粉体表面微波辅助改性

论文摘要

粉体表面改性是材料制备过程工程的重要手段,也是新材料、新工艺和新产品开发的重要内容。它可以提高粉体的化学反应活性以利于材料的合成;改善粉体的界面亲和性以利于填充材料的力学性能;调控粉体表面各种凝聚力以利于粉体的分散应用;获得粉体表面特殊物理性能以利于功能性粉体制备。 现有粉体表面改性方法的具体实施是在反应釜、混合机、高速搅拌机、高速捏合机、液态流化床和高能磨中进行。为了获得良好的改性效果,特别是在化学法改性中,其共同特点是需要辅助措施:对粉体和改性剂进行加热和机械搅拌、混合。现有的加热方式为:导热油或热气流夹层传热,热源皆为传统的电阻热或燃煤、燃油和燃气热,这对整个改性系统来说,粉体和改性剂的热量是“由表及里”的传输过程,同时,为避免温度梯度过大,加热速度往往不能太快,因此,加热效率低。此外,现有的加热方式也不能对处于同一装置内混合物料的各组分进行选择性加热。现有改性方法的实施装置选择十分有限,且效率较低,这与相关的工业生产和研究领域对粉体技术发展的要求已越来越不相适应。因此,研究和开发粉体表面改性新方法一直是粉体技术及相关领域努力寻求而尚未有突破的课题。 微波能以它神奇的“热效应”与“非热效应”两重特性正以化学相结合,其结合点的扩展促进了微波化学的发展。微波能在合成化学、分析化学、陶瓷烧结以及橡胶工业、造纸工业、皮革工业、香料萃取、塑料工业等化学化工领域都有广泛地应用。微波在化学中的应用已遍及化学的几乎每一个领域,成为化学学科中一个十分活跃而富有成果的新兴分支学科。 本文从粉体表面改性技术和微波化学的角度,研究微波对粉体表面与改性剂之间的物理化学作用机理,为一种全新的粉体表面改性方法——粉体表面微波辅助改性提供理论和实验依据,并对微波辅助改性效果进行全面的评价,同时与传统油浴改性效果对比,研究表明微波辅助改性比传统油浴改性具有更好的效果,并对微波辅助改性的机理进行探讨。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 粉体表面改性技术
• 1.2.1 粉体表面改性的意义
• 1.2.2 粉体表面改性的方法
• 1.3 微波化学
• 1.3.1 微波的热效应
• 1.3.2 微波的非热效应
• 1.4 国内外相关研究状况
• 1.4.1 粉体表面改性的研究现状
• 1.4.2 微波化学的研究现状
• 1.5 本文的研究目的和意义
• 1.6 本文的研究内容
• 第二章 微波对粉体和表面改性剂的作用
• 2.1 引言
• 2.2 微波对物质的作用机理
• 2.2.1 介电质与极化
• 2.2.2 复介电常数与损耗
• 2.2.3 物质吸收微波的机制
• 2.3 微波对粉体的作用研究
• 2.3.1 实验原料
• 2.3.2 实验设备
• 2.3.3 粉体样品的粒度测试
• 2.3.4 粉体样品的空隙率及介电损耗测试
• 2.3.5 粉体样品在微波场中的升温速率
• 2.3.6 粉体在微波辐照前后的X衍射分析
• 2.4 微波对改性剂的作用研究
• 2.4.1 改性剂的选择及性能
• 2.4.2 改性剂NDZ-105在微波场中的升温速率
• 2.4.3 微波处理改性剂NDZ-105的接触角的测试
• 2.4.3.1 接触角测试原理
• 2.4.3.2 接触角测试方法
• 2.4.3.3 接触角测试结果及分析
• 2.4.4 改性剂NDZ-105微波辐照前后的红外光谱测试
• 2.5 本章小结
• 第三章 粉体表面微波辅助改性方法探讨
• 3.1 引言
• 3.2 实验原料
• 3.3 微波辅助改性装置
• 3.4 微波辅助改性方法
• 3.5 粉体表面微波辅助改性机理
• 3.6 本章小结
• 第四章 表面改性效果的初步评价
• 4.1 引言
• 4.2 浊度法改性效果评价
• 4.2.1 浊度仪的测试原理
• 4.2.2 测试结果及分析
• 4.3 光学显微分析改性效果评价
• 4.4 浸润度改性效果评价
• 4.4.1 测试方法及原理
• 4.4.2 测试结果及分析
• 4.5 活化度改性效果评价
• 4.5.1 测试方法及原理
• 4.5.2 测试结果及分析
• 4.6 接触角改性效果评价
• 4.7 红外光谱改性效果评价
• 4.8 本章小结
• 第五章 微波辅助改性粉体对聚丙烯树脂填充性能的分析
• 5.1 引言
• 5.2 填料增强增韧机理研究
• 5.2.1 RF增韧机理
• 5.2.1.1 ROF增韧机理
• 5.2.1.2 RIF增韧机理
• 5.2.2 影响RF增韧效果的因素
• 5.2.2.1 基体韧性
• 5.2.2.2 RIF在聚合物体中的分散状况
• 5.2.2.3 粒径的大小
• 5.2.2.4 界面粘结力
• 5.2.2.5 RIF的用量
• 5.2.2.6 粒间基带厚度
• 5.2.2.7 分散相模量
• 5.3 实验原料及实验设备
• 5.3.1 实验原料
• 5.3.2 实验设备
• 5.4 实验方法
• 5.5 拉伸强度的测试
• 5.5.1 拉伸强度的测试结果
• 5.5.2 拉伸强度的结果分析
• 5.6 冲击强度的测试
• 5.6.1 冲击强度的测试结果
• 5.6.2 冲击强度的结果分析
• 5.7 断口形貌扫描分析
• 5.8 本章小结
• 第六章 总结
• 6.1 本论文取得的进展
• 6.2 本论文还需要进一步的工作