论文部分内容阅读
聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)表面微蚀一般采用铬酸/硫酸溶液体系,然而六价铬会对环境产生较大危害,环境友好的二氧化锰微蚀体系可以替代传统的微蚀体系,减少对环境的污染。本实验室经过大量的实验研究表明：在二元微蚀体系(MnO2-H2SO4)中,当二氧化锰的量为30 g/L,硫酸浓度为12.3 mol/L,70℃处理20 min时,ABS表面能达到良好的微蚀效果。而三元微蚀体系(MnO2-H3PO4-H2SO4)中,当二氧化锰的量为60 g/L,磷酸浓度是4.2 mol/L,硫酸浓度是10.7mol/L,在60℃处理10 min时,ABS表面的粗化度和亲水性最佳。与二元微蚀体系相比,三元体系处理温度低,处理时间短,且ABS表面粘接强度高。为了解释二氧化锰微蚀体系对ABS的微蚀机理,本文展开相关的研究工作。首先,对于二元微蚀体系,采用饱和溶液缓慢降温的方法,成功的培养了配合物[Mn(SO4)2(H2O)2]2H2O的晶体,从而首次在强酸水溶液中得到了Mn(Ⅳ)配合物的晶体,并确定了配合物的结构。[Mn(SO4)2(H2O)2]2H2O配合物中Mn(Ⅳ)为六配位的八面体结构,每一个Mn(Ⅳ)与四个硫酸根离子和两个水分子配位,而每一个硫酸根通过其两个氧原子与两个Mn(Ⅳ)连接,形成链状结构。分子间通过水分子氢键相连接,从而形成一个网状结构。通过配合物的结构解析,本文明确了可溶性的Mn(Ⅳ)在二氧化锰-硫酸微蚀体系中存在,比较合理地解释了二氧化锰-硫酸体系的微蚀机理。另外,本实验对此配合物进行了热重分析,红外表征,紫外分析,CV电化学表征。其次,在二氧化锰体系的微蚀机理的研究过程中,通过水热法培养了一种新的二价锰的配合物Mn5(HPO4)4(μ-OH)2(H2O)2的晶体,并确定了其结构。配合物Mn5(HPO4)4(μ-OH)2(H2O)2中的每一个配位中心Mn(Ⅱ)都为六配位的八面体结构。每个分子中含有5个Mn(Ⅱ),包含3种不同类型的Mn(Ⅱ).其中,Mnl与1个单齿配体H2O上的O,4个来自HP042-上的O,1个OH-上的O配位；Mn2与5个来自HP042-上面的O,1个OH-上面的O配位；Mn3与6个来自HPO42-上面的O配位。分子链两端连接两个H20,分子链上Mn(Ⅱ)之间除了通过共用的HP042-连接在一起外,Mnl与Mn2之间还通过桥接OH-连接,而HP042-通过三个O连接三个Mn(Ⅱ),从而形成复杂的网状结构。并对此种Mn(Ⅱ)配合物进行了热重分析,红外表征等。最后,对三元体系的微蚀机理进行了研究,从紫外分析中可以得出加入磷酸之后,使得Mn(Ⅳ)和H3P04之间形成了配合物,而且配合物的配位能力强于Mn(Ⅳ)和H2S04间的配位,这样能够使得Mn(Ⅳ)更稳定存在。因此,微蚀液中的Mn(Ⅳ)的量增加,微蚀液的氧化能力提高。从而,三元微蚀体系的微蚀效果明显高于二元微蚀体系,初步从实验上验证和解释了三元微蚀体系的微蚀机理。本文的研究结果表明：为了更深入的了解微蚀体系的作用原理,本文进行了微蚀机理的探究,发现Mn(Ⅳ)以配合物的形式存在于微蚀液中。对于二元微蚀体系中Mn(Ⅳ)和H2SO4形成配合物。而在三元微蚀体系中,由于加入了H3P04后,H3P04的配位能力强于H2S04,所以溶液中存在的Mn(Ⅳ)的量增加,微蚀效果更加明显。