TiO-,2-納米溶膠的制備及其在緩解芳綸纖維紫外光老化中的應用研究.pdf

1、本課題結(jié)合濕化學在材料涂覆(或涂層)應用中的特點，采用溶膠一凝膠法制備TiO<,2>納米溶膠，并在芳綸纖維上形成抗紫外光老化涂層，以緩解芳綸的紫外光老化性。研究工作主要集中在TiO<,2>納米水溶膠制備及TiO<,2>性能特征測試和纖維表面的TiO<,2>涂層對緩解芳綸纖維在280～320nm紫外波段的光老化降解作用兩個方面。 全文的主要結(jié)論如下： 1．用鈦酸丁酯作前驅(qū)物，水作溶劑，鹽酸為膠溶劑，冰乙酸為絡合劑，制備穩(wěn)定

2、的TiO<,2>水溶膠。研究了冰乙酸、鹽酸和水用量、陳化時間對TiO<,2>水溶膠制備及溶膠顆粒度分布的影響，并測試了TiO<,2>溶膠及由溶膠制得的TiO<,2>涂層的性能。 1)增加鹽酸用量可提高膠溶效果，但對于鹽酸濃度較大的溶膠，溶膠穩(wěn)定性會變差；冰乙酸的用量過多，制備出的溶膠顆粒度分布較不穩(wěn)定，需要較長的陳化時間來改善。水量過高和過低時，會有沉淀生成，得不到透明溶膠。適當?shù)哪柋葹門TB：HAc：H<,2>O：hcL=1

3、：(4～10)：166：0．15。 2)冰乙酸的用量和陳化時間對溶膠的顆粒度分布影響較大。同時控制冰乙酸用量和陳化時間這兩個因素，制備出20～50nm的各種不同粒徑的YiO<,2>水溶膠，它們對紫外光都具有很好的屏蔽效果，紫外吸收帶邊位置達到370nm。 3)在普通玻璃表面制備的TiO<,2>涂層具有平整的組織，對320nm以下的紫外光波段的吸收很強，且隨著涂層厚度的增加，吸收邊緣波長出現(xiàn)“紅移”現(xiàn)象。芳綸纖維的紫外光敏感波段在

4、280～320nm，制備的Ti02涂層能夠屏蔽該波段的紫外光。另外，X射線衍射測試結(jié)果表明，80℃熱處理后得到的涂層中TiO<,2>主要以銳鈦礦為主。 2．加速芳綸纖維的光老化，對未涂層和涂層纖維光老化期間宏觀拉伸力學性能和微觀結(jié)構(gòu)進行了對比研究，結(jié)果表明，使用納米TiO<,2>作為涂層緩解芳綸纖維紫外光老化的方法是方便且可行的。 1)在老化期間，未涂層芳綸纖維的紫外光老化現(xiàn)象顯著，強力和伸長率下降嚴重，而涂層后紫外光對

5、芳綸纖維拉伸性能的影響減弱，紫外光老化速度減緩。借助數(shù)理統(tǒng)計對測試數(shù)據(jù)進行檢驗得到，老化期間涂層芳綸纖維的拉伸性能始終高于未涂層芳綸。在置信度為0．95時，二者的斷裂強力和伸長率均值差的最大置信區(qū)間分別可達到(9．64cN，11.15cN)和(1.55﹪，1.65﹪)。 2)SEM表面觀察和XPS表面組成分析都表明，紫外光老化后涂層纖維表面-COOH(光老化最終產(chǎn)物)的增加量遠遠小于未涂層纖維，溶膠在纖維表面形成的TiO<,2>