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纳米ITO颗粒在乙酸丁酯相中分散稳定性研究

作　者: 张磊
导　师: 许启明
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: ITO 球磨分散 制备 稳定性 作用机理
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 51次
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内容摘要


纳米ITO (Indium-Tin-Oxide)超细粉体是具有表面效能、小尺寸效应、量子效应、宏观量子隧道效应的新型纳米功能材料。其分散与表面改性技术是纳米粉体研究中的关键技术及主要内容。经纳米ITO浆料分散制备的薄膜因具有紫外光截止、可见光透过率高、红外光反射率大、对微波有强烈衰减性和电阻率低等特点更成为研究热点。纳米ITO浆料的分散及改性制备多集中于水相及无水乙醇相中,酯类斥水性溶剂一般分子量较大且电阻率较高,而使纳米颗粒不易达到空间静电平衡从而导致浆料团聚,增加了浆料分散难度,因而在酯类溶剂相中分散制备稳定纳米ITO浆料的研究未见报道。但在酯类相中制备稳定的纳米ITO浆料在机电系统、海洋探测、润滑材料和纺织工业等应用方面有着迫切和现实的需要。本课题选用酯类溶剂中有代表性的乙酸丁酯为分散相,重点研究了聚乙二醇(PEG)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、钛酸酯等分散剂对在乙酸丁酯相中制备稳定纳米ITO浆料性能影响。并在超微粉体加工及应用技术研究基础上,分析纳米ITO颗粒在酯类相中分散及稳定原理。实验经过综合运用XRD、SEM及纳米激光粒度检测仪等分析手段检测浆料分散稳定情况,并通过RSH值测定对三种分散剂用量对浆料稳定性影响进行记录。实验探讨了分散剂稳定机理,并结合考察浆料制备时pH值与Zeta电位影响、球磨分散时间及磨介氧化锆球粒径用量等因素条件下,最终制得了分散稳定性较佳的纳米ITO浆料,使得纳米ITO粉体在酯类相中的应用成为可能。另外本论文中通过湿法球磨及超声振荡相结合方法制备高分散、高稳定的ITO浆料,从成本控制、技术指标及经济效益等方面对纳米ITO粉体的应用起到推广作用。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
1 绪论  9-15
  1.1 引言  9
  1.2 纳米微粒的基本特性  9-11
    1.2.1 量子尺寸效应  9-10
    1.2.2 小尺寸效应  10
    1.2.3 表面界面效应  10
    1.2.4 宏观量子隧道效应  10-11
  1.3 纳米微粒研究现状及表面改性研究  11-13
    1.3.1 纳米微粒分散的研究现状  11-12
    1.3.2 纳米微粒的表面改性研究  12-13
  1.4 本课题的研究内容及意义  13-15
    1.4.1 课题研究的内容构思  13-14
    1.4.2 课题研究的目的意义  14-15
2 实验方法及表征  15-23
  2.1 实验部分  15-20
    2.1.1 实验方案设计  15-16
    2.1.2 实验原料  16
    2.1.3 实验仪器  16-17
    2.1.4 实验工艺方法  17-20
  2.2 实验的表征  20-23
    2.2.1 RSH值测定  20
    2.2.2 X射线粉末衍射法  20
    2.2.3 扫描电子显微镜  20-21
    2.2.4 透射电子显微镜  21
    2.2.5 激光粒度分析法  21-23
3 正交实验设计及方案研究  23-31
  3.1 正交试验  23-26
    3.1.1 正交试验设计  23-24
    3.1.2 正交试验结果与分析  24-26
  3.2 浆料分散剂方案研究  26-30
    3.2.1 分散剂选择原则  26-27
    3.2.2 钛酸酯偶联剂  27-28
    3.2.3 非离子型表面活性剂  28-30
  3.3 小结  30-31
4 ITO浆料在酯类溶剂中分散机理分析  31-39
  4.1 浆料分散的物理稳定性研究  32-34
    4.1.1 热力学稳定性  32-33
    4.1.2 动力学稳定性  33-34
  4.2 ITO浆料微粒相互作用分析  34-37
    4.2.1 微粒间的吸引力  34-35
    4.2.2 微粒间的排斥力  35-36
    4.2.3 微粒间的总势能  36-37
  4.3 分散剂在酯类相中稳定作用分析  37-38
  4.4 小结  38-39
5 结果与讨论  39-53
  5.1 PH对ITO浆料的ZETA电位影响  39-40
  5.2 分散剂对浆料粘度变化影响  40-41
  5.3 分散剂对ITO浆料稳定性影响  41-48
    5.3.1 浆料粒径变化曲线  41-43
    5.3.2 浆料RSH变化曲线  43-48
  5.4 磨介用量及粒径对浆料分散稳定性影响  48-50
  5.5 球磨分散时间对浆料分散稳定性影响  50-53
6 纳米ITO浆料的应用探索及研究  53-57
  6.1 纳米微粒在纺织工业中应用  53-54
  6.2 纳米微粒在印染工业中应用  54-55
  6.3 纳米微粒在涂料工业中应用  55-57
7 结论  57-59
致谢  59-60
参考文献  60-64
附录 硕士研究生学习阶段发表论文  64

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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