CaCO3-SiO2復合粒子的機械力化學法制備與研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、根據(jù)日本學者Okubo曾提出的“粒子設計”的思想,構思在微米粉體顆粒表面進行納米化包覆,可望解決微米粉體相容性差,納米顆粒易于團聚、分散性差的問題,且使新材料具有兩種材料的復合功能,實現(xiàn)兩種材料功能缺陷的互補,從而大大提高材料的使用性能。在微納米粉體粒子的復合方法中,機械力化學法由于具有獨特的優(yōu)點和良好的應用前景,越來越引起人們的重視。
   目前,國內(nèi)外對無機粉體表面納米化修飾的報道很少,而采用機械力化學包覆的報道更少。本論文

2、根據(jù)機械力化學理論,采用高能球磨法在微米白炭黑(SiO2)顆粒表面包覆納米CaCOa顆粒,制備出表面具有納米結構的復合粉體,并結合較為成熟的偶聯(lián)技術,獲得表面疏水、分散性良好的微米級CaCO3/SiO2復合粒子。由于復合粒子表面包覆是納米CaCO3,所以粒子表面能和化學活性有所提高,且復合粒子總體尺寸仍為微米級,不存在分散難的問題??傊埠蟮奈⒚譙iO2粉體既具備微米粉體的結構與性質,其表面又具有納米粒子的優(yōu)異特性,使得復合粒子更容

3、易被表面改性劑潤濕從而與有機高聚物基體更好地粘結,形成良好的界面,進而提高復合材料的機械性能。
   主要研究內(nèi)容:研究高能球磨過程中顆粒的粒度分布、晶型、晶粒度、晶格畸變、晶體缺陷、化學鍵結構和顯微形貌等微觀結構的演化行為,進一步認識機械力化學效應揭示機械力化學法制備復合粒子的形成過程和包覆機制;通過改變表面改性過程的技術條件探尋鈦酸酯偶聯(lián)劑改性CaCO3/SiO2復合粒子的最佳參數(shù),以及這些參數(shù)對改性效果的影響規(guī)律,進而探討

4、表面改性劑的改性機理。
   通過以上內(nèi)容的研究得到以下結論:
   (1)本實驗實現(xiàn)包覆的最佳球磨條件為:納米CaCO3和微米白炭黑的質量比為1:1;球料比40:1;轉速250rmp;球磨時間240min;干法球磨。在該球磨參數(shù)條件下,獲得納米CaCOa包覆微米白炭黑的微米級CaCO3/SiO2復合粒子,顆粒中位徑D50為4.9μm。
   (2)采用掃描電鏡、X射線衍射、EDS能譜、粒度分析儀、紅外光譜、熱綜

5、合分析等現(xiàn)代分析手段研究了包覆過程中復合粒子的粒度分布、微觀形貌、晶體結構。研究發(fā)現(xiàn),復合粉體在強烈的沖擊、擠壓作用下逐漸細化和均勻化,球磨240min可形成結合緊密的CaCO3/SiO2復合粒子,并使之球形化,納米CaCO3均勻復合于白炭黑的表面及其空隙;復合過程中沒有新物質產(chǎn)生,但強烈的機械力作用,使納米CaCO3表面晶體結構發(fā)生畸變,復合粒子表面能和化學活性都有所提高。
   (3)鈦酸酯偶聯(lián)劑對CaCO3/SiO2復合粒

6、子表面改性的最佳工藝條件:鈦酸酯偶聯(lián)劑的用量為CaCO3/SiO2復合粒子質量的3.5%左右,改性溫度為90℃,改性時間2h。采用掃描電鏡(SEM)、活化指數(shù)、粒度分布、紅外光譜等分析測試手段對CaCO3/SiO2復合粒子表面改性結果進行了表征。掃描電鏡結果表明CaCO3/SiO2復合粒子經(jīng)過表面改性后,基本上呈單分散狀態(tài),而且粒度分布也較為均勻;活化指數(shù)測定顯示改性后的CaCO3/SiO2復合粒子表面從有極性變?yōu)榉菢O性;鈦酸酯偶聯(lián)劑改

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