民機作為我國重要的交通運輸工具,其結構及設備的安全性、可靠性一直以來是民航工程關注的重點�，F(xiàn)代民機結構中大量使用了導電性低于傳統(tǒng)金屬材料的玻璃纖維樹脂基復合材料,當飛機結構表面或者設備表面積聚靜電且不能有效的釋放時,產(chǎn)生的放電效應會不同程度地對氣動外形、通訊信號等造成破壞和干擾,對航空運行安全形成嚴重威脅。針對復合材料結構飛機靜電釋放問題,導電漆層作為傳遞電荷的關鍵環(huán)節(jié)起到了重要作用,本研究利用簡單、可控、環(huán)保的電化學沉積方法將石墨烯與碳納米管結合形成導電填料,并以此對環(huán)氧底漆直接改性制備航空抗靜電涂料。表征了填料的形貌、物相、分散性并探索了最優(yōu)制備工藝參數(shù),又對石墨烯/碳納米管/環(huán)氧樹脂復合涂層進行了表征與性能研究,揭示了其熱穩(wěn)定性、導電性與添加量、厚度的關系。在此基礎上對復合涂層進行了靜電特性的實驗,探索了靜電積聚、消散及閃絡特性與添加量、厚度、時間、電壓等因素的關系,得出了工程數(shù)據(jù)和分析結果。主要研究內容及結論如下:先以泡沫鎳（Ni Foam,NF）為基底,利用浸漬的方法使泡沫鎳包覆一層碳納米管獲得碳納米管/泡沫鎳（CNTs/NF）復合電極,再通過電化學沉積的方法在復合電極表面沉... 

【文章來源】：中國民用航空飛行學院四川省

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

飛機靜電的消除方法：(a)安裝在尾翼的放電刷；(b)機翼的靜電防護搭接[3]；(b)波音737NG系列飛機雷達罩噴涂的導電漆[4]

3前先涂一層導電漆來消除靜電積聚，如雷達罩的導電漆層，而直接通過對環(huán)氧底漆改性來消除靜電的研究鮮有報道，受此啟發(fā)本文擬通過對環(huán)氧樹脂進行改性研究。圖1.2飛機復合材料表面涂層系統(tǒng)方案表1.1我國常見的飛機復合材料表面涂層系統(tǒng)應用范圍表面處理層底漆層面漆層一般復合材料表面打磨、清洗、環(huán)氧聚酰胺清漆鍶黃環(huán)氧聚酰胺底漆丙烯酸聚氨酯面漆飛機迎風面彈性聚氨酯磁漆丙烯酸聚氨酯磁漆1.2.2導電涂料的標準導電涂料的應用、研制和開發(fā)興起于二十世紀50年代。導電涂料在飛機上的應用十分廣泛，尤其是在復合材料飛機表面，如雷達罩蜂窩結構表面常由于靜電積聚產(chǎn)生的靜電場干擾電磁波，或由于靜電吸附的水膜降低雷達信號透波率，需噴涂一層導電漆；機翼、尾翼表面的導電涂層有助于電荷順利移動到放電刷后泄放掉；油箱外壁要求的防腐導電涂料等，表1.2根據(jù)空客A320飛機的AMM手冊列舉了導電漆在該機型中的應用。航空涂料在應用之前要經(jīng)過民航局適航審定，各項要求達標后方可投入使用,一般采用飛機制造商自己的適航要求，如波音和空客公司對飛機蒙皮涂料有不同的適航要求。對于航空涂料檢測標準，國際上也不盡相同，波音傾向于美國某些協(xié)會制定的標準，而空客傾向于ISO標準。我國標準體系的建立日趨完善，主要由國際標準為基礎轉化而來，如國軍標（GJB）、航空標準（HB）、涂料企業(yè)標準等。對于航空

