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铠甲化超疏油表面的制备及其在疏沥青中的应用
| 论文题名： | 铠甲化超疏油表面的制备及其在疏沥青中的应用 |
| 关键词： | 沥青运输;超疏油表面;铠甲化结构;低黏附表面 |
| 摘要： | 沥青作为人类工业中应用最广泛的基础材料，是支撑国民经济建设的重要基本物资之一。道路交通的迅猛发展是沥青需求增长的源动力，改革开放以来我国公路建设突飞猛进，对道路沥青的消耗逐年递增。通常沥青需要在高温下进行道路铺筑，而高温沥青黏度大、黏附性强，导致沥青在运输装卸过程中存在着许多难题，如能耗高、耗时长、残留量大等，给企业带来了极大的运输成本。近年来有研究者针对降低沥青与运输设备表面的黏附力进行了研究，但目前研究成果较少且成效甚微。超疏油表面由于其固-液接触面积小，对各类液体展现出低黏附现象，但其制备复杂，机械稳定性差。对于上述情况，本文提出了一种稳定的表面结构来实现对液态或固态沥青的超低黏附，以期解决沥青运输过程中存在的问题。 具体研究内容如下： （1）结合连续倒金字塔微框架结构，选择疏液性能优异的无机纳米颗粒作为填充材料，制备出铠甲化超疏油表面，同时为了提高两者的结合力，引入粘合剂作为胶粘层。用十六烷测量表面在胶带撕拉循环测试、摩擦磨损循环测试后，液滴在表面的接触角和滚动角变化以验证表面的机械稳定性。同时，为了保证表面可应用于沥青的运输装卸环境，采用酸碱浸泡、紫外辐照以及长期恒温烘烤对表面的化学稳定性做了测试。实验结果表明，表面机械稳定性高，分别在50次胶带撕拉循环和摩擦磨损循环测试后展现出＞150°的接触角和＜20°的滚动角；表面化学稳定性强，在酸碱浸泡、紫外辐照和热测试后都保持接触角和滚动角几乎不变。 （2）本文制备了几种常见的超疏水表面与铠甲化超疏油表面作对比，分别测试了沥青在表面的浸润性、液态黏附力、固态黏附强度以及在不同表面的撞击行为。接触角、黏附力和黏附强度测试表明，相较于其他几种表面，本文制备的铠甲化超疏油表面对沥青的排斥能力最佳。同时，引入的微结构没有显著提高表面的黏附力，通过撞击行为证明了引入微结构可分散沥青的撞击动能，从而达到保护内部填充材料的目的。最后展示了制备的小型超疏沥青容器，为实现超疏沥青罐车等大型运输设备提供了可能性。 |
| 作者： | 邓仲前 |
| 专业： | 化学工程与技术 |
| 导师： | 邓旭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 电子科技大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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