納米二氧化硅-聚偏二氟乙烯疏水涂層的制備及減阻性能研究.pdf

1、低表面能法是降低流體摩擦阻力有效的方法。通過(guò)降低材料表面能,可以使物體壁面與水不會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的親合性,流速梯度減小,從而減小了壁面的切變應(yīng)力,使平板的湍流邊界層增厚,轉(zhuǎn)捩點(diǎn)后移,從而降低流體摩擦阻力。低表面能減阻涂層不僅能夠?yàn)榇炂鸬綔p阻,防污的作用,還能運(yùn)用于輸油管道內(nèi)壁,減少輸運(yùn)中的能量消耗,有效預(yù)防輸油管道堵塞,在國(guó)防,工業(yè)都有著廣泛的應(yīng)用。
　　 本文采用溶膠-凝膠法中的st(o)ber法制備SiO2顆粒,并添加于聚偏二氟

2、乙烯(PVDF)中,噴涂在鋼片表面制得類似荷葉的表面結(jié)構(gòu),形成SiO2疏水涂層,以進(jìn)一步降低表面能。利用紅外吸收光譜(FT-IR)、X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)等手段分析制備的SiO2顆粒；利用光學(xué)顯微鏡,掃描電鏡等手段觀察分析涂層噴涂后表面形貌,利用JC2000X型接觸角測(cè)定儀測(cè)量疏水角；利用轉(zhuǎn)盤(pán)式阻力測(cè)試儀對(duì)試樣進(jìn)行水下減阻性能測(cè)試,研究不同涂層成分對(duì)疏水,減阻性能的影響。
　　 紅外測(cè)試顯示制備的SiO2顆粒純

3、度較高,副產(chǎn)物少,XRD測(cè)試表明,SiO2顆粒為無(wú)定形SiO2結(jié)構(gòu)。對(duì)SiO2顆粒的SEM測(cè)試表明顆粒沒(méi)有明顯的團(tuán)聚,粒子直徑較小,疏水涂層表面的SEM表明其表面顆粒形貌均一,分散性好,具有仿生微粗糙結(jié)構(gòu),涂層水接觸角可達(dá)133°。減阻測(cè)試表明,隨著SiO2疏水涂層疏水角的提高,減阻效果也逐步提高；涂層在低雷諾數(shù)和高雷諾數(shù)下都具備減阻效果,低雷諾數(shù)(0.04×106-0.16×106)下減阻效果較好,最高可達(dá)57.6％,高雷諾數(shù)(0.8