抗静电陶瓷涂层的制备开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

抗静电涂料是一种涂于物体表面,具有一定的传导电流和消除积累电荷能力的功能性涂料。该涂料以绝缘的有机聚合物作为主要成膜物,均匀地掺入导电填料,利用导电填料的导电作用制成抗静电涂料。通过基料树脂与导电填料的混合及固化作用,导电填料相互接触形成连续的网链结构,连续导电网链结构参与传导电流和消除积累电荷,从而使涂层具有抗静电性能。目前,基于聚合物树脂的研究已经相对成熟; 而作为抗静电涂层的关键组成成分,导电填料的研究和开发仍然较为缓慢。主要限制于高昂的制造价格和高性能导电材料的开发。截止目前,导电填料的品种主要有金属粉末、碳系粉末和金属氧化物粉末等。其中,金属填料导电性好,但价格昂贵(如金粉、银粉、镍粉等)或易被氧化(如铜粉),不适于大规模生产使用;以碳系为主的导电涂料其导电性、耐腐蚀性好,但因颜色深,限制了其在光学电学中的应用,具有较窄的应用范围。因此, 开发低成本、稳定且具有优良光电学性能的导电涂料具有重要意义,同时也是国内外研究的热点问题。

作为导电填料的典型研究材料,sno2具有较宽的禁带能隙,在抗静电材料中具有良好的前景。为了更好地改良其导电和抗静电性能,合理掺杂金属离子被认为是较为有效的途径。作为与sn同组的元素sb与sn具有类似的核外电子结构,是合理的掺杂离子。锑掺杂二氧化锡(antimony doped tin oxide, 简称ato )是一种n 型半导体材料,与传统的抗静电材料相比,ato 导电粉体具有优良的导电性、浅色透明性、良好的耐候性和稳定性以及低的红外发射率等,是一种极具发展潜力的新型多功能导电材料。锑掺杂二氧化锡(antimony doped tin oxide, ato)纳米粉体是在sno2晶格中替位掺杂sb元素形成替位固溶体,再利用一系列工艺获得的结晶性能好的纳米粉体,掺杂sb使得杂化电子选择层的表面形态更加致密并且得到改善,从而提高了ato纳米粉体的导电性能。此外,用ato纳米材料制备的透明隔热涂层还具有隔热性能好、透光性高等优点。

目前, 纳米ato 粉体的合成方法主要有固相合成法、液相共沉淀法以及水热法等。其中,固相法以sno2 , sb2o3 等粉料混合, 再加入一定量的无水乙醇或丙酮以促进粉料的接触, 球磨、烘干, 于600 ~ 1100℃煅烧, 即得到灰蓝色的ato 粉体。由于固相法是采用固相反应, 组分的迁移速率很慢, 往往需要高温才能完全转化。结果导致导电组成的变化, 组分的严重挥发和偏析, 电导率远低于理论值, 粉体的粒较大且不规则, 很难满足应用要求。液相共沉淀法具有制备工艺简单、制备条件易控、合成周期短及易于实现多组分复合掺杂等优点, 是目前制备纳米ato 粒子的常用方法。水热法由于无需高温灼烧处理, 可直接得到结晶良好的纳米粉体, 近年来得到迅速发展, 已成为纳米粉体制备的一条重要途径。然而,液相共沉淀法和水热法也存在合成的材料物相纯度低、结晶性差以及导电性能低等问题,严重制约了ato材料在抗静电涂层中的应用。对液相共沉淀法和水热法进行合理优化,辅助以煅烧等过程优化合成产物晶体结构和导电-抗静电性能,发展新型制备策略对ato材料的生产应用具有重大意义。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备:采用液相共沉淀和水热步骤,辅助以煅烧过程,设计制备具有纳米尺寸的锑掺杂二氧化锡(ato)材料,并掌握其制备的关键技术。

材料性能测试:基于ato抗静电陶瓷涂层的组装与测试。采用四探针电导率测试仪对所制备的ato抗静电陶瓷涂层进行导电性、抗静电性能等测试,并对测试结果进行分析与讨论。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-8周:按照设计方案进行纳米导电材料及抗静电涂层的制备研究。

第9-11周:确定最佳制备工艺及参数,测试抗静电涂层,研究其微观结构。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 赵晓伟, 杨万婷, 陈振奇, et al. 醋酸盐共沉淀法制备锑掺杂二氧化锡(ato)粉体[j]. 化学研究, 2016, 27(5):621-625.

[2] 刘小强, 杜仕国, 闫军, et al. 国内纳米ato导电粉体制备的研究现状[j]. 表面技术, 2005, 34(4):6-8.

[3] 吴六六, 陈国建, 吴秋芳, et al. 含纳米ato透明抗静电涂料的研究[j]. 涂料工业, 2004, 34(2).

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