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玻璃微珠改性及导电性能的研究


摘要

玻璃微珠有实心、空心、多孔玻璃微珠之分，泛指直径在数微米至数百微米范围内的玻璃(或陶瓷)球体。主要成分是SiO2、Al2O3、Fe2O3等，外观呈白色或灰白色。因具有质轻、导热低、滚动性好、强度高、化学稳定性好、价格低廉、来源广泛、无毒性等优点使其功能得以被广泛开发。目前，对玻璃微珠改性研究的方法有表面包覆改性，表面化学反应改性，高能表面改性，表面沸石化及化学镀法等众多先进方法。尤其是化学镀方法不断研究改进。改性的玻璃微珠有效地应用于在合成材料，涂料，医学，建筑，炸药，导电材料等众多领域。尤其是金属化的导电玻璃微珠，在电磁屏蔽、微波吸收等方面发挥十分重要的作用。改性玻璃微珠尤其是在导电功能方面，已成为当前研究的热点。

本实验综合众多玻璃微珠化学镀改性的方法，对空心玻璃微珠进行碱洗、粗化、敏化、活化的预处理，用银氨溶液和葡萄糖对其表面进行镀银。并对预处理每个步骤都进行优化，并利用正交试验对镀银过程的条件进行最优化。并通过万能电用表对其进行压实电阻检测，得出最优方案：预处理每个步骤进行的时间均为10min，粗化剂用10g /L过硫酸铵水溶液，敏化剂SnCl2溶液定为20g/L，活化时AgNO3浓度为10g/L。镀银过程中条件确定为：温度常温（25℃），反应时间为1h，葡萄糖浓度为15g/L，PH值为12。最优方案得出的实验成品压实电阻检测为0.1Ω。

关键词：玻璃微珠，改性，化学镀，导电

Abstract

Glass beads are crystal (or ceramic) ball which diameter in the range of several microns to several hundred microns， are classified into solid， hollow， porous glass beads. The main components of SiO2、Al2O3、Fe2O3， etc. They appear white or gray. They are endowed with many great characteristics， such as light weight， low thermal conductivity， good rolling performance， high strength， good chemical stability， low price， wide source， non-toxic， results in its function are being developed widely. At present， there are many advanced study methods of glass beads modified surface such as coating modification， surface chemical modification， high energy surface modification and surface of zeolites and chemical plating. The method of chemical plating make improvement constantly. Modification of glass beads are effectively applied to the synthetic materials， paint， medicine， architecture， explosives， conductive material and so on. Especially metallized conductive glass beads play a very important role in the area of electromagnetic shielding and microwave absorption. Therefore， modified glass beads have wide application development value， especially in the area of conductive function.

    This study based on many glass beads modified electroless plating methods. Pretreatment program for hollow glass beads are alkaline cleaning， coarsening， sensitization， activation. And silver plating with silver ammonia solution and glucose. Optimize the pretreatment by single factor experiment but the electroless plating by orthogonal test. And testing the compact resistance by the multimeter. The optimal technological conditions are obtained， each pretreatment program time is 10 min， coarsening using 10 g/L ammonium sulfite solution， SnCl2 solution at 20 g/L， concentration of AgNO3 at 10 g/L. In the process of silver plating conditions identified as， temperature under normal temperature (25℃) ， reaction time of 1 h， concentrations of glucose at 15 g/L， the PH of 12. The experimental products of this optimal scheme compaction resistance detecting at 0.1 Ω.

Key word：Glass beads， modification， electroless plating， conductive

                           目录

1 绪论 1

1.1 玻璃微珠改性及其应用的概况 1

1.1.1 玻璃微珠简介 1

1.1.2 玻璃微珠改性的研究 2

1.1.3 改性玻璃微珠的应用 3

1.2 改性玻璃微珠导电性能的研究 4

1.2.1   金属化玻璃微珠导电性应用的概况 4

1.2.2   玻璃微珠导电性能应用研究 4

1.3 玻璃微珠表面化学镀工艺的研究 5

1.3.1 表面化学镀银的发展概况 5

1.3.2   玻璃微珠表面化学镀预处理工艺的研究 6

1.3.3 表面化学镀镀银工艺的研究 7

1.3.4 镀银工艺影响因素的深入探究 8

1.4  本课题的研究内容和意义 9

2 实验部分 11

2.1  主要药品及设备仪器 11

2.2  主要基本配方及原料 12

2.2.1   基本配方 12

2.2.2   集体原料 12

2.3  实验探索与确定 13

2.3.1   原始实验工艺 13

2.3.2   预处理优化实验方案 13

2.3.3   镀银过程优化实验方案 14

2.3.4   反应流程图 15

2.4  性能测试 16

3 结果与讨论 17

3.1  预处理条件的优化实验 17

3.1.1   预处理各条件优化的实验结果 17

3.1.2   预处理条件优化结果讨论 18

3.2  镀银正交优化实验 19

3.2.1   空心玻璃微珠正交试验结果及数据分析 19

3.2.2   空心玻璃微珠正交试验结果的讨论 19

3.2.3   实心玻璃微珠正交试验结果及数据分析 20

3.2.4   实心玻璃微珠正交试验结果的讨论 20

3.3  最优方案实验 21

3.3.1   空心和实心玻璃微珠最优方案结果 21

3.3.2   两种珠最优方案结果分析讨论 21

结论 22

参考文献 23