亚微米镨掺杂硅酸锆颗粒在水中的超细研磨和分散行为

发布时间：2017-04-14 22:05

  本文关键词：亚微米镨掺杂硅酸锆颗粒在水中的超细研磨和分散行为，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：陶瓷喷墨打印技术与传统陶瓷装饰技术相比有巨大优势,已经得到广泛研发和应用。制备符合陶瓷喷墨打印技术要求的水基墨水正成为该领域的研究热点之一。本论文旨在采用湿法介质搅拌磨超细研磨方法制备符合陶瓷喷墨打印技术中粒度要求的亚微米镨掺杂硅酸锆颗粒水基悬浮液,探讨其中颗粒粉碎机制,并研究此种悬浮液中颗粒的分散稳定性。首先,本论文第二章采用湿法介质搅拌磨超细研磨微米粒级镨掺杂硅酸锆色料,以制备亚微米粒级的水基悬浮液。样品的X射线衍射和色度分析结果表明,湿法超细研磨后色料颗粒晶体的非晶化程度明显提高,以致影响了其发色强度。另外,通过单因素试验研究了悬浮液组成(如固含量、分散剂用量等)和研磨参数(如搅拌线速度、磨介大小及其填充率等)对超细研磨后水基悬浮液中色料颗粒粒度的影响。同时,为优化超细研磨参数,还通过正交试验考察了四个因素(即,固含量、搅拌线速度、磨介填充率和研磨时间)对超细研磨后水基悬浮液中颗粒粒度和粒度分布的影响。结果表明,在超细研磨优化参数下(即,固含量为30 wt.%、介质填充率为80 vol.%、搅拌线速度为6.89 1m s??、研磨时间为1.5 h)对微米粒级的镨掺杂硅酸锆色料超细研磨后,可获得粒度分布较窄的亚微米粒级的水基悬浮液产品(中位径50d为331 nm、粒度分布均匀性系数n为2.8272)。另外,本论文第三章采用颗粒粉碎形式的粒数衡算模型并结合实验结果,分析了在优化的超细研磨参数下,镨掺杂硅酸锆色料颗粒在研磨过程中的粉碎行为。结果表明,颗粒在水中的研磨过程中,同时存在剪切和挤压两种粉碎机制。在超细研磨初始阶段(即,0.5 h前),较粗的颗粒主要是通过挤压而粉碎,并伴有剪切粉碎。随着超细研磨的进行,较细颗粒的剪切粉碎占主导作用,以致获得亚微米粒级的颗粒。本论文第四章通过向在优化研磨参数下超细研磨制备的亚微米粒级水基悬浮液添加不同种类化学分散剂(即,无机盐KCl、阴离子型有机分散剂十二烷基笨磺酸钠(SDBS)和十二烷基磺酸钠(SDS),以及非离子型表面活性剂吐温20(TW-20)和吐温80(TW-80)),以探索其分散稳定性。结果表明,添加少量(1-5 m M)的无机盐KCl可引起悬浮液中颗粒分散不稳定。在水基悬浮液中添加小分子有机分散剂SDBS和SDS,可改变颗粒表面的电性,并引入空间位阻作用,以改善颗粒间的分散性。但是,随着有机分散剂用量的增加,悬浮液中的颗粒从分散稳定过渡至分散态不稳定态。而添加非离子型表面活性剂TW-20和TW-80并未能增加悬浮液分散稳定性,相反地,加入此类非离子型表面活性剂后,由于吸附在颗粒表面的大分子链的桥联作用,致使在悬浮液中的颗粒发生团聚。本论文第五章结合上述实验所获得的结果,采用颗粒团聚形式的粒数衡算模型,模拟和分析了亚微米级水基悬浮液中镨掺杂硅酸锆颗粒在添加无机盐KCl和有机小分子SDBS下的分散和团聚行为。通过引入体积平均粒径和系数c以修正模型,使其可预测在较长时间内悬浮液中颗粒的分散和团聚行为。结果表明,在添加SDBS下悬浮液中颗粒间存在两种团聚机制。当添加0.5 wt.%SDBS时,颗粒的分散性较好;当添加3.0 wt.%SDBS时,由于颗粒表面过量的高聚物分子链桥联而产生团聚,颗粒的分散性较差。通过选择不同的碰撞频率核函数,模型可模拟在添加不同SDBS用量下悬浮液中颗粒粒度分布变化情形。另外,在添加KCl下,颗粒间由于双电层静电斥力能减少而团聚。模型通过使用拟合的Zeta电位和双电层厚度,模拟了不同固含量(即,5-30 wt.%)的悬浮液中颗粒团聚速度和体积平均粒径。最后,本论文给出了根据实验结果和相应的模拟分析所获得的结论以及对今后工作的展望。
【关键词】：喷墨打印 镨掺杂硅酸锆 粒数衡算模型 粉碎机制 团聚行为
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.73;TQ174.64
