纳米ATO粉体的高度均匀与稳定分散研究

纳米氧化锡锑(ATO)粉体的高效分散和长期稳定是制备纳米透明隔热材料的关键因素。首先考查了分散剂、pH值、粉体表面特性、分散工艺、粘度等参数对分散稳定性的影响,采用沉降法、分光光度计法、电镜法对分散效果进行表征。结果表明,采用复合分散剂,其添加量占粉体质量5%,同时采用超声和球磨相结合的分散方式可以使分散效果达到最佳;通过增加粉体表面球度和分散介质粘度的方法可以有效提高粉体的分散稳定性,pH值对粉体分散稳定性影响不大。最后,通过优化分散工艺得到了高度均匀、长期稳定的纳米ATO分散液及纳米透明隔热涂料。     

去离子水中分散剂对复合纳米ZnO-CeO_2粉体的分散效果

纳米颗粒在有机溶剂中能较好分散,但有机溶剂有毒,且成本高。以去离子水为介质,分别加入分散剂吐温-80、十二烷基苯磺酸钠(SDBS),对复合纳米ZnO-CeO2粉体进行分散。采用傅立叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪和透射电镜对分散物进行分析,研究了不同分散条件下的分散效果。结果表明:50 mL去离子水、0.5 g复合纳米ZnO-CeO2粉体体系中,采用吐温-80分散,其用量为1.0 g,pH值为5,温度为60℃,超声时间为20 min时,分散效果最佳;采用SDBS分散,其用量为1.5 g,pH值为5,温度为50℃,超声时间为20 min时,分散效果最佳;复合纳米ZnO-CeO2粉体经2种分散剂分散后,表面被均匀包覆,且分散体系稳定,团聚现象明显降低,晶型无变化;非离子型分散剂吐温-80的分散效果优于阴离子型分散剂SDBS的。     

SiC/纳米TiN水基复合料浆特性及喷雾干燥

以四甲基氢氧化铵(TMAH)为分散剂, 纳米TiN、亚微米SiC粉体为原料, 分别制备单组分水基料浆及复合料浆, 分析了SiC/纳米TiN复合料浆的分散稳定机制以及喷雾干燥行为. 研究结果表明, TMAH在纳米TiN、SiC颗粒表面形成特征吸附, 通过静电作用和空间位阻协同作用提高颗粒的分散性; 当pH=8、TMAH加入量为0.75wt%时, 复合浆料分散稳定, 喷雾干燥制备的SiC/纳米TiN复合粉体流动性好, 且分布均匀.     

SiC微细颗粒分散特性的研究

采用沉降法,以水、聚乙二醇为介质,对SiC微细颗粒的自然分散行为及分散剂、溶液pH值对其分散行为的影响进行了研究。结果表明:颗粒在不同介质中的自然分散行为有着明显差异;分散剂对分散介质具有选择性,不同分散剂的分散效果不同;分散剂用量及溶液pH值对颗粒的分散也有显著的影响。     

燃烧合成Si_3N_4粉体的分散工艺

以聚丙烯酸铵作为分散剂,选用行星式球磨为分散手段,通过优化分散工艺参数,得到针对燃烧合成Si3N4粉体的最佳分散工艺流程。通过对Si3N4粉体分散前后粒径分布和颗粒形貌变化的表征,研究聚丙烯酸铵的用量和球磨时间对Si3N4颗粒分散效果的影响。结果表明:当Si3N4浆料中固相物质的质量分数为40%时,加入质量分数为0.3%的聚丙烯酸铵,球磨60 min,并通过优化pH值和超声分散时间,可以有效地粉碎硬团聚颗粒,得到悬浮性良好的Si3N4浆料。     