5屏蔽涂料等，如聚苯硫醚、聚吡咯及聚苯胺等高分子導電聚合物[10]。張國標等[11]以十六烷基三甲基溴化銨為軟模版，制備了纖絲狀導電聚吡咯（C-PPy），其電導率可達2.67S/cm，比顆粒狀PPy導電性能高出了近270倍。He等[12]采用原位聚合法將聚苯胺（PANI）的導電性與木材的力學性能有機結合，復合物的電磁屏蔽效能在30～60dB之間，符合普通工業(yè)和商業(yè)電子設備的標準。但本征型導電涂料的研制與開發(fā)相對較晚，由于制備工藝要求高，用于商業(yè)化的產(chǎn)品不多，各方面研究還在探索階段。相比之下，填充型導電涂料的發(fā)展較為成熟、工業(yè)水平較高。通常以金屬、金屬氧化物、碳系顆粒為填料填充樹脂基體形成復合材料，其兼具兩相材料的優(yōu)點，由于其工藝簡單、用量少、選材廣泛、成本較低等特點而廣泛為企業(yè)所采用。該類導電涂料的導電機理可用經(jīng)典的導電通道理論[13-14]解釋為：電子可沿著相互接觸的粒子進行傳遞而使體系導電，當導電顆粒達到一定添加量（滲濾閾值）時，可在基體內部形成導電網(wǎng)絡，體系電導率會急劇增長，此后隨著添加量的增加趨于平緩。并有當顆粒的尺度越小且分散性越好時，顆粒與顆粒之間接觸的幾率就越大，滲濾閾值越低，導電性就越好，因此填充型導電涂料相關研究主要集中在導電顆粒的分散性方面。圖1.3展示了導電網(wǎng)絡形成的過程和填充型聚合物電導率的典型曲線。圖1.3(a)導電填料在聚合物中形成導電網(wǎng)絡的示意圖；(b)碳納米管電磁屏蔽復合材料的電導率σ與碳納米管加載量p的關系[15]（1）金屬填料。常用的金屬填料有金、銀、銅、鎳等，金、銀雖導電性好但價格昂貴限制了其應用，銅、鎳導電性良好且成本低廉，但易氧化、納米顆粒易團聚等問

【參考文獻】：
期刊論文
[1]混酸功能化碳納米管摻雜對環(huán)氧樹脂導電和導熱性能的影響[J]. 王闖,趙朗,賈靜,王德意,彭宗仁.  電工技術學報. 2019(S2)
[2]表面粗糙度對聚合物材料真空沿面閃絡特性的影響[J]. 胡多,任成燕,孔飛,嚴萍,邵濤.  電工技術學報. 2019(16)
[3]陽極材料對苯酚電化學降解效果的影響[J]. 周海濤,韋鵬鵬,王營茹.  武漢工程大學學報. 2019(03)
[4]石墨烯/碳納米管復合納米材料改性導電涂料的性能[J]. 姜雄峰,朱志平,周藝,石純.  材料保護. 2019(06)
[5]固體絕緣材料表面電荷特性的研究進展[J]. 高宇,王明行,趙寧,李子逸,杜伯學.  高電壓技術. 2018(08)
[6]不同電場下環(huán)氧樹脂直流沿面閃絡特性及其閃絡電壓分析[J]. 謝慶,梁少棟,陰凱,趙映宇,黃河,律方成.  高電壓技術. 2018(06)
[7]環(huán)氧樹脂非線性電導復合材料表面電荷與沿面閃絡特性研究[J]. 李昂,張苗苗.  絕緣材料. 2018(06)
[8]特高壓GIS盆式絕緣子沿面閃絡特性研究綜述[J]. 孫秋芹,羅宸江,汪沨,陳赦,陳杰,周志成,王麗峰.  高壓電器. 2018(05)
[9]BMS10-21Ⅳ型導電漆噴涂工藝優(yōu)化研究[J]. 黃鋒,劉燕濤,代川川.  航空維修與工程. 2018(03)
[10]表層氟化環(huán)氧樹脂的直流閃絡特性[J]. 王飛鵬,張濤,李劍,何理,黃正勇,王開正.  高電壓技術. 2018(02)

博士論文
[1]直流電壓下聚四氟乙烯表面電荷的聚散及其對閃絡特性的影響[D]. 王邸博.重慶大學 2015

碩士論文
[1]飛機沉積靜電電荷分布的研究和應用[D]. 羅強.西安石油大學 2018
[2]氧化石墨烯/碳納米管組裝及其復合材料性能[D]. 劉永娜.沈陽航空航天大學 2018
[3]石墨烯/碳納米管/環(huán)氧樹脂復合材料的制備及性能研究[D]. 司小奐.西安理工大學 2017
[4]電化學法制備石墨烯復合材料及其儲能特性研究[D]. 彭田軍.電子科技大學 2016
[5]石墨烯基超級電容器電極的制備及其性能[D]. 夏富軍.中國石油大學(華東) 2015
[6]碳納米管/石墨烯雜化材料的制備與研究[D]. 郟余晨.江南大學 2013
[7]水性環(huán)氧用非離子型活性乳化劑的制備與性能研究[D]. 張鑫.武漢理工大學 2011
[8]自由基加成反應在碳納米管和石墨烯修飾中的應用[D]. 曾靜.蘭州大學 2011
[9]高速鋼刀具電解強化電源的研究[D]. 周曉艷.太原科技大學 2009
[10]石墨烯、石墨烯/碳納米管的制備及其超級電容器性能研究[D]. 葛士彬.哈爾濱工業(yè)大學 2009



本文編號：3349093