鋁、鈦及二氧化鈦表面納米膜構筑與性能研究.pdf

1、鋁粉、鈦及二氧化鈦是重要工業(yè)、醫(yī)學材料。鋁粉，具有良好的物理屏蔽、漂浮及金屬閃光效應，被廣泛應用于電子、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用，不但產(chǎn)生嚴重環(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，在口腔修復學中得到廣泛應用。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，導致鈦與瓷之間的結合強度比較低。金紅

2、石二氧化鈦，具有折射率高、光澤度與白度好、化學惰性高、對人體無害等優(yōu)點，被廣泛應用于航空航天、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，對它們進行表面重構，賦予其表面特異物理化學性質(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，分別在鋁粉表面構筑Fe2O3/SiO2復合納米膜，鈦片表面構筑SiO2

3、納米膜，二氧化鈦表面構筑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結構、成膜機理以及與基體結合方式，并探討了它們的應用性能。
　　 以正硅酸乙酯/氯化鐵為原料，利用化學液相沉積法在鋁粉表面進行Fe2O3/SiO2復合納米膜構筑。利用掃描電子顯微鏡，對樣品的表面形貌進行了分析，結合紅外光譜、X射線光電子能譜和粉末衍射分析技術研究了Fe2O3/SiO2復合納米膜化學組成及成

4、膜機理。結果表明:Fe2O3/SiO2復合納米膜通過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。通過在鋁粉表面進行Fe2O3/SiO2復合納米膜的構筑，實現(xiàn)了鋁粉色度調(diào)變。
　　 以九水硅酸鈉為原料，利用化學液相沉積法在經(jīng)過表面處理的鈦片表面進行SiO2納米膜的構筑。使用電子掃面電子顯微鏡對樣品的表面形貌進行了觀察，結合X射線粉末衍射分析技術研究了樣品表面包覆層的

5、化學組成、化學結構以及成膜機理。結果表明: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合力，構筑SiO2納米膜的噴砂預氧化鈦片與瓷之間的結合力在33.56～40.43MPa之間，高于只噴砂預氧化鈦片與瓷之間的結合力(25.6MPa)，遠高于構筑SiO2納米膜的酸處理鈦片與瓷之間的結合力(12.

6、99～16.59 MPa)。SiO2納米膜與預氧化鈦片表面產(chǎn)生Si-O-Ti化學鍵合，對提高鈦與瓷之間的結合力起到重要作用。
　　 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表面進行PS和PMAA納米有機膜構筑。使用透射電子顯微鏡對樣品包覆層的形貌以及厚度進行了觀察，結合紅外光譜技術研究了有機聚合物在二氧化鈦表面的化學結構以及成膜機理。結果表明，PS和PMAA納米膜分別通過范德華力和化合鍵力作用構筑在TiO2