纳米锡粉的制备及分散稳定性研究

为了使纳米锡粉在乙二醇水溶液中良好稳定地分散,通过直流电弧等离子体蒸发法制备平均粒径为106 nm的纳米锡粉,以十二烷基硫酸钠、六偏磷酸钠、聚乙二醇为分散剂研究纳米锡粉在乙二醇水溶液中的分散性能,分析分散时间、分散剂类型及含量对锡粉分散性能的影响。结果表明,不同分散剂的加入对锡粉颗粒在乙二醇水溶液中的分散稳定性都有所提高,随着超声时间的延长和分散剂浓度的增大,粉体的分散效果先增强后减弱;纳米锡粉在乙二醇水溶液中的最佳分散工艺是加入质量分数为3%的十二烷基硫酸钠,超声时间为60 min。     

碳包铜纳米颗粒在乙二醇水溶液中的分散性研究

以阿拉伯树胶为分散剂,以乙二醇水溶液为分散介质,采用球磨分散法制备了用于直接吸收太阳辐射能的碳包铜纳米悬浮液.通过分光光度法和沉降法研究了分散剂含量、球磨时间及球磨转速等因素对碳包铜纳米悬浮液稳定性的影响,并对其分散机理进行了初步探讨.结果表明:阿拉伯树胶能有效地分散碳包铜纳米颗粒,得到均匀、稳定的碳包铜纳米悬浮液.当阿拉伯树胶的质量分数为0.1%、球磨时间为2h、球磨转速为250r/min时,分散效果最佳.阿拉伯树胶对碳包铜纳米颗粒的稳定分散作用主要是通过空间位阻机制来实现的.     

纳米ZrO_2、Al_2O_3单相及混合粉体的分散稳定性研究

以蒸馏水和无水乙醇作为分散介质,研究了六偏磷酸钠(NaPO3)6、聚乙二醇和聚丙烯酸对纳米Al2O3、纳米ZrO2单相及其混合粉体悬浮液分散稳定性的影响。结果表明:纳米Al2O3、ZrO2单相粉体在乙醇中的分散性较好,两者的混合粉体在水或乙醇中的分散性差别不大,主要取决于分散剂的种类,当pH=6～8时悬浮液最稳定,其中以聚丙烯酸为分散剂时分散效果最佳,六偏磷酸钠次之,聚乙二醇最差。     

有机分散介质中纳米SiC粉体稳定悬浊液的制备

纳米粉体的稳定分散是制备微观结构均匀、缺陷少的纳米复相陶瓷坯体的关键。本文中采用Zeta电位、粒度分析、SEM等测试技术分析了超声震荡和HF酸洗对SiC纳米粉体的影响;对比研究了乙醇、乙二醇以及75%乙醇和25%乙二醇混合液作为分散介质,聚乙二醇为分散剂时纳米SiC粉体在不同pH下的分散稳定性,确定了粉体最佳超声震荡的最佳时间;探讨了酸洗的作用;并在乙二醇中,以1%PEG为分散剂,pH=10条件下获得了纳米碳化硅粉体的高稳定分散悬浮液。     

微米α-Al_2O_3粉体的细化及其悬浮液的分散稳定性

在微米α-Al2O3粉体悬浮液中分别加入无机电解质类分散剂六偏磷酸钠、阳离子型表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵、阴离子型表面活性剂油酸和非离子型表面活性剂异丙醇胺,并对悬浮液进行球磨分散,研究分散剂加球磨复合分散下的最优分散剂及最佳球磨参数;引入超声分散,对比分析在加入分散剂的情况下,先球磨再超声和只进行球磨时的分散效果。结果表明,采用十六烷基三甲基氯化铵为分散剂,先球磨2 h再超声分散15 min的分散效果最好,沉降24 h后的悬浮率为62%左右,平均粒径为243 nm。     

纳米TiO2的分散性能及其对涂层性能的影响

为提高汽车闪光面漆的随角异色效果及耐磨性,对纳米TiO2粒子的分散性能及其对涂层性能的影响进行了研究.通过超声分散预处理纳米TiO2和选择专用分散剂及用量,采用循环搅拌球磨机湿磨法制备TiO2浆体,然后加入汽车涂料中.结果表明,超声预处理可以明显降低浆体的粒径分布,0.8%的分散剂用量时浆体稳定性最好;该浆体平均粒径为110～120 nm,在可见光区透光率在90%以上,UV区透光率小于5%,具透明和抗紫外线辐射性能;浆体按一定比例和铝粉配合,可得到随角异色效应显著的金属闪光面漆;纳米TiO2的加入除了提高涂膜的保光性和涂层的耐磨性外,还能一定程度提高柔韧性,但对抗冲击性能没有提高.     

