Al2O3粉体的接枝改性及其在水性浆料中的分散稳定性

目的 通过对超细Al2O3粉体进行接枝改性,改善其在水性浆料中的分散稳定性.方法 Al2O3粉体先用硅烷偶联剂(γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)改性,再接枝聚合丙烯酰胺,制备Al2O3-g-PAM复合磨料.研究引发剂和单体加入方式、反应温度、单体浓度等因素对接枝率的影响.采用红外光谱和扫描电镜等对改性粉体进行表征.结果 最佳Al2O3粉体接枝改性条件为:反应温度80℃,单体浓度0.5 mol/L,先加引发剂20m in后,再一次性加入单体.改性后的氧化铝复合磨料在水中和水性浆料中的分散稳定性均得到了明显的改善.氧化铝在水和水性浆料中的分散稳定性与接枝率密切相关:接枝率越高,其在纯水中的分散稳定性越好;但只有接枝率在某一范围内时,其在水性浆料中的分散稳定性才较好.结论 接枝率的控制最为关键,当接枝率在2％～3％之间时,改性氧化铝复合磨料在水性浆料中的分散稳定性较好.     

SiO_2引发剂的室温缩合合成及表面原位接枝聚苯乙烯

用Stber法合成了单分散的SiO2微球,然后通过表面改性和室温缩合反应,在SiO2微球表面引入偶氮基团,从而制备得到SiO2引发剂。利用该引发剂原位引发苯乙烯进行自由基聚合,在SiO2微球表面成功接枝上聚苯乙烯分子链(PS),从而制备得到SiO2-PS复合微球。研究结果表明:合成的SiO2微球和SiO2引发剂均具有良好的球形形态,其粒径分别为250 nm和280nm。SiO2引发剂原位引发苯乙烯聚合后,在SiO2微球表面接枝上厚度约为40 nm的聚苯乙烯壳层,其约占复合微球质量的32%,从而形成了以SiO2微球为核、以聚苯乙烯为壳的无机/有机杂化微球。     

表面活性剂对纳米氧化物分散稳定性的影响

采用分光光度计研究了表面活性剂对纳米Al2O3颗粒在电刷镀液中分散稳定性的影响.试验结果表明,表面活性剂聚乙二醇2000,磷酸二氢钠,乙酸铵,聚羧酸铵和柠檬酸三铵的添加对纳米Al2O3粒子在特快镍电刷镀液中的分散稳定效果不同,其中柠檬酸三铵的分散效果在单一表面活性剂中效果最佳,而表面活性剂的复合添加,分散稳定效果更好.电刷镀层显微硬度结果表明,添加表面活性剂不仅能提高纳米粒子的分散稳定性,而且能提高纳米电刷镀层的显微硬度.     

热处理温度对Ni-P/Al2O3/石墨烯复合刷镀层性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了Al2O3溶胶,并用表面活性剂对氧化石墨烯颗粒进行改性,通过透射电镜(TEM)对Al2O3溶胶、石墨烯分散液在镀液中的分散情况进行了表征.然后采用电刷镀技术在优质合金钢表面制备了Ni-P/Al2 O3/石墨烯复合刷镀层,对制备的Ni-P/Al2O3/石墨烯涂层进行100～500℃的热处理,利用扫描电镜(SEM)、显微硬度计、电化学工作站和摩擦磨损试验机等研究了其微观形貌、力学及摩擦学性能.结果 表明:A12O3溶胶和改性后的石墨烯分散液在复合镀液中具有良好的分散性和稳定性.当热处理温度达到400℃时,Ni-P/A12O3/石墨烯镀层表面致密、未出现裂纹,显微硬度高达869.8 HV0.2,耐磨性最佳,其平均摩擦系数为0.11,表明热处理有效改善了Ni-P/Al2O3/石墨烯复合涂层的磨损性能和摩擦系数.同时,经热处理后复合镀层的耐腐蚀性能比镀态好.     

