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PTFE涂层及表面粗糙度对船用金属结冰性能影响
| 论文题名： | PTFE涂层及表面粗糙度对船用金属结冰性能影响 |
| 关键词： | 船用金属;防结冰;粗糙度;PTFE涂层 |
| 摘要： | 海运是全球运输的最主要方式，其中中欧作为世界上最大的两个贸易主体，在世界海运中占据重要地位。然而，因中欧传统海运路线会受到地缘政治和国际贸易摩擦等因素限制，更多航运业公司选择将北极航道作为中欧传统航线的替代航线。北极航道具有总航程与航行时间较短、通航成本低、总体安全性高等优点，但由于北极的高纬度特点，过低的环境温度、海水温度影响了船舶的安全稳定运行，船舶压载舱、动力装置、通风管道等船舶设备会因低温环境极易发生覆冰现象，使船舶无法正常运行，严重时会造成海上事故。因此，船舶在低温环境下的防覆冰能力亟需提升。本文研究了船舶常用金属Q235、黄铜及6061铝合金的疏水性与凝固性；同时探究了盐度对水滴结冰行为的影响；随后探寻了金属表面粗糙度对防结冰性能的影响；最后制作了一种性能优异、制备简便的PTFE疏水涂料并对其延迟结冰效果进行测试，具体研究内容如下： 首先，本文采用黄铜、Q235和6061铝合金作为实验金属样片，分别使用去离子水与海水进行实验，探究了温度、接触角和相变时间之间的关系，发现随着温度的降低，水接触角与相变时间都减小，同时相变时间随接触角的增加而增大； 其次，从海水在金属表面结冰后的形貌变化着手，探究液滴的盐度对其结冰行为的影响。实验发现当盐度达到一定量时，水滴结冰后的形貌开始发生改变，并且随着盐度的不断增加会逐渐出现延迟结冰的现象； 随后，通过利用不同目数（60-2000目）砂纸打磨黄铜、Q235和6061铝合金表面获得不同表面粗糙度（0.3-1.4μm）的金属样片，对水滴在金属粗糙表面相变时间的变化趋势进行分析，从而探究表面粗糙度对船舶常用金属表面水滴结冰特性的影响，实验发现随着金属表面粗糙度的增加，水滴的相变时间呈现先增加、后减小的趋势，并且对于不同金属表面发生改变的临界点不同； 最后，本文利用PTFE颗粒、环氧树脂、丙酮、全氟癸基三乙氧基硅烷以及对-二氨基-二苯-甲烷等材料制备了一种疏水涂料，并与具有一定表面粗糙形貌的黄铜、Q235和6061铝合金样片结合，得到一种成本低廉、制作简便的疏水涂层，其疏水角度可达110°以上，同时在不同温度下进行疏水性实验，结果显示其疏水性能良好，最佳延迟结冰效果可达5000s以上。 |
| 作者： | 吉婷婷 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 高洪涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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