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PE/PEO/PVC减阻复合材料及性能测试

徐善进

  流体摩擦阻力的存在制约了水下武器装备(潜艇、鱼雷等)向高速、低噪声方向的发展。本文在研究聚氧化乙烯(PEO)稀溶液减阻特性的基础上,制备了有效降低流体摩擦阻力的减阻复合材料,其主要成分为低密度聚乙烯(LDPE)、聚氯乙烯(PVC)和PEO。作者自行研制了高精度(±0.001N·m)转盘式阻力测试仪,能够通过圆盘转动产生高雷诺数的湍流流体并精确测量流体摩擦阻力,可用于研究聚合物稀溶液、减阻复合材料、减阻涂层和弹性体材料的减阻规律。本文利用转盘式阻力测试仪分别研究了PEO稀溶液和PE/PEO/PVC减阻复合材料的减阻特点以及雷诺数、浓度和时间对减阻效果的影响。通过力学性能测试、扫描电镜和红外光谱分析,探讨了减阻复合材料配方组成对材料力学性能、微观结构和减阻率的影响。实验结果表明,当雷诺数低于4.5×10~5时,PEO稀溶液无明显减阻效果;当雷诺数在6~8×10~5范围内时减阻率达到最高,约为35%;当雷诺数高于9×10~5时,减阻率开始下降。PEO的最佳减阻效果出现在浓度为100ppm时,减阻率为22%~36%。因此,PEO稀溶液减阻呈现出临界雷诺数和临界浓度的特点。临界值受聚合物分子量大小的影响,分子量越大临界雷诺数越高,临界浓度越低。所研制的减阻复合材料最大减阻率可达41%,并能在4~8×10~5雷诺数范围内实现30%以上的减阻率。PEO对材料的减阻性能起主要作用,其减阻率随PEO含量的增加而增大。一定含量的PVC提高了复合材料在高雷诺数时的减阻效果,但过多的PVC和PEO含量会降低复合材料的力学性能。复合材料试样在水中浸泡后,因PEO溶解而残留大量微孔,溶出的PEO分子链附着于材料表面,起到减阻作用;自然凉干后可形成一层PEO薄膜。但长时间的浸泡会造成PEO流失而降低减阻效果。……   
[关键词]:减阻;复合材料;PEO;功能材料设计;减阻率;转盘式阻力测试仪
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:南京理工大学2006年