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 符号12-15
• 第1章 前言15-27
• 1.1 引言15
• 1.2 喷墨打印15-17
• 1.2.1 喷墨打印技术简介15
• 1.2.2 国内外陶瓷墨水的发展15-16
• 1.2.3 陶瓷喷墨打印技术问题16-17
• 1.3 硅酸锆基陶瓷墨水17-20
• 1.3.1 制备方法17-19
• 1.3.2 陶瓷墨水主要技术要求19-20
• 1.4 亚微米悬浮液的分散稳定性20-23
• 1.4.1 颗粒的分散稳定理论20-22
• 1.4.2 分散试验22-23
• 1.5 亚微米悬浮液中颗粒分散和团聚行为的模拟23-25
• 1.6 本论文的研究意义与内容25-27
• 第2章 镨掺杂硅酸锆亚微米水基悬浮液的超细研磨制备的试验研究27-40
• 2.1 引言27
• 2.2 原料与设备27-28
• 2.2.1 试验原料27-28
• 2.2.2 试验设备28
• 2.3 试验方法28-29
• 2.4 表征方法29
• 2.4.1 粒度分布29
• 2.4.2 Lab值29
• 2.5 结果与讨论29-38
• 2.5.1 研磨时间对镨掺杂硅酸锆色料的结晶度和色度影响29-31
• 2.5.2 悬浮液组成对研磨效果的影响31-32
• 2.5.3 磨介尺寸及其填充率对研磨效果的影响32-34
• 2.5.4 搅拌线速度对研磨效果的影响34-35
• 2.5.5 正交试验优化研磨参数35-38
• 2.6 本章小结38-40
• 第3章 超细研磨中颗粒的粉碎行为的模拟分析40-47
• 3.1 引言40
• 3.2 模型展开40-41
• 3.3 试验方法41
• 3.4 结果与讨论41-46
• 3.4.1 优化研磨参数下的Kapur函数41-42
• 3.4.2 研磨机制分析42-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第4章 制备的镨掺杂硅酸锆亚微米水基悬浮液的分散稳定性试验研究47-55
• 4.1 引言47
• 4.2 试验设备及试剂47-48
• 4.2.1 试验设备47
• 4.2.2 试验试剂47-48
• 4.3 试验步骤48
• 4.4 结果与讨论48-54
• 4.4.1 无机盐对亚微米悬浮液分散稳定性的影响48-49
• 4.4.2 离子型有机小分子表面活性剂对亚微米悬浮液分散稳定性影响49-52
• 4.4.3 非离子型表面活性剂对亚微米悬浮液分散稳定性的影响52-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第5章 镨掺杂硅酸锆亚微米水基悬浮液的分散和团聚行为的模拟分析55-72
• 5.1 引言55
• 5.2 模型展开55-59
• 5.2.1 颗粒团聚PBM表达式55-56
• 5.2.2 核函数56-58
• 5.2.3 模型修正58-59
• 5.3 设备与材料59
• 5.3.1 试验设备59
• 5.3.2 试验试剂59
• 5.4 试验步骤59-60
• 5.5 结果与讨论60-70
• 5.5.1 添加SDBS下团聚试验60-66
• 5.5.2 添加KCl下团聚试验66-70
• 5.6 本章小结70-72
• 结论与展望72-74
• 结论72-73
• 展望73-74
• 参考文献74-85
• 攻读硕士期间取得的研究成果85-86
• 致谢86-87
• 附件87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王利军,梁兴国,刘志华,张友兰;喷墨打印技术及喷墨打印用墨水[J];电子计算机与外部设备;1997年04期

  本文关键词：亚微米镨掺杂硅酸锆颗粒在水中的超细研磨和分散行为，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：306943