二氧化锰微蚀体系微蚀机理的研究

发布时间：2018-02-01 20:45

  本文关键词： 微蚀体系 二氧化锰 Mn(Ⅱ) Mn(Ⅳ) 微蚀机理　出处：《陕西师范大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)表面微蚀一般采用铬酸/硫酸溶液体系,然而六价铬会对环境产生较大危害,环境友好的二氧化锰微蚀体系可以替代传统的微蚀体系,减少对环境的污染。本实验室经过大量的实验研究表明：在二元微蚀体系(MnO2-H2SO4)中,当二氧化锰的量为30 g/L,硫酸浓度为12.3 mol/L,70℃处理20 min时,ABS表面能达到良好的微蚀效果。而三元微蚀体系(MnO2-H3PO4-H2SO4)中,当二氧化锰的量为60 g/L,磷酸浓度是4.2 mol/L,硫酸浓度是10.7mol/L,在60℃处理10 min时,ABS表面的粗化度和亲水性最佳。与二元微蚀体系相比,三元体系处理温度低,处理时间短,且ABS表面粘接强度高。为了解释二氧化锰微蚀体系对ABS的微蚀机理,本文展开相关的研究工作。首先,对于二元微蚀体系,采用饱和溶液缓慢降温的方法,成功的培养了配合物[Mn(SO4)2(H2O)2]2H2O的晶体,从而首次在强酸水溶液中得到了Mn(Ⅳ)配合物的晶体,并确定了配合物的结构。[Mn(SO4)2(H2O)2]2H2O配合物中Mn(Ⅳ)为六配位的八面体结构,每一个Mn(Ⅳ)与四个硫酸根离子和两个水分子配位,而每一个硫酸根通过其两个氧原子与两个Mn(Ⅳ)连接,形成链状结构。分子间通过水分子氢键相连接,从而形成一个网状结构。通过配合物的结构解析,本文明确了可溶性的Mn(Ⅳ)在二氧化锰-硫酸微蚀体系中存在,比较合理地解释了二氧化锰-硫酸体系的微蚀机理。另外,本实验对此配合物进行了热重分析,红外表征,紫外分析,CV电化学表征。其次,在二氧化锰体系的微蚀机理的研究过程中,通过水热法培养了一种新的二价锰的配合物Mn5(HPO4)4(μ-OH)2(H2O)2的晶体,并确定了其结构。配合物Mn5(HPO4)4(μ-OH)2(H2O)2中的每一个配位中心Mn(Ⅱ)都为六配位的八面体结构。每个分子中含有5个Mn(Ⅱ),包含3种不同类型的Mn(Ⅱ).其中,Mnl与1个单齿配体H2O上的O,4个来自HP042-上的O,1个OH-上的O配位；Mn2与5个来自HP042-上面的O,1个OH-上面的O配位；Mn3与6个来自HPO42-上面的O配位。分子链两端连接两个H20,分子链上Mn(Ⅱ)之间除了通过共用的HP042-连接在一起外,Mnl与Mn2之间还通过桥接OH-连接,而HP042-通过三个O连接三个Mn(Ⅱ),从而形成复杂的网状结构。并对此种Mn(Ⅱ)配合物进行了热重分析,红外表征等。最后,对三元体系的微蚀机理进行了研究,从紫外分析中可以得出加入磷酸之后,使得Mn(Ⅳ)和H3P04之间形成了配合物,而且配合物的配位能力强于Mn(Ⅳ)和H2S04间的配位,这样能够使得Mn(Ⅳ)更稳定存在。因此,微蚀液中的Mn(Ⅳ)的量增加,微蚀液的氧化能力提高。从而,三元微蚀体系的微蚀效果明显高于二元微蚀体系,初步从实验上验证和解释了三元微蚀体系的微蚀机理。本文的研究结果表明：为了更深入的了解微蚀体系的作用原理,本文进行了微蚀机理的探究,发现Mn(Ⅳ)以配合物的形式存在于微蚀液中。对于二元微蚀体系中Mn(Ⅳ)和H2SO4形成配合物。而在三元微蚀体系中,由于加入了H3P04后,H3P04的配位能力强于H2S04,所以溶液中存在的Mn(Ⅳ)的量增加,微蚀效果更加明显。
[Abstract]:Acrylonitrile butadiene styrene (ABS) surface etching by chromic acid / sulfuric acid solution, however six chromium will cause great harm to the environment, environmental friendly micro etching system of manganese dioxide micro etching system can replace the traditional, to reduce environmental pollution. The laboratory after a large number of experimental studies show that in the two yuan inhibition system (MnO2-H2SO4), when the amount of manganese dioxide was 30 g/L, sulfuric acid concentration of 12.3 mol/L, 70 C 20 min treatment, the surface of ABS can reach microetch good results. While the three yuan micro etching system (MnO2-H3PO4-H2SO4), when the amount of manganese dioxide was 60 g/L, the concentration of phosphoric acid is 4.2 mol/L, sulfuric acid the concentration is 10.7mol/L, 60 degrees in the treatment of 10 min, ABS surface coarse degree and hydrophilic best. Compared with the two yuan micro etching system, three element system of low processing temperature, processing time is short, and the surface of ABS high bonding strength. In order to explain the micro manganese dioxide 铓，

本文编号：1482833