抗紫外线聚乙烯醇复合薄膜的制备及性能研究

论文摘要

近年来,紫外线辐射的危害引起了人们的关注,采用添加紫外线屏蔽剂来改善衣物、包装等的研究也不断增加。绿色环保,生物可降解的原料也成为包装发展的重要方向。因此,本研究旨在以PVA为主要原料,添加无机或有机紫外线屏蔽剂,以及其他助剂,通过溶液流涎法制备出具有紫外线屏蔽、透明性能优异的抗紫外线聚乙烯醇复合薄膜。主要研究结论如下:（1）采用表面活性剂（三乙醇胺、十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮）改性和偶联剂（KH550、KH560、KH570）改性两种改性方法对纳米TiO2进行表面改性,通过沉降法、红外光谱测试、热失重分析（TG）和XRD分析对其进行测试。结果表明,三乙醇胺与其他表面活性剂复合使用可以提高纳米TiO2的分散性;偶联剂改性后的纳米粒子团聚现象得到很好改善,其分散性较使用表面活性剂改性分散性好,KH550改性后的纳米TiO2分散性最好。（2）运用流涎法制备聚乙烯醇/纳米TiO2复合薄膜,研究了添加改性前后的纳米粉体对薄膜结晶行为、力学性能、流变性能、阻隔性能、耐水性能等的影响。研究表明,纳米材料添加到聚乙烯醇中后,两者之间产生了一定的氢键作用,提高了聚乙烯醇复合溶胶的粘度和薄膜的结晶度,拉伸强度增大,断裂伸长率降低,耐水性提高。添加偶联剂改性纳米TiO2后,复合薄膜透气率、透湿率降低,阻隔性提高。（3）研究了紫外线屏蔽剂种类、含量、无机紫外线屏蔽剂的表面改性方法对复合薄膜紫外线透过率以及透明性的影响。结果显示,添加纳米TiO2后复合薄膜的紫外线屏蔽效果优于添加等量UV-284和纳米氧化锌的复合薄膜;随着紫外线屏蔽剂含量的增加,复合薄膜的紫外线透过率逐渐降低;添加偶联剂改性TiO2制得的复合薄膜的紫外线屏蔽性能和透光率较添加表面活性剂TiO2的复合薄膜好,但其雾度较高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 紫外线的特性及紫外线屏蔽材料
• 1.1.1 紫外线的特性及其危害
• 1.1.2 紫外线屏蔽剂的种类
• 1.1.3 紫外线屏蔽剂的作用机理
• 1.1.4 紫外线屏蔽性能测试方法
• 1.1.5 抗紫外线材料的应用
• 1.2 聚乙烯醇（PVA）复合材料的制备
• 1.2.1 聚乙烯醇的结构
• 1.2.2 聚乙烯醇薄膜的性能与应用
• 1.2.3 聚乙烯醇膜的制备方法
• 1.2.4 聚合物纳米复合材料的制备方法
• 1.3 纳米材料的特性及表面改性方法
• 1.3.1 纳米粉体改性的目的
• 1.3.2 纳米粉体表面改性方法
• 1.3.3 纳米粉体表面改性研究进展
• 1.4 课题的选择
• 1.4.1 课题研究的目的和意义
• 1.4.2 课题的主要内容
• 第二章 无机紫外线屏蔽剂的分散研究
• 2.1 实验思路
• 2.2 实验原料与试剂
• 2.3 实验仪器
• 2.4 实验方法及检测
• 2.4.1 无机紫外线屏蔽剂的表面处理
• 2.4.2 检测方法
• 2.5 结果分析
• 2.5.1 改性前后纳米二氧化钛的红外谱图分析
• 2.5.2 热失重性能分析（TG）
• 2.5.3 沉降性能分析
• 2.5.4 粒径分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 抗紫外线聚乙烯醇复合薄膜的制备
• 3.1 实验思路
• 3.2 实验材料
• 3.3 实验仪器
• 3.4 实验方法及其检测
• 3.4.1 聚乙烯醇/纳米二氧化钛复合薄膜的制备
• 3.4.2 性能检测
• 3.5 实验结果与分析
• 3.5.1 复合薄膜的红外谱图分析
• 3.5.2 复合薄膜的SEM 分析
• 3.5.3 复合薄膜的XRD 分析
• 3.5.4 复合薄膜的力学性能研究
• 3.5.5 复合溶胶的流变性能研究
• 3.5.6 复合薄膜的透气性能研究
• 3.5.7 复合薄膜的透湿性能研究
• 3.5.8 复合薄膜的耐水性能研究
• 3.6 本章小结
• 第四章 复合薄膜的紫外线屏蔽性能及透明性能研究
• 4.1 实验思路
• 4.2 实验材料
• 4.3 实验仪器
• 4.4 实验方法及检测
• 4.5 实验结果分析
• 4.5.1 不同紫外线屏蔽剂对复合薄膜紫外屏蔽性能的影响
• 4.5.2 不同紫外线屏蔽剂对复合薄膜透明性能的影响
• 4.5.3 紫外线屏蔽剂的含量对复合薄膜紫外屏蔽性能的影响
• 4.5.4 紫外线屏蔽剂的含量对复合薄膜透明性能的影响
• 4.5.5 不同改性方法对复合薄膜紫外屏蔽性能的影响
• 4.5.6 不同改性方法对复合薄膜透明性的影响
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间主要成果
• 致谢