自组装二氧化硅薄膜包覆片状铝粉的工艺研究

摘要

片状铝粉颜料由于其特有金属和高光的效果，被广泛地用于工业生产制造中，特别是在油墨、塑料、汽车涂料和船舶涂料等行业。然而铝粉的活泼性严重影响其实际应用，因此有必要对铝粉进行表面改性以提高其表面抗氧化和耐腐蚀性。本文研究以正硅酸乙酯（TEOS）为硅源，采用酸碱两步催化正硅酸乙酯交替形成不同结构的二氧化硅纳米粒子，从而自组装成致密二氧化硅薄膜的包覆工艺。这两种不同结构的二氧化硅纳米粒子自组装成致密的二氧化硅薄膜，包覆在片状铝粉的表面,从而达到保护铝粉免受腐蚀的目的。实验探究了单独酸或碱在室温下催化正硅酸乙酯包覆片状铝粉的反应时间,乙醇的量，催化剂的量，正硅酸乙酯的量，水量，片状铝粉的量等因素对其包覆效果的影响。通过实验结果，可以发现当酸催化包覆时，其试剂的质量比为TEOS∶乙醇∶盐酸∶水=1∶20∶0.004∶1.6时为最佳。碱催化包覆时，其试剂的质量比为TEOS∶乙醇∶氨水∶水=1∶6.25∶0.15∶0.75时为最佳。同时本论文还探究了以酸、碱催化剂形成的不同结构的二氧化硅自组装包覆顺序对其包覆效果的影响，即探究先酸催化包覆后碱催化包覆和先碱催化包覆后酸催化包覆的最佳组合配比。先酸催化后碱催化包覆时，酸催化包覆率∶碱催化包覆率=1∶1时，其包覆效果最佳。当先碱催化包覆后酸催化包覆时，碱催化包覆率∶酸催化包覆率=2∶1时为最佳，但是从整体产氢量的对比，得出先酸催化包覆后碱催化包覆的耐腐蚀效果更好。另外，通过红外分析（FTIR）,X-射线衍射（XRD）,热重分析（TG），扫描电镜（SEM）,比表面测试（BET），ZETA电位的测量等一系列测试对样品进行分析和表征。结果表明这两种不同结构的二氧化硅纳米粒子通过表面之间的静电力和氢键自组装成致密的二氧化硅薄膜包覆在片状铝粉的表面，使其膜的致密性比单独酸或碱催化包覆的更加致密，明显提高其耐腐蚀性和耐高温性能。通过进一步的理论计算模拟这两种不同结构的纳米二氧化硅粒子的自组装过程，进一步证实了形成这种自组装二氧化硅薄膜的可行性。

目录

第一个书签之前

[67] 高首磊, 胡亮, 蔡晓兰. 提高颜料铝粉表面SiO2包覆率的研究[J]. 云南冶金, 2