多巴胺修饰制备表面化学镀铜复合材料的研究

发布时间：2017-09-10 01:40

  本文关键词：多巴胺修饰制备表面化学镀铜复合材料的研究

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【摘要】：海洋贻贝类分泌的黏性蛋白能够使其牢固黏附在各种湿润的表面上,受这种黏性蛋白的启发,多巴胺被发现能够通过自身氧化聚合在各种有机或无机材料表面形成黏附性很强的聚多巴胺层,聚多巴胺上的邻苯二酚基团和氨基能够与金属离子络合,并能原位还原一些贵金属离子。本研究借助多巴胺的这种特性在微米级氧化铝陶瓷粉体、超轻质中空玻璃微珠粉体和高性能PEEK塑料块体表面镀覆铜层。首先将样品分散或置于多巴胺溶液中,在表面包覆聚多巴胺层,然后将包覆有聚多巴胺层的样品置于硝酸银溶液中活化,在表面沉积纳米银粒子,纳米银粒子作为催化晶核催化化学镀铜液中铜离子的还原,从而在表面沉积金属铜层。使用SEM观察样品表面形貌,使用FTIR和EDS表征化学组成的变化,使用XRD测试样品的结晶结构。结果发现:(1)多巴胺在氧化铝微球表面聚合的情况受反应时间、多巴胺浓度、氧气浓度和氧化剂等因素的影响较大。当多巴胺浓度为2g/L,溶液pH值为8.5,在空气氛围中反应24h后,可以得到连续平整的聚多巴胺层。使用硝酸银活化的方式可以提高聚多巴胺层表面的活性,相对于没有活化的方法,这种方法沉铜速度更快,镀液稳定。经化学镀铜后,在氧化铝表面获得一层结合牢固的完整致密的金属铜层。十八烷基硫醇成功吸附在铜层表面,并对水具有很强的阻隔作用。(2)使用改进后的方法在轻质中空玻璃微珠粉体表面获得完整致密的金属铜层。(3)通过非溶剂致相分离法对PEEK表面进行粗化处理,形成大量网络状的孔洞。当试样在浓硫酸中浸泡8min时,表面孔洞大小均匀,溶胀层厚度为28.5μm。PEEK表面包覆聚多巴胺后,变得更粗糙,亲水性得到明显改善。聚多巴胺表面原位还原出来的纳米银颗粒作为催化晶核催化后续的化学镀铜反应,从而成功在表面沉积上一层附着牢固的完整致密的金属铜层。铜层厚度随时间的延长而增加,当施镀时间为60min时,镀层厚度为2.9μm。胶带剥离实验中铜层不脱落,镀层结合力达到5B级。与传统化学镀相比,这种方法操作简单,对环境污染小,成本低,适用于在其他材料表面沉积铜层。
【关键词】：多巴胺 化学镀铜 氧化铝 中空玻璃微珠 聚醚醚酮
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33;TB306
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-35
• 1.1 化学镀铜的基本理论及研究进展11-19
• 1.1.1 材料表面金属化的方法11-15
• 1.1.2 化学镀铜的基本理论15-16
• 1.1.3 化学镀中的金属沉积原理16-17
• 1.1.4 粉末化学镀铜17-18
• 1.1.5 塑料化学镀铜18-19
• 1.2 多巴胺的结构、特性及其在材料表面改性中的应用19-32
• 1.2.1 多巴胺的结构19-20
• 1.2.2 多巴胺的聚合机理20-25
• 1.2.3 聚多巴胺的黏附性25-26
• 1.2.4 聚多巴胺对金属离子的络合作用和还原性26-27
• 1.2.5 多巴胺在材料表面改性中的应用27-29
• 1.2.6 多巴胺应用于材料表面化学镀领域的研究进展29-31
• 1.2.7 聚去甲肾上腺素31-32
• 1.3 本课题的研究内容32-33
• 1.4 本课题的创新点和研究意义33-35
• 第二章 多巴胺修饰制备氧化铝/铜核壳结构复合粉体35-56
• 2.1 引言35-36
• 2.2 实验部分36-39
• 2.2.1 实验原材料和试剂36
• 2.2.2 复合材料的制备方法36-38
• 2.2.3 表征方法及设备38-39
• 2.3 结果与讨论39-54
• 2.3.1 聚多巴胺包覆氧化铝微球39-47
• 2.3.2 Al_2O_3/PDA微球表面化学镀铜47-53
• 2.3.3 镀铜氧化铝微球表面吸附十八烷基硫醇53-54
• 2.4 小结54-56
• 第三章 多巴胺修饰制备轻质镀铜中空玻璃微珠56-64
• 3.1 引言56-57
• 3.2 实验部分57-59
• 3.2.1 实验原材料和试剂57
• 3.2.2 复合材料的制备方法57-58
• 3.2.3 表征方法及设备58-59
• 3.3 结果与讨论59-63
• 3.3.1 中空玻璃微珠预处理59
• 3.3.2 聚多巴胺包覆中空玻璃微珠59-61
• 3.3.3 中空玻璃微珠表面活化61-62
• 3.3.4 中空玻璃珠表面化学镀铜62-63
• 3.4 小结63-64
• 第四章 多巴胺修饰PEEK及其表面化学镀铜64-74
• 4.1 引言64-66
• 4.2 实验部分66-68
• 4.2.1 实验原材料和试剂66
• 4.2.2 PEEK表面化学镀铜的工艺流程66-67
• 4.2.3 表征方法及设备67-68
• 4.3 结果与讨论68-73
• 4.3.1 PEEK表面粗化68-69
• 4.3.2 PEEK表面包覆聚多巴胺69-70
• 4.3.3 PEEK/PDA表面活化70-71
• 4.3.4 表面化学镀铜71-73
• 4.4 小结73-74
• 结论与展望74-76
• 参考文献76-88
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果88-89
• 致谢89-90
• 附件90

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本文编号：823997