基于径向基函数神经网络优化制备复合改性钠基蒙脱土/橡胶复合材料及其补强-阻燃性能

以钠基蒙脱土作为研究对象,以十六烷基三甲基溴化铵与去离子水的混合液、硅烷偶联剂KH550与无水乙醇的混合液作为改性剂,制备复合改性钠基蒙脱土,并将复合改性钠基蒙脱土代替部分炭黑,与促进剂、硫磺、ZnO、硬脂酸、橡胶进行复合,制备复合改性钠基蒙脱土/橡胶复合材料。利用径向基函数（RBF）神经网络模型优化复合改性钠基蒙脱土/橡胶复合材料的制备工艺参数,并且对复合改性钠基蒙脱土和复合改性钠基蒙脱土/橡胶复合材料进行表征与测试。结果表明,当扩展系数为0.50~0.65时,所建立复合改性钠基蒙脱土/橡胶复合材料力学性能和阻燃性能的RBF神经网络模型具有最佳的逼近效果。当去离子水用量为1 074 g、十六烷基三甲基溴化铵用量为13.7 g、无水乙醇用量为14.8 g、硅烷偶联剂KH550用量为0.32 g、搅拌速度为2 890 r/min时,复合改性钠基蒙脱土/橡胶复合材料具有良好的力学性能和补强性能,即拉伸强度19.1 MPa、撕裂强度43.5 kN/m和极限氧指数32.83%。      

超细碳化钨介质球磨工艺的研究

对介质球磨法制取超细碳化钨粉末进行了研究。实验探讨了不同线速度、磨球尺寸、分散剂的添加对初始粒径约1μm的碳化钨粉末的介质球磨工艺的影响。根据W=P·t,在保持能耗不变的情况下得到了粒度与线速度之间的关系,从而在一定粒度范围内选择最有效的线速度。同时,采取分阶段球磨的球磨效率要高于单一线速度球磨,可实现用更少的成本达到相同粒度。此外,球磨时添加羧甲基纤维素钠分散剂,粉末粒度越小时分散效果越明显,实验中在输出功率不变时,与不添加分散剂对比,其时间效率提高了13%,最终的粉末也呈现很好的分散性。最后,磨球尺寸的大小可决定最终粒度的大小。因此,根据目标粒度采用合适的磨球尺寸和球磨工艺才能达到最高的球磨效率。     

纳米SiO2表面改性研究

以乙醇为分散介质,用硅烷偶联剂γ-(2,3-环氧丙基)氧化丙基三甲氧基硅烷(KH-560)对纳米SiO2进行表面改性.讨论了偶联剂用量对SiO2改性的影响,并采用红外光谱、热失重、扫描电镜、表面羟基滴定等手段表征改性效果.结果表明,硅烷偶联剂与纳米SiO2发生化学反应并接到SiO2表面,改性后的SiO2在有机物中的分散性明显改善.     

Surface modification of nano-TiN by using silane coupling agent

Titanium nitride (TiN) nano-particles were subjected to graft modification by silane coupling agent (KH-570) via a direct blending method. The hydroxyl groups on the surface of TiN nano-particles can interact with silanol groups [-Si-OCH₃] of KH-570 forming an organic coating layer. The covalent bonds (Ti-O-Si) formation was testified by Fourier transform infrared spectra (FTIR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Through transmission electron micrograph (TEM) observations, it was found that KH-570 could improve the dispersibility of nano-TiN particles in ethyl acetate. Thermo gravimetric analysis (TGA) and contact angle measurements indicated that KH-570 molecules were adsorbed or anchored on the surface of nano-TiN particle and the net efficiency of it was 22.76 %, which facilitated to hinder the aggregation of nano-TiN particles.     

