试析钛酸钾晶须的表面改性和表征及界面性质的研究

《试析钛酸钾晶须的表面改性和表征及界面性质的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、南京工业大学硕士学位论文钛酸钾晶须的表面改性和表征及界面性质的研究姓名：陈卫平申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：陆小华;冯新20040401．蝗些垄兰塑圭堕墨竺竺塑曼丝塑查苎垡兰鱼垒堡垒墨苎：生堕竺翌壅摘要，?(纤维增强复合材料是目前应用最广泛的复合材料，在已知的增强纤维中，经历了玻纤、碳纤等高性能的纤维增强体，晶须由于其强度高和显微增强的特性，在近20年内已成为国内外学者研究较多的一种亚纳米增强纤维。钛酸钾晶须是目前品须中性能价格比很高，并且已经大规模生产的一种晶须。由于其具有优异的化学稳定性、力学性能，它可作复合材料的增强材料、摩擦材料等。同时晶

2、须由于尺寸细微，能克服玻纤的诸多缺点，特别适合制造形状复杂、精密、细小、薄壁高光洁度的制品。但由于钛酸钾晶须的细微，使晶须比传统的玻纤等更容易团聚，同时晶须的表面是亲水疏油的，直接复合到有机基体中，与有机基体间的润湿性较差，不能与有机基体问形成粘结，尽管PTW本身有较高的性能价格比，但其增强复合材料却不一定有较高的性能价格比，即PTW增强复合材料的性能难以与PTW本身的高性能相匹配，PTW与基体间的界面作用是决定PTW性能能否在复合材料中充分体现的关键因素。通过对PTW表面进行改性，一是改变PTw表面成亲油性．降低PTw的表面极性，同时使树脂能在PTw表面润

3、湿{带展，形成良好、一／的界面粘结：二是降低PTW的表面能，提高PTW的分散性，’，。／of因砭本文的主要思路是围绕晶须的分散和其在复合材料中的界面性质展开研究的，其研究的主要思路是在晶须和基体之间引入了一个新的界面层，即通过对晶须的表面改性，改变晶须的界面性质，赋予晶须表面新的物性，提高晶须在基体中的分散和粘结。探讨了钛酸钾晶须在液相中和晶须本身的团聚分散机理，以及团聚颗粒的各种分散方法。研究得出在液相中pH对晶须的分散性性影响很大．当pH范围在8～12时，晶须在水中的分散性最好。通过表面改性可以改变晶须的表面性质，使晶须的表面能降低，从而提高晶须的分散性

4、。研究也同时表明，晶须的干燥工艺对晶须的分散有很大的影响，主要是干燥过程中晶须间的液相桥等因素对晶须的影响，研究指出对于钛酸钾晶须的大规模生产中，采用喷雾干燥的工艺，可以制备出单分散的晶须。对钛酸钾晶须进行偶联表面改性，比较了两种不同的偶联剂对晶须的影响，中文摘要研究表明，硅烷偶联剂Ol优于NT5钛酸酯偶联剂．通过对晶须界面性质的变化可以预测晶须的改性对增强复合材料的影响，并由实验证实了这一点。首次采用乳液聚合法改性钛酸钾品须，获得了表面包了PMMA膜的钛酸钾晶须，考察了反应时间、引发剂浓度、单体浓度和温度对品须增重率和单体转化率的影响。通过FTIR、SEM

5、、EDS、TGA的表征证明了钛酸钾晶须表面包覆了聚甲基丙烯酸甲酯。改性后的晶须表面能降低，在有机溶液中的界面张力大大降低，说明经表面改性后的钛酸钾晶须界面性质发生了根本改变，与PMMA的界面性质相似，说明晶须表面基本被PMMA完全包裹，因此改性后的晶须由亲水性转变为亲油性，在有机溶液中的分散性显著提高。测量了水对改性前后晶须的动态润湿性变化，结果表明改性后的钛酸钾晶须由亲水性向亲油性转变。同时通过动态浸润性的测定确定了其最小包覆量在3．4％左右。首次采用液相沉积法在晶须的表面包覆了Si02膜，考察了包覆过程中各种因素对包膜效果的影响。对样品采用FTIR、SE

6、M和EDS进行了表征，结果表明晶须的表面包覆上了一层均匀致密的SiO：层，并考察了包覆量跟表面元素组成的关系。采用Zeta电位仪对包覆前后晶须表面的电动力学性质进行了表征，结果表明包覆Si02后，随包覆量的增大，晶须的等电点逐渐向Si02的等电点靠近。并对表面包覆层的厚度进行了估算。荚键词：钛酸钾品须表面改性偶联乳液聚合二氧化硅界砸性质¨生至三苎奎堂堡圭箜墨竺堕塑苎塑竺垒重苎兰查查堡垒墨塑兰堕竺竺塞ABSTRACTAmongallcomposites，fiber-reinforcedcompositesaremostwidelyapplied．Thefill

7、edfibershavedevelopedfromfiberglasstOcarbonfiber．Crystalwhiskersarethestrongestfiberseverknown．Somanycountries’scholarsarepayingmuchattentiontoitinrecently20years．Potassiumtitanatewhiskeristhebestintheperformance-pricerateamongallcrystalwhiskersandithasbeenproducedinlargescaleinind

8、ustry,Becauseitissteadyinc