纳米二氧化钛导电粉的制备及性能研究

论文摘要

随着纳米技术及导电材料的迅速发展,以纳米二氧化钛为基体合成纳米二氧化钛导电粉的研究备受关注。由于纳米二氧化钛导电粉体同时具有颜料及导电性双重功能,且白度高、遮盖力好、物理化学性质稳定,在导电粉及导电涂料的研究领域中具有很广阔的前景。本文对纳米二氧化钛导电粉的制备进行了较深入研究。采用化学共沉淀法,在纳米二氧化钛表面包覆掺杂Sb的SnO2导电层,制备纳米二氧化钛导电粉。研究了纳米二氧化钛预处理方法、共沉淀反应及煅烧条件对导电性能的影响,对产物的结构、形貌、组成及含量进行了表征。结果表明:利用化学共沉淀方法,以纳米二氧化钛为基体,表面包覆掺杂Sb的SnO2导电层,可制备体积电阻率低于30Ω·cm的纳米二氧化钛导电粉;通过单因素及正交实验得出导电粉的最佳制备条件为:反应温度70℃、加料时间2.5h、pH为1.5、SnCl4·5H2O加入量60%、SbCl3加入量6.5%、煅烧温度650℃、煅烧时间2h;XRD和XRF研究表明,所得导电粉中,SnO2和Sb2O3的含量分别为26.4%和2.37%;TEM及SEM研究表明,导电层厚度约为20nm,在纳米二氧化钛表面包覆均匀,但很多包覆发生在了纳米二氧化钛团聚体上。应用性能研究实验表明,在水溶液中,硬脂酸钠对纳米二氧化钛导电粉有较好的分散能力,适宜用量为2%;在水性丙烯酸树脂涂料中,纳米二氧化钛导电粉的适宜添加量为3.5%;在汽车中涂漆的应用中,导电粉的各项性能均符合技术指标,与北京博瑞赛导电粉体材料发展中心及上海高纳粉体技术有限公司生产的两种产品相比,漆膜颜色、细度、遮盖力、稀释率、储存稳定性等方面的性能优异;原漆外观、比重、漆膜外观、储存稳定性、硬度、附着力等性能与国内产品性能相似;但光泽较差,有待进一步提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 纳米二氧化钛研究现状
• 1.2 纳米二氧化钛表面处理
• 1.2.1 纳米二氧化钛表面改性处理
• 1.2.2 纳米二氧化钛表面包覆处理
• 1.2.3 纳米二氧化钛处理效果的评价
• 1.3 纳米二氧化钛导电粉
• 1.3.1 导电粉的概念、分类及应用
• 1.3.2 二氧化钛导电材料的制备方法
• 1.3.3 纳米二氧化钛导电粉的特点
• 1.3.4 纳米二氧化钛导电粉的导电机理
• 1.3.5 课题的意义及国内外发展现状
• 1.4 课题研究的主要内容
• 第二章 纳米二氧化钛导电粉的制备及表征
• 2.1 前言
• 2.2 实验
• 2.2.1 实验仪器及药品
• 2.2.2 纳米二氧化钛导电粉的制备
• 2.2.3 性能测定及表征方法
• 2.3 制备工艺条件研究
• 2.3.1 纳米二氧化钛的预处理方法选择
• 2.3.2 反应温度对产物体积电阻率的影响
• 4·5H₂O加入量对产物体积电阻率的影响'>2.3.3 SnCl₄·5H₂O加入量对产物体积电阻率的影响
• 3加入量对产物体积电阻率的影响'>2.3.4 SbCl₃加入量对产物体积电阻率的影响
• 2.3.5 pH对产物体积电阻率的影响
• 2.3.6 加料时间对产物体积电阻率的影响
• 2.3.7 煅烧时间对产物体积电阻率的影响
• 2.3.8 煅烧温度对产物体积电阻率的影响
• 2.3.9 正交实验
• 2.4 产物形貌表征及成分分析
• 2.4.1 SEM分析
• 2.4.2 XRD与XRF分析
• 2.4.3 TEM分析
• 2.5 小结
• 第三章 纳米二氧化钛导电粉的性能研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验
• 3.2.1 实验原料及仪器
• 3.2.2 纳米二氧化钛导电粉的分散
• 3.2.3 导电涂料的制备
• 3.2.4 性能测定
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 不同分散剂对导电粉分散性能的影响
• 3.3.2 分散剂的用量对导电粉分散性能的影响
• 3.3.3导电粉填充量对涂膜表面电阻的影响
• 3.3.4 导电粉干粉体积电阻率
• 3.3.5 导电涂料性能对比研究
• 3.4 小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