鋁、鈦及二氧化鈦表面納米膜構(gòu)筑與性能研究.pdf

1、鋁粉、鈦及二氧化鈦是重要工業(yè)、醫(yī)學(xué)材料。鋁粉，具有良好的物理屏蔽、漂浮及金屬閃光效應(yīng)，被廣泛應(yīng)用于電子、涂料、油墨、汽車噴漆等行業(yè)中。由于鋁粉活性較高，只能在有機溶劑的體系中應(yīng)用，不但產(chǎn)生嚴(yán)重環(huán)境污染，且傳統(tǒng)鋁粉產(chǎn)品顏色單一。鈦片，具有優(yōu)異的生物相容性，良好的機械性能，優(yōu)秀的耐腐蝕性且價格低廉、資源豐富，在口腔修復(fù)學(xué)中得到廣泛應(yīng)用。但是，烤瓷時，鈦片在高溫下會過度氧化，會生成附著性差的多孔過厚氧化膜，導(dǎo)致鈦與瓷之間的結(jié)合強度比較低。金紅

2、石二氧化鈦，具有折射率高、光澤度與白度好、化學(xué)惰性高、對人體無害等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于航空航天、造紙、塑料、油墨等行業(yè)中。由于二氧化鈦表面有大量羥基，導(dǎo)致其在有機溶劑中分散性極差極易團聚，影響其分散性。因此，對它們進(jìn)行表面重構(gòu)，賦予其表面特異物理化學(xué)性質(zhì)的研究具有重要的理論與實際意義。
　　 本論文研究以正硅酸乙酯/氯化鐵、九水硅酸鈉、苯乙烯和甲基丙烯酸為原料，分別在鋁粉表面構(gòu)筑Fe2O3/SiO2復(fù)合納米膜，鈦片表面構(gòu)筑SiO2

3、納米膜，二氧化鈦表面構(gòu)筑PS和PMAA納米膜。使用SEM、FT-IR、XPS及XRD等多種表征手段，研究了不同樣品包覆層的化學(xué)結(jié)構(gòu)、成膜機理以及與基體結(jié)合方式，并探討了它們的應(yīng)用性能。
　　 以正硅酸乙酯/氯化鐵為原料，利用化學(xué)液相沉積法在鋁粉表面進(jìn)行Fe2O3/SiO2復(fù)合納米膜構(gòu)筑。利用掃描電子顯微鏡，對樣品的表面形貌進(jìn)行了分析，結(jié)合紅外光譜、X射線光電子能譜和粉末衍射分析技術(shù)研究了Fe2O3/SiO2復(fù)合納米膜化學(xué)組成及成

4、膜機理。結(jié)果表明:Fe2O3/SiO2復(fù)合納米膜通過Si-O-Al和Fe-O-Si鍵鍵合在鋁粉表面。表面包覆致密SiO2納米膜后的樣品較鋁粉原料有很強的耐腐蝕性。通過在鋁粉表面進(jìn)行Fe2O3/SiO2復(fù)合納米膜的構(gòu)筑，實現(xiàn)了鋁粉色度調(diào)變。
　　 以九水硅酸鈉為原料，利用化學(xué)液相沉積法在經(jīng)過表面處理的鈦片表面進(jìn)行SiO2納米膜的構(gòu)筑。使用電子掃面電子顯微鏡對樣品的表面形貌進(jìn)行了觀察，結(jié)合X射線粉末衍射分析技術(shù)研究了樣品表面包覆層的

5、化學(xué)組成、化學(xué)結(jié)構(gòu)以及成膜機理。結(jié)果表明:控制pH值在8～10，硅酸鈉濃度在0.05～0.5 mol/L，鈦表面形成致密的SiO2納米膜，納米膜由粒徑18～20.5 nm二氧化硅納米顆粒組成。鑄瓷后，通過三點彎曲法測試了鈦與瓷之間結(jié)合力，構(gòu)筑SiO2納米膜的噴砂預(yù)氧化鈦片與瓷之間的結(jié)合力在33.56～40.43MPa之間，高于只噴砂預(yù)氧化鈦片與瓷之間的結(jié)合力(25.6MPa)，遠(yuǎn)高于構(gòu)筑SiO2納米膜的酸處理鈦片與瓷之間的結(jié)合力(12.

6、99～16.59 MPa)。SiO2納米膜與預(yù)氧化鈦片表面產(chǎn)生Si-O-Ti化學(xué)鍵合，對提高鈦與瓷之間的結(jié)合力起到重要作用。
　　 以苯乙烯和甲基丙烯酸為原料，利用無皂乳液聚合法在金紅石TiO2表面進(jìn)行PS和PMAA納米有機膜構(gòu)筑。使用透射電子顯微鏡對樣品包覆層的形貌以及厚度進(jìn)行了觀察，結(jié)合紅外光譜技術(shù)研究了有機聚合物在二氧化鈦表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)以及成膜機理。結(jié)果表明，PS和PMAA納米膜分別通過范德華力和化合鍵力作用構(gòu)筑在TiO2