锡掺杂的氧化铟纳米粉体的表面修饰与改性

为了提高锡掺杂的氧化铟纳米粉体在有机单体甲基丙烯酸甲酯(MMA)中的分散效果,采用球磨、辅助超声等方法,选用PEG4000、KH570、油酸和十八醇等作为分散剂,对纳米粉体进行表面修饰和改性.研究了分散剂种类、添加量及球磨时间对纳米粉体分散稳定性的影响.找出了在MMA单体中分散最好的纳米粉体改性工艺条件:以乙二醇为分散介质、锡掺杂氧化铟纳米粉体摩尔分数为0.1%的KH570和0.016%的一缩二乙二醇为分散剂,球磨10 h,辅助超声30 min,红外干燥.采用高分辨透射电镜(HRTEM)和红外光谱(FT-IR)等对其结构和包裹性能进行了表征,结果显示粉体粒径约为50 nm,表面被无定形分散剂所包裹,颗粒之间无明显团聚现象,分散性好.     

纳米ATO粉体的表面改性研究

采用偶联剂对纳米ATO(氧化锡锑)粉体进行表面改性,综合考察了偶联剂的品种与用量、反应时间及反应温度对表面改性效果的影响,从而确定最佳表面改性条件.利用红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)以及光吸收率等表征手段来研究表面改性的效果及分散状况.结果表明,纳米ATO粉体表面改性的最佳条件为:选用硅烷偶联剂KH570,添加量为2份,反应水浴温度为80℃,反应5h.     

偶联剂改性纳米硅溶胶的接枝率及稳定性

为改善纳米硅溶胶与有机物间的亲和性及分散稳定性,用硅烷偶联剂对碱性纳米硅溶胶进行表面接枝改性。分析了偶联剂用量、反应温度和反应时间对接枝率、分散稳定性及微观形貌的影响。结果表明,偶联剂KH560更适合做碱性纳米硅溶胶的表面改性剂,且制备的改性纳米硅溶胶表面可接枝KH560;从接枝率变化梯度来看,KH560用量对接枝率影响最大,当KH560含量为12.5%、反应时间为5h、反应温度为60℃时,改性接枝率及Zeta电位绝对值最高,分别为7.37%和55.6mV。     

The effect of silane coupling agent on the sliding wear behavior of nanometer ZrO<Subscript>2</Subscript>/bismaleimide composites

The polymer composites filled with nanoparticles have good friction and wear properties and widely used in many fields. The performances of nanocomposites are influenced extensively by the nanoparticles morphology, size, volume fraction and dispersion. Nanometer ZrO₂ particles have good properties, lower prices and shows good foreground in resist-materials of polymer composites. In this paper, the nanometer ZrO₂ particles are treated by silane coupling agent of N-(2-aminoethyl)-γ-aminopropylmethyl dimethoxy silane. The effect of nanometer ZrO₂ content and silane coupling agent on the friction and wear properties of BMI copmposites filled with nanometer ZrO₂ are investigated. The composites filled with untreated ZrO₂ and treated ZrO₂ are prepared by the same way of mechanical high shear dispersion process and casting method. The sliding wear performance of the nanocomposites is studied on an M-200 friction and wear tester. The experimental results indicate that the frictional coefficient and the wear rate of the composites can be reduced by filled with nanometer ZrO₂. The composites containing treated nanometer ZrO₂ have the better tribological performance than that containing untreated nanometer ZrO₂. The results are explained from the SEM morphologies of the worn surface of matrix resin and the composites containing nanometer ZrO₂ and the TEM photographs of the nanometer ZrO₂ dispersion in the matrix.