纳米Al2O3/2024铝基复合材料的显微组织及力学性能

利用球磨预分散-搅拌铸造法制备纳米Al2O3/2024复合材料,并对所制备的铝基复合材料进行了显微组织及力学性能的研究。结果表明,经球磨预分散后,纳米颗粒团聚现象明显消除,纳米Al2O3呈单颗粒分散于Al粉表面;复合粉体添加法有效避免了超细增强颗粒和基体润湿性差和分散性较差的问题,实现纳米Al2O3颗粒均匀弥散分布于基体合金中;纳米Al2O3颗粒的加入显著提高基体合金的力学性能。与传统搅拌铸造相比,所制备的Al2O3/2024复合材料的抗拉强度、屈服强度和显微硬度分别提高了58%、59%和16%。     

纳米SiO2表面接枝改性及其结构表征

为了提高纳米SiO2粒子与环氧树脂基体的界面作用力,促进其在基体中的分散,选择苯乙烯和马来酸酐作为单体对纳米SiO2粒子进行化学接枝改性。用红外光谱和核磁共振法对接枝的纳米粒子进行表征,用透射电镜和动态光散射对粒子分散性进行研究,结果表明,接枝链通过化学键接在纳米粒子表面,使得粒子分散性能得到提高。对影响接枝效果的引发剂浓度、单体浓度、反应时间、引发剂引发时间等因素进行了优化,得到了纳米粒子接枝的最佳反应条件。     

BaNd2Ti4O12微波介质陶瓷粉体的制备与表征

研究了用改进的聚丙烯酰胺凝胶法制备BaNd2Ti4O12微波介质陶瓷超细粉.在弱碱性条件下(pH≈7.0～8.0,以EDTA为络合剂,将Ba2+、Sm3+、Ti4+溶解于含有丙烯酰胺单体、引发剂偶氮二异丁腈、交联剂n,n'-亚甲基丙烯酰胺的水溶液中,得到了稳定的溶胶体系,在100℃左右引发该体系聚合为高分子凝胶.干燥后,于1000℃煅烧2 h,得到结晶的BaNd2Ti4O12陶瓷粉体.X射线衍射分析表明,基本为纯相BaNd2Ti4O12,未见第2相析出;用热重-差热(TG-DTA)分析了凝胶的热解过程.用透射电镜观察了粉体的形貌,二次粒子呈球形,粒径约为50 nm左右.     

MoS2颗粒表面包覆Al2O3及其在镀层中的应用

采用非均匀形核法将Al2O3包覆到MoS2颗粒表面,提高颗粒的亲水性能。研究了溶液pH值、Al(NO3)3的摩尔浓度和预处理工艺对包覆率的影响;采用SEM及EDS分析了包覆前后MoS2颗粒的微观形貌和表面成分;通过测量接触角研究了颗粒表面的亲水性。结果表明,颗粒表面均匀包覆了一层Al(OH)3;溶液pH值对包覆率的影响最大,Al(NO3)3的摩尔浓度次之。最佳工艺为:溶液pH值为5.5,Al(NO3)3浓度为0.15mol/L,预处理过程不添加表面活性剂。随着包覆率的提高,MoS2颗粒的亲水性提高。利用包覆Al2O3的MoS2制得了Ni-P-MoS2化学复合镀层,提高了镀层中沉积粒子的均匀致密性。     

非晶态Ni-P合金与纳米Al2O3微粒复合镀层的制备

利用化学镀技术,制备了非晶态Ni-P合金基纳米Al2O3复合镀层,研究了纳米Al2O3微粒的加入量、加入方式以及搅拌方式等对复合镀层组织和形貌的影响.结果表明,纳米Al2O3在加入到镀液中以前,应先选用适当的表面活性剂和分散介质制成单分散添加液,然后再加到镀槽中才可保证纳米粒子在镀层中的均匀弥散分布,在超声振动搅拌方式下,镀液中只需加入1g/L纳米Al2O3,即可得到颗粒细小、分散均匀的非晶态Ni-P合金基纳米Al2O3的复合镀层.     

Al2O3纳米粒子环氧涂层对钢筋防护性能的电化学噪声分析

目的研究Al2O3纳米粒子环氧复合涂层对钢筋的防护性能。方法制备Al2O3纳米粒子,将其添加至环氧涂料中,并涂覆在工业钢筋表面成膜。通过XRD和SEM对Al2O3进行表征;利用电化学噪声、交流阻抗谱分析技术,对复合涂层在3.5%(质量分数)NaCl介质中对工业钢筋的防护性能进行测试分析。结果制备的氧化铝纳米粒子的粒径平均为75 nm。通过对电化学噪声测试的有效数据进行时域和频域分析,通过交流阻抗谱分析及数据拟合,认为Al2O3纳米粒子添加量为0.1%(以占环氧树脂质量的百分比计)时,涂层对钢筋的防护性能最好。结论向环氧涂层中添加适量的Al2O3纳米粒子,可以明显提升其对钢筋的防护性能。     

