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纳米粉体分散技术在乳液聚合和化学镀中的应用

作　者: 程佳佳
导　师: 袁孝友
学　校: 安徽大学
专　业: 无机化学
关键词: 纳米SiO2 纳米SiC PTFE微粉丙烯酸酯乳液化学复合镀
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本论文针对纳米二氧化硅(SiO2)、聚四氟乙烯(PTFE)和纳米碳化硅(SiC)等粉体在实际应用中易团聚,难分散的难题,根据它们各自特点,采用不同的分散方法,探索最佳分散条件,扩展其应用,以发挥它们的纳米效应。用原位聚合法制备纳米SiO2/丙烯酸酯复合乳液。以纳米SiO2硬度高、耐磨损、透光性好等特性,提高纳米SiO2/丙烯酸酯复合乳液膜耐磨性和透光率。纳米SiO2粉体表面含有大量硅羟基,具有亲水性,与有机相的相容性不好,为解决纳米SiO2与聚合物乳液的相容性,采用高压剪切分散法直接将纳米SiO2分散在甲基丙烯酸甲酯,丙烯酸丁酯和丙烯酸中,再经原位聚合制得纳米SiO2/丙烯酸酯复合乳液。探索了实验最佳配方,研究了最佳乳化剂配比对乳液稳定性的影响,讨论了纳米SiO2用量对单体转化率和涂膜耐水性的影响。利用FTIR、TGA、UV-VIS、TEM、DLS等对复合乳液进行分析、表征。结果表明：高压剪切分散原位聚合法可有效阻止SiO2纳米粉体团聚,且SiO2纳米粒子分散均匀。当SiO2添加量占单体总质量5%时,非离子型乳化剂(OP-10)与阴离子型乳化剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)质量比为2：1时,单体转化率、乳液稳定性及乳液成膜后热稳定性均最佳。聚四氟乙烯(PTFE)热稳定性高,自润滑性好,纳米SiC硬度高、耐磨、耐腐蚀。在化学镀镍工艺中,添加PTFE微米粉体和纳米SiC粉体,获得减摩、耐腐复合镀层用于工业模具。研究了不同表面活性剂以及不同分散方式对PTFE、SiC在镀液中分散的影响；并对Ni-P-PTFE、Ni-P-SiC复合镀层的成分、结构及性能进行研究。结果表明：主盐浓度一定时,提高温度和pH值均能提高化学镀镍沉积速率,但温度高于90℃、pH值大于5.0时,镀液稳定性下降。Ni-P-PTFE、Ni-P-SiC复合镀层匀为非晶态结构。在超声分散和表面活性剂共同作用下,PTFE微米粉体和纳米SiC粉体可以在镀液中均匀分散,稳定时间可以达到3小时；盐雾试验表明：Ni-P-SiC复合镀层耐腐蚀性比相同厚度的Ni-P镀层强得多。相同厚度的Ni-P-PTFE复合镀层耐腐蚀性比Ni-P镀层耐腐蚀性略差,但Ni-P-PTFE复合镀层自润滑性好,可用于各种橡胶模具镀层。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第一章绪论  8-28
  1.1 引言  8
  1.2 纳米粉体应用的研究进展  8-18
    1.2.1 纳米粉体在塑料中的应用  8-11
    1.2.2 纳米粉体在橡胶中的应用  11-12
    1.2.3 纳米粉体在涂料中的应用  12-14
    1.2.4 纳米粉体在化学镀中的应用  14-16
    1.2.5 纳米粉体在陶瓷中的应用  16-17
    1.2.6 纳米粉体在催化剂中的应用  17-18
  1.3 纳米粉体应用时存在的问题  18-19
  1.4 纳米粉体的分散技术  19-21
    1.4.1 物理分散法  19-20
    1.4.2 化学分散法  20
    1.4.3 分散剂分散法  20-21
  1.5 本论文的主要研究目的、设计思想与研究内容  21-24
    1.5.1 研究目的  21
    1.5.2 设计思想  21-23
    1.5.3 研究内容  23-24
  参考文献  24-28
第二章纳米SiO_2/丙烯酸酯乳液原位聚合及性能  28-49
  2.1 引言  28-29
  2.2 实验原理及其影响因素  29-31
  2.3 实验部分  31-45
    2.3.1 实验原料  31
    2.3.2 实验仪器  31-32
    2.3.3 原料的精制  32
    2.3.4 实验方法  32-33
    2.3.5 分析测试及表征方法  33-35
      2.3.5.1 单体转化率、凝胶率及涂膜吸水率的测定  33-34
      2.3.5.2 红外光谱分析(IR)  34
      2.3.5.3 热重分析(TGA)  34
      2.3.5.4 膜透光率测试  34
      2.3.5.5 粒径分析  34-35
      2.3.5.6 沉降实验  35
      2.3.5.7 TEM分析  35
    2.3.6 结果与讨论  35-45
      2.3.6.1 最佳实验配方量的探索  35-38
      2.3.6.2 纳米SiO_2用量对复合乳液的影响  38-45
  2.4 本章小结  45-46
  参考文献  46-49
第三章纳米粉体在化学镀液中的分散  49-70
  3.1 引言  49-50
  3.2 实验部分  50-54
    3.2.1 实验药品  50-51
    3.2.2 实验仪器  51
    3.2.3 工艺流程  51
    3.2.4 前处理工艺  51-53
      3.2.4.1 试样的前处理  51-52
      3.2.4.2 粉体的预处理  52-53
    3.2.5 最佳镀液配方的探索  53
    3.2.6 复合镀液中微粒的沉降实验  53
    3.2.7 TEM分析  53-54
    3.2.8 镀速的计算  54
    3.2.9 SEM分析  54
    3.2.10 镀层结构分析  54
    3.2.11 耐腐蚀性实验  54
  3.3 实验结果  54-67
    3.3.1 最佳镀液配方的探索  54-58
      3.3.1.1 温度对沉积速度的影响  54-55
      3.3.1.2 pH值对沉积速率的影响  55-57
      3.3.1.3 浓度对沉积速率的影响  57-58
    3.3.2 复合镀液中微粒的分散实验  58-62
      3.3.2.1 分散方式对微粒分散稳定性的影响  58-59
      3.3.2.2 不同的表面活性剂对分散性的影响  59-60
      3.3.2.3 沉降实验  60-61
      3.3.2.4 TEM分析  61-62
    3.3.3 SEM分析  62-64
    3.3.4 镀层结构  64-65
    3.3.5 镀层耐腐蚀性能  65-67
  3.4 本章小结  67-68
  参考文献  68-70
第四章论文总结  70-72
致谢  72-73
攻读学位期间发表的学术论文  73

纳米粉体分散技术在乳液聚合和化学镀中的应用

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