论文题目: 多孔氧化锆陶瓷膜涂膜液的制备及相关基础研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 分析化学
作者: 朱明燕
导师: 侯书恩
关键词: 多孔陶瓷膜,纳米,悬浮粒子烧结法,涂膜液,分散稳定性
文献来源: 中国地质大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文以解决采用悬浮粒子烧结法制备多孔氧化锆陶瓷膜工业化生产中的关键技术为目标，用已产业化的钇稳定的纳米氧化锆(YSZ)为原料，采用物理分散和化学分散相结合的方法，通过表征悬浮液的Zeta电位、沉降体积百分数、透光率和粘度，并结合膜的形貌分析，给出了合适的制备纳米YSZ悬浮液的配制方案：然后在悬浮液中加入粘结剂、增塑剂等化学添加剂，制得了性能较好的涂膜液，并采用TG-DSC、SEM以及低倍光学显微镜分析，研究了涂膜液的成膜性能以及涂膜液制备的后续制膜工艺对成膜性能的影响。 本文首先采用物理分散和化学分散相结合的方法，制得了分散稳定性好的纳米YSZ悬浮液。研究了体系的pH值、溶剂和分散剂的选择和用量、分散方式、固相含量等因素对悬浮液的分散稳定性的影响，并利用三种分散稳定机理——静电稳定机理、空间稳定机理和静电空间稳定机理对各种悬浮液体系的分散稳定行为进行了探讨。结果表明：悬浮液的Zeta电位绝对值越大，其悬浮液的聚集稳定性越好，但动力学稳定性并不一定越强，悬浮液的分散稳定性由聚集稳定性和动力学稳定性共同决定。其中，分散剂的用量及pH值是控制纳米YSZ水性悬浮液的分散稳定性的重要参数。分散剂的加入量存在一个最佳值，不同pH下，分散剂的加入量也不同。单一静电稳定机制下的悬浮液和以PEG为分散剂的空间位阻稳定机制下的悬浮液，在pH=3左右的酸性区间有较好的分散稳定性，且PEG的加入量为1.0wt％时分散稳定效果最佳；而以3.0wt％的PAA为分散剂的静电空间稳定机制下的悬浮液，在pH=10左右的碱性区间有较好的分散稳定性，但效果比其它两种分散稳定机制下的悬浮液要差。在实验范围内，体系的固相含量对前两种稳定机制下的悬浮液的粘度的影响不大，但对第三种机制下的悬浮液的粘度有显著的影响。通过对各种物理分散方式对悬浮液的分散稳定性的影响的研究，表明使用恒温磁力搅拌对悬浮液进行混合和分散，同时引入高频率的超声波，可以得到较纯的、高度分散稳定的悬浮液；通过对超声时间和超声方式对悬浮液的透光率影响的研究，表明了超声时间2h，并在超声过程中注意控制温度，即可保证得到较好的分散效果。 在涂膜液的制备过程中，研究了粘结剂等各种化学添加剂的选择和用量，以及涂膜液的固相含量对涂膜液的成膜的影响。同时，还研究了膜的热处理、支撑体和涂膜方式等对涂膜液的成膜性质的影响。结果表明：粘结剂的种类对涂膜液的分散稳定性以及成膜的性能有很大的影响，以PVA为粘结剂所制得的涂膜液的分散稳定性以及成膜性质，明显优于MC和硅酸钠。PVA粘结剂与涂膜液的体积比为V_b：25时，可形成厚度均匀、连续的膜层；而且，在涂膜液中加入少量的除泡剂，既有利于涂膜液中颗粒分散均匀，且可避免因气泡而在膜中形成针孔。当涂膜液的固相含量为25wt％时，可以得到性质较好的涂膜液，所制得的膜的结构较紧凑，膜孔径较小，膜表面较平整，无明显缺陷。用分散稳定性越好的涂膜液制备多孔氧化锆陶瓷膜，其成膜的性能越好。
论文目录:
研究生学位论文原创性声明
作者简介
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 多孔氧化锆陶瓷膜的制备技术研究进展
1.2.1 sol-gel法
1.2.2 悬浮粒子烧结法
1.2.3 CVD/EVD法
1.2.4 其它制备方法
1.2.5 氧化锆的晶相转变及其对膜结构的影响
1.3 悬浮粒子烧结法制备多孔氧化锆陶瓷膜的影响因素
1.3.1 氧化锆悬浮液的分散稳定性
1.3.2 涂膜液的制备
1.3.3 支撑体的影响
1.3.4 涂膜过程
1.3.5 膜的干燥和烧结
1.3.6 膜缺陷及其修饰
1.4 本研究的目的、意义及内容
1.5 本研究的关键技术与特色
第二章 原料
2.1 纳米 YSZ的制备方法与工艺
2.1.1 纳米 YSZ的制备工艺
2.1.2 纳米 YSZ的制备工艺中的关键技术
2.2 纳米 YSZ粉体的表征
2.3 纳米 YSZ粉体的质量指标和技术指标
第三章 纳米氧化锆(YSZ)悬浮液的分散稳定性研究
3.1 实验条件的选择
3.1.1 分散方式的选择
3.1.2 实验试剂的选择
3.2 纳米 YSZ悬浮液的制备
3.2.1 实验原料和仪器
3.2.2 纳米 YSZ悬浮液的稳定机理和实验
3.3 结果与讨论
3.3.1 不同的物理分散方式对悬浮液分散稳定性的影响
3.3.2 三种化学分散稳定机制对悬浮液稳定性的影响
3.3.3 分散剂用量对悬浮液稳定性的影响
3.3.4 pH值、固相含量和分散剂对悬浮液粘度的影响
3.4 本章结论
第四章 多孔氧化锆陶瓷膜涂膜液的制备及相关基础研究
4.1 粘结剂的选择
4.1.1 试剂的选择
4.1.2 增塑剂的选择
4.2 实验内容
4.2.1 实验试剂与仪器
4.2.2 实验方法
4.3 结果分析
4.3.1 粘结剂的类型对涂膜液性质的影响
4.3.2 试剂用量对涂膜液性质的影响
4.3.3 涂膜液的固相含量对涂膜液性质的影响
4.3.4 膜的热处理过程对膜的影响
4.3.5 支撑体对膜的影响
4.3.6 支撑体的预涂和涂膜次数对膜的影响
4.3.7 涂膜液的分散稳定性对膜的影响
4.4 本章结论
第五章 主要结论和存在问题
致谢
参考文献
发布时间: 2007-01-12
参考文献
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