亚微米Al2O3颗粒表面稀土改性对Al基复合材料界面润湿性的影响

采用液相包裹法对亚微米Al2O3颗粒表面进行稀土氧化物Y2O3改性.通过表面改性前后颗粒增强Al基复合材料制备过程中,Al熔体在颗粒间渗透压力的变化,研究了颗粒表面Y2O3改性前后与Al熔体间界面润湿性的变化;同时利用真空座滴法对界面润湿性的变化进行了评定.结果表明:Al熔体在表面经Y2O3改性的Al2O3颗粒中的渗透压较改性前显著降低;颗粒表面改性后与Al熔滴间的接触角明显减少且与颗粒表面Y2O3包裹程度有关;说明颗粒表面经Y2O3改性后与Al基体间的润湿性得到了明显的改善,且6061Al较2024Al对Al2O3颗粒具有更好的润湿效果;其改善的主要原因是Y2O3与基体Al发生了界面反应,体系产生了反应润湿的结果.     

表面活性剂对Ni-P-Al2O3-PTFE复合镀的影响

通过正交试验,研究了4种表面活性剂组合对复合粒子纳米 Al2O3、PTFE的分散状况和对(Ni-P)-Al2O3-PTFE镀层性能的影响,结果表明.阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂适合复配作为分散剂添加到镀液中能使纳米粒子得到均匀的分散,可制备出耐磨减摩性能优良的复合镀层.     

Ti6Al4V钛合金表面Al2O3颗粒改性微弧氧化涂层制备及性能

微弧氧化技术是一门新的表面处理技术,在很多领域有着广泛的应用前景,但其结构受限于电解液成分。本文通过在磷酸盐电解液中加入Al2O3陶瓷颗粒,使得在Ti6Al4V钛合金表面的微弧氧化涂层结构和性能得到改性。涂层的结构和性能通过扫描电镜和XRD衍射仪进行表征和测试,涂层的抗高温氧化性能和热震性能通过高温热循环氧化试验和热震试验进行测试。结果表明,通过在电解液中添加Al2O3陶瓷颗粒,涂层由Al2TiO5 and TiO2组成,涂层更为致密,表现出更为优异的抗高温氧化和热震性能。电解液中游动的Al2O3陶瓷颗粒在微弧氧化过程中被吸入到样品表面并进入涂层,涂层的结构和性能得到改性。     

机械化学反应合成Fe3Al-Al2O3复合粉体

以Fe3O4粉和Al粉为原料,采用机械球磨诱发化学反应制备了Fe3Al-Al2O3纳米晶复合粉体。利用X射线衍射仪(XRD)和附带能量色散谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)对复合粉体球磨过程中的固态反应过程、表面形貌进行表征。结果表明,球磨过程中,30 min后混合粉末中开始出现少量的Al2O3颗粒,1 h后大部分Fe3O4被还原,形成α-Al2O3、θ-Al2O3、Fe(Al)固溶体和FeO,另有Al剩余。球磨3 h后,大部分的θ-Al2O3转变为α-Al2O3,Fe(Al)固溶体、FeO和剩余的Al粉在机械力的作用下反应形成FeAl化合物和Fe.911O。继续球磨至5 h后,FeAl化合物和Fe.911O相互反应而完全消耗,得到Fe3Al-Al2O3复合粉体。机械力诱发的Fe3O4和Al之间的反应属于突发型反应,诱发反应的临界球磨时间约为50 min。     

纳米A12O3/2024铝基复合材料的显微组织及力学性能

利用球磨预分散一搅拌铸造法制备纳米Al2O3/2024复合材料,并对所制备的铝基复合材料进行了显微组织及力学性能的研究.结果表明,经球磨预分散后,纳米颗粒团聚现象明显消除,纳米Al2O3呈单颗粒分散于Al粉表面;复合粉体添加法有效避免了超细增强颗粒和基体润湿性差和分散性较差的问题,实现纳米Al2O3颗粒均匀弥散分布于基体合金中;纳米Al2O3颗粒的加人显著提高基体合金的力学性能.与传统搅拌铸造相比,所制备的Al2O3/2024复合材料的抗拉强度、屈服强度和显微硬度分别提高了58％、59％和16％.     

