单分散球形α氧化铝单晶颗粒及其复合材料的研究
本文关键词：单分散球形α氧化铝单晶颗粒及其复合材料的研究，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：α氧化铝(α-Al2O3),由于具有优良的力学、光学、电学、生物等特性,而被广泛应用于陶瓷填料、生物陶瓷、装甲材料及透明高压钠灯管等,其中一个重要的应用是作为填充材料改善聚合物性能,拓宽聚合物的应用领域。相比于普通α-Al2O3颗粒,球形α-Al2O3颗粒具有低粘度和高流动性等性能,使其在聚合物中具有良好的分散性。然而,α-Al2O3相变温度很高,其颗粒在高温下易长大烧结,从而形成蠕虫状烧结体,不利于α-Al2O3颗粒的应用。因此,无论是从学术角度还是商业角度来看,降低相变温度制备单分散球形α-Al2O3具有重要意义。基于此,本论文通过α-Fe2O3既作晶种又作隔离相,制备出了单分散、尺寸均匀、球形α-Al2O3单晶颗粒。此外,本论文将所制备的单分散球形α-Al2O3单晶颗粒和低温热还原石墨烯复合(r GO-Al2O3),利用r GO-Al2O3作为填充材料提高了PMMA复合材料的热稳定性。(1)采用共沉淀-隔离相辅助煅烧方法,制备出了单分散球形α-Al2O3单晶颗粒。利用透射电子显微镜技术(TEM)、扫描电子显微镜技术(SEM)及X射线衍射(XRD)对样品的微观结构进行了表征。由TEM、SEM及XRD结果可知,该方法可制备出单分散、尺寸均匀、球形形状和平均颗粒尺寸分别为116 nm、125nm、130 nm的α-Al2O3单晶颗粒。探讨了作为晶种和隔离相的α-Fe2O3对氧化铝相变、颗粒形状、颗粒尺寸和团聚状况的影响。(2)通过溶液共混方法制备出具有高热稳定性的PMMA复合材料。采用原位复合方法制备出GO-Al2O3填充材料,然后通过冷冻干燥和低温热还原处理,得到r GO-Al2O3填充材料。通过SEM和热重分析(TG)表征可知,与未添加r GO-Al2O3填充材料相比,添加r GO-Al2O3填充材料的PMMA复合材料表现出更加优异的热稳定性。同时,系统地研究了r GO-Al2O3填充材料对PMMA复合材料的热稳定性的影响,探究了r GO-Al2O3填充材料提高PMMA复合材料热稳定性的机理。
【关键词】：α氧化铝 球形 单晶 隔离相法 复合材料
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33
【目录】：
- 摘要3-4
- Abstract4-9
- 第一章 引言9-22
- 1.1 纳米材料概述9-12
- 1.1.1 纳米材料的应用9-11
- 1.1.2 纳米颗粒的制备方法11-12
- 1.2 氧化铝纳米颗粒研究综述12-16
- 1.2.1 氧化铝的性质及结构12-14
- 1.2.2 氧化铝的相变过程14-15
- 1.2.3 氧化铝纳米颗粒的应用15
- 1.2.4 球形氧化铝纳米颗粒的制备方法15-16
- 1.3 本论文选题依据和研究内容16-18
- 1.3.1 选题依据16-17
- 1.3.2 研究内容17-18
- 参考文献18-22
- 第二章 纳米颗粒的表征技术22-27
- 2.1 X射线衍射 (XRD)22
- 2.2 透射电子显微镜技术 (TEM)22-24
- 2.3 扫描电子显微镜技术 (SEM)24-25
- 2.4 拉曼光谱分析 (Raman)25
- 2.5 热重分析 (TG)25
- 2.6 四探针测试仪25-26
- 参考文献26-27
- 第三章 球形 α-Al_2O_3单晶颗粒的制备与表征27-38
- 3.1 概述27-28
- 3.2 实验准备28
- 3.3 实验过程28-29
- 3.4 实验参数对Al_2O_3颗粒形状与尺寸的影响29-35
- 3.4.1 煅烧温度的影响29-32
- 3.4.2 铁离子和铝离子摩尔比的影响32-34
- 3.4.3 保温时间的影响34-35
- 3.5 讨论35-36
- 3.6 本章小结36
- 参考文献36-38
- 第四章 Graphene-Al_2O_3复合材料的制备与性能研究38-47
- 4.1 概述38-39
- 4.2 实验准备39
- 4.3 实验过程39
- 4.4 样品的表征分析39-43
- 4.4.1 石墨烯的XRD表征39-40
- 4.4.2 rGO-Al_2O_3复合材料的XRD表征40-41
- 4.4.3 rGO-Al_2O_3复合材料的Raman表征41-42
- 4.4.4 rGO-Al_2O_3复合材料的表征与分析42
- 4.4.5 石墨烯添加量对复合材料导电率的影响42-43
- 4.5 讨论43-44
- 4.6 本章小结44
- 参考文献44-47
- 第五章 rGO-Al_2O_3/PMMA复合材料的制备与性能研究47-56
- 5.1 引言47-48
- 5.2 实验准备48
- 5.3 实验过程48
- 5.4 样品的表征分析48-53
- 5.4.1 PMMA复合材料的SEM表征48-50
- 5.4.2 PMMA复合材料的TG分析50-53
- 5.5 讨论53-54
- 5.6 本章小结54
- 参考文献54-56
- 第六章 结论与展望56-58
- 6.1 结论56
- 6.2 创新点56-57
- 6.3 展望57-58
- 致谢58
【参考文献】
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本文编号：371497
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