墨烯在舰船材料防腐中的应用及展望[J]. 张欢,杨季雨,赵丽娟,宋永娇,吴锦荣. 中国舰船研究. 2018(S1)
[3]氧化石墨烯掺杂含量对石墨烯/PEDOT:PSS复合材料电化学性能的影响[J]. 朱雪乔,杜鹃,袁琪,罗艳,钟毅. 化工新型材料. 2018(12)
[4]镁合金在航空航天领域中的应用[J]. 费有静. 新材料产业. 2018(12)
[5]飞机防腐剂的适航与施工[J]. 彭华乔,李林,叶李薇,张亚博,李开宇,王强,张帆,苏正良. 电镀与涂饰. 2018(19)
[6]关于飞机防腐剂的使用与探讨[J]. 王振良,刘斌. 航空维修与工程. 2018(07)
[7]复合材料型材在紫外-凝露和自然环境下老化机制[J]. 杨曙兰,刘伟庆,方园. 南京工业大学学报(自然科学版). 2017(05)
[8]铝合金用轻质化石墨烯防腐涂层的研制[J]. 张炜强,薛鹏,倪维良,胡秀东,郁飞,谭伟民. 涂料技术与文摘. 2017(07)
[9]氧化石墨烯的制备与表征[J]. 周敏. 化工技术与开发. 2017(07)
[10]石墨烯和氧化石墨烯的表面功能化改性[J]. 黄国家,陈志刚,李茂东,杨波,辛明亮,李仕平,尹宗杰. 化学学报. 2016(10)
博士论文
[1]聚乙烯醇/凹凸棒土纳米复合材料的制备、表征及其性能研究[D]. 彭志勤.东华大学 2006
硕士论文
[1]石墨烯在金属防腐中的应用研究[D]. 李娟娟.四川师范大学 2018
[2]改性氧化石墨烯/聚苯胺复合材料的制备及防腐性能[D]. 邹明明.陕西科技大学 2018
[3]自愈合涂层的制备及其防腐蚀性能的研究[D]. 武婷婷.大连理工大学 2013
[4]氧化石墨烯基聚乙烯醇悬浮液的流变行为研究[D]. 石镇坤.复旦大学 2013
本文编号：3485306
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