【摘要】：燃油中的污染水是導(dǎo)致燃油品質(zhì)下降的一個主要原因,污染水的存在會對發(fā)動機(jī)零部件造成磨損和堵塞。因此除去油液中的污染水十分必要。發(fā)動機(jī)是利用油水分離濾清器上的疏水親油功能過濾材料實(shí)現(xiàn)燃油中污染水的去除,而油水分離濾材核心技術(shù)在于濾材疏水親油的調(diào)控,目前國內(nèi)市面上仍無成熟的油水分離樹脂產(chǎn)品。本論文通過制備不同性質(zhì)的含氟丙烯酸酯乳液并對普通丙烯酸增強(qiáng)乳液進(jìn)行共混改性,利用共混兩組分間的表面能差異作為推動力,通過調(diào)控共混乳液體系的性質(zhì),并研究其在成膜和固化過程中對形成涂膜自分層的影響,制備出具有優(yōu)良疏水親油功能涂層;將共混乳液體系應(yīng)用于玻纖過濾基材制備油水分離功能濾材,并研究材料的油水分離效率,為高效油水分離濾材的制備提供思路。具體研究內(nèi)容如下:首先,以甲基丙烯酸十二氟庚酯(G04)、甲基丙烯酸十八酯(SMA)、硅烷偶聯(lián)劑(A-151)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸(MMA)、N-羥甲基丙烯酰胺(NMA)為共聚單體,采用預(yù)乳化種子半連續(xù)乳液聚合法制備含氟丙烯酸酯乳液。考察了乳化劑比例及用量、單體預(yù)乳化工藝,助溶劑用量,聚合物組成(氟單體、SMA單體及硅烷偶聯(lián)劑A-151用量),鏈轉(zhuǎn)移劑用量等因素對制備含氟丙烯酸酯乳液穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明:采用聚合型乳化劑SR-10和ER-10(SR-10:ER-10=2:1),且乳化劑用量為單體總量的2.0wt%,采用高速分散機(jī)進(jìn)行單體預(yù)乳化(轉(zhuǎn)速為6000rpm),鏈轉(zhuǎn)移劑用量為0.5wt%,在含氟單體用量在30wt%~60wt%,助溶劑A用量在10wt%~20wt%,SMA用量在0~20wt%,硅烷偶聯(lián)劑A-151用量在0~4wt%范圍內(nèi),可制備穩(wěn)定性優(yōu)良的不同性質(zhì)的含氟丙烯酸酯乳液。其次,將制備的不同性質(zhì)含氟丙烯酸酯乳液與丙烯酸乳液進(jìn)行共混,研究共混乳液各影響因素對涂膜自分層行為過程及涂膜表面潤濕性能的影響。具體考察了含氟乳液中氟單體的含量、共混兩組分比例、SMA及A-151含量、共混體系兩組分間的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,乳膠粒粒徑差異以及固化溫度對共混乳膠膜表面潤濕性能的影響,并通過傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)、X射線光電子能譜(XPS)、掃描電鏡-電子能譜(SEM-EDS)研究含氟元素(基團(tuán))在共混體系涂膜中的分布情況。結(jié)果表明:含氟丙烯酸酯乳液中的氟單體用量越大,共混組分中含氟丙烯酸酯乳液比例越高,共混體系涂膜的自分層行為越明顯,表面水、油接觸角增大,SMA單體、A-151單體的加入可進(jìn)一步提高共混體系的疏水性及親油性能。共混乳膠膜的最佳固化溫度為150℃,且含氟丙烯酸酯乳液玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的降低和粒徑的減小,也有利于共混涂膜自分層現(xiàn)象的發(fā)生。FT-IR、SEM-EDS測試結(jié)果表明共混乳液的涂膜表面氟元素含量高于涂膜底部,XPS測試結(jié)果顯示涂膜表面氟元素含量(18.72wt%)遠(yuǎn)高于涂膜底部(3.32wt%)及共混體系平均氟元素含量(3.54wt%),這是由于低表面能的含氟組分遷移到涂膜表面,證明共混乳液在成膜時會產(chǎn)生明顯自分層現(xiàn)象。最后,將共混乳液體系應(yīng)用于玻纖基材制備油水分離過濾材料并研究濾材的油水分離性能�？疾旃不祗w系兩組分的共混比例及含氟乳液的化學(xué)組成(氟單體、SMA及A-151單體的含量)對共混乳液浸漬后的濾材疏水親油性能的影響。結(jié)果表明共混乳液應(yīng)用于紙基材料后對過濾材料潤濕行為的影響與共混乳液涂膜自分層形成的涂層保持一致。孔徑分布、透氣度測試及SEM電鏡分析結(jié)果表明共混體系浸漬后的玻纖濾紙仍具有較好的孔隙結(jié)構(gòu),保持優(yōu)異的過濾性能。研究具有不同潤濕行為的濾材對油水分離效率的影響,結(jié)果表明:在常壓下進(jìn)行油水分離實(shí)驗(yàn),油水分離材料的靜態(tài)疏水性主要影響材料的油水分離效率,濾材的親油性主要影響材料的初始過濾阻力;而濾材的表面潤濕行為主要影響濾材過濾阻力的上升趨勢。采用本項目研究的共混乳液體系制備得到的油水分離濾材,油水分離效率達(dá)到99.18%,并且玻纖濾紙經(jīng)過10次油水分離效率仍為98.47%,具有較好的連續(xù)使用性能。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB34

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2655074