表面活性剂对Ni-P-Al2O3复合镀层性能的影响

目的 改善Ni-P-纳米Al2O3复合镀层的均匀性,提高其耐蚀性能.方法 采用化学镀法在Q235钢表面制备Ni-P纳米Al2O3复合镀层,分析纳米Al2O3添加量(0～10g/L)对镀层形貌的影响.施镀过程中选用不同种类的表面活性剂来分散纳米Al2O3,通过XRD分析镀层的相组成,采用SEM、EDS研究镀层形貌和成分,通过测量施镀前后纳米Al2O3的Zeta电位来研究非均一镀液的稳定性和纳米粒子的分散性能,利用电化学阻抗手段研究镀膜样品在3.5％NaCl水溶液中的耐蚀性能,从而分析镀液中表面活性剂的种类和用量对复合镀层的影响.结果 随着镀液中纳米粒子添加量的增加,镀层中Al2O3含量先增加后趋于稳定,同时镀层表面纳米Al2O3团聚现象也随之加剧.添加一定量表面活性剂之后,镀层变得均匀,纳米粒子团聚减少,其中阳离子表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵)在低浓度下就能对纳米Al2O3分散产生显著作用,而阴离子表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠)需在较高浓度下才能达到相似效果.结论 当镀液中阴离子表面活性剂用量为1.25cmc,Al2O3添加量为6g/L时,镀层最为均匀,且样品在3.5％NaCl水溶液中耐蚀性能最好.     

占空比对高频脉冲电沉积( Ni-Co) / 纳米 Al2O3复合镀层的影响

采用高频脉冲电沉积法制备(Ni-Co)/纳米Al2O3复合镀层,研究了占空比对复合镀层沉积速率、成分、形貌及表面显微硬度的影响。结果表明:随着占空比由0.3提高至0.5,复合镀层的沉积速率增加,晶粒尺寸变大,表面变粗糙,并且Co含量降低,Ni含量增加,纳米Al2O3颗粒含量变化不明显,Co含量的降低导致硬度降低。     

改性SiC微粉复合粒子的制备与表征

针对SiC超细微粉在磨具制造过程中存在的易团聚、分散稳定性差、与结合剂相容性低等问题,本课题借助悬浮聚合工艺,采用聚丙烯酸对SiC微粉进行表面包覆改性,优化筛选出了羧甲基纤维素和CaCO3复合分散剂及其相关的较佳改性工艺条件。结果表明:反应温度65℃,反应时间30 min,搅拌速度500 r/min条件下,SiC弹性复合粒子的分散性和成球性最好;羧甲基纤维素浓度9%~11%、CaCO3用量0.5%~2%时,分散效果最好。制备出的有机物包覆的SiC微粉弹性复合粒子,显著改善了SiC超细微粉的分散流动性和其与有机结合剂的相容性。     

PS 微球的制备及表面镀镍工艺研究

以聚乙烯吡咯烷酮为分散剂,偶氮二异丁腈为引发剂,无水乙醇为分散介质,通过分散聚合,制备出表面光滑、分散均匀的聚苯乙烯(PS)微球。在PS微球表面化学镀Ni,制得具有较好导电性能的PS/Ni复合粒子。研究了PS微球表面镀Ni前后的表观形貌及晶相变化,并分析了制备工艺对复合粒子导电性能的影响。分析表明,PS微球表面镀Ni的优化工艺为:PS/NiCl2·6H2O质量比4∶7,络合剂用量2 g,NH3·H2O用量30mL。     

化学镀法制备Cu/Al2O3复合粉体及其烧结行为

为了解决颗粒增强铜基复合材料中颗粒与铜基体相容性的问题,采用化学镀法使得颗粒表面金属化,通过XRD、SEM、EDS等技术研究了Al2O3纳米粉化学镀铜的工艺,并对Cu/Al2O3复合粉体的烧结行为做了初步探讨.结果表明:Al2O3粉前处理工艺、镀液的各种成分都对粉体表面铜的含量有影响,通过改变装载量可有效控制粉体表面Cu含量.实验中确定了最佳的镀覆工艺,并得到了颗粒较为弥散的Cu/Al2O3复合粉体烧结体.