纳米SiO2对淀粉浆料改性的研究

论文摘要

针对淀粉浆料性能的不足,利用纳米SiO2的特殊结构和性能对淀粉浆料改性,并探讨纳米SiO2影响淀粉浆料浆膜和浆纱性能的作用机理。通过实验优选了纳米SiO2的分散方法以及选用分散剂的种类和浓度,确定了添加质量分数为3%的六偏磷酸钠作为分散剂,用超声波对纳米SiO2进行有效分散的方法,并用分散效率、分散液中纳米SiO2的粒径、分散液的表面性状等表征分散效果,同时讨论了分散液的稳定性。将分散后的纳米SiO2按一定质量分数与淀粉调制纳米SiO2改性淀粉浆,并制成浆膜,利用耐磨试验机及ZWICK万能材料试验机分别测试浆膜的机械性能,结合AFM、SEM、视频变焦显微镜等分析纳米SiO2质量分数以及超声波分散时间对浆膜机械性能的影响。结果表明,添加质量分数为3～4%的纳米SiO2,超声波分散50分钟制成的纳米SiO2改性淀粉浆可以获得较好的浆膜机械性能。用自制的纳米SiO2改性淀粉浆在浆纱机上对纯棉纱和涤棉纱进行上浆试验,系统测试比较浆纱的各项性能指标,结合SEM、视频变焦显微镜等分析纳米SiO2对浆纱性能的影响。结果表明,纳米SiO2质量分数为3～4%时,浆纱的各项性能表现较好,纳米SiO2对纯棉纱上浆的作用优于涤棉混纺纱。对纳米SiO2改性淀粉浆进行物理化学结构分析,通过对纳米SiO2与淀粉分子间及纤维分子间作用的分析、浆膜的热学性能和热稳定性的分析,探讨纳米SiO2对淀粉浆料的改性机理。研究表明,纳米SiO2对淀粉浆料改性主要是因为纳米SiO2具有超强的表面活性和独特的三维立体网状结构以及小尺寸效应和宏观量子隧道效应,使其表面的活性羟基极易同淀粉和纱线纤维中的羟基结合,提高了淀粉分子间、纤维分子间、淀粉与纤维分子间的作用力,大大增加了淀粉胶层的内聚强度,增强了淀粉本身的内聚力和浆液对纤维的粘附力,有效改善了淀粉浆液的成膜性和对纤维的粘附性。适量的纳米SiO2以纳米级粒径均匀分散在淀粉浆液中,可使淀粉浆料的浆膜和浆纱性能得以改善。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 纺织浆料的历史和现状
• 1.1.1 纺织浆料的发展回顾
• 1.1.2 纺织浆料的应用现状
• 1.2 纳米材料的基本结构特点及性能
• 1.2.1 纳米材料的定义
• 1.2.2 纳米材料的特性
• 2改性淀粉浆料的可行性'>1.2.3 纳米SiO₂改性淀粉浆料的可行性
• 1.3 本课题的主要研究内容
• 1.3.1 国内外将纳米材料应用于纺织浆料的现状
• 1.3.2 本课题的目的意义
• 1.3.3 本课题的主要研究内容
• 1.3.4 本课题的创新点
• 本章主要参考文献
• 2水基分散液的制备'>第二章 纳米SiO₂水基分散液的制备
• 2分散方法的选择'>2.1 纳米SiO₂分散方法的选择
• 2.2 实验原料及主要仪器设备
• 2.3 实验结果与分析
• 2.3.1 分散剂种类对分散效果的影响
• 2.3.2 分散剂浓度对分散效果的影响
• 2.3.3 结论
• 2.4 本章小结
• 本章主要参考文献
• 2对浆膜性能的影响'>第三章 纳米SiO₂对浆膜性能的影响
• 3.1 试验原料及主要仪器设备
• 2改性淀粉浆浆膜的制备'>3.2 纳米SiO₂改性淀粉浆浆膜的制备
• 3.3 浆膜机械性能测试
• 3.3.1 浆膜拉伸试验
• 3.3.2 浆膜耐磨试验
• 3.3.3 浆膜耐屈曲试验
• 2含量对浆膜机械性能的影响'>3.4 纳米SiO₂含量对浆膜机械性能的影响
• 3.4.1 浆膜拉伸性能与分析
• 3.4.2 浆膜耐磨性与分析
• 3.4.3 浆膜耐屈曲性与分析
• 3.4.4 结论
• 2分散时间对浆膜机械性能的影响'>3.5 纳米SiO₂分散时间对浆膜机械性能的影响
• 3.5.1 试验方案
• 2在水中分散性的影响'>3.5.2 分散时间对纳米SiO₂在水中分散性的影响
• 3.5.3 分散时间对浆膜机械性能的影响
• 3.5.4 结论
• 3.6 本章小结
• 本章主要参考文献
• 2对浆纱性能的影响'>第四章 纳米SiO₂对浆纱性能的影响
• 4.1 试验原料及主要仪器设备
• 4.2 上浆方法
• 4.3 浆纱性能的测试和分析
• 4.3.1 浆液粘着力的测试和分析
• 4.3.2 浆纱强力的测试和分析
• 4.3.3 浆纱弹性伸长率的测试和分析
• 4.3.4 浆纱毛羽的测试和分析
• 4.3.5 浆纱表面摩擦系数的测试和分析
• 4.3.6 浆纱耐磨性的测试和分析
• 4.3.7 浆膜完整率及渗透率的测试和分析
• 4.3.8 浆纱表面形态的微观观测和分析
• 4.3.9 纯棉纱和涤棉混纺纱浆纱性能的综合比较
• 4.3.10 浆纱性能与原纱性能的对比分析
• 4.3.11 结论
• 4.4 本章小结
• 本章主要参考文献
• 2对淀粉浆料的改性机理探讨'>第五章 纳米SiO₂对淀粉浆料的改性机理探讨
• 5.1 试验主要仪器设备
• 2影响淀粉大分子及纤维大分子间作用的分析'>5.2 纳米SiO₂影响淀粉大分子及纤维大分子间作用的分析
• 5.3 浆膜热学性能和热稳定性的分析
• 2与纤维分子结合状态的分析'>5.4 纳米SiO₂与纤维分子结合状态的分析
• 2对淀粉浆料的改性机理分析'>5.5 纳米SiO₂对淀粉浆料的改性机理分析
• 5.6 本章小结
• 本章主要参考文献
• 第六章 结论
• 论文创新点
• 致谢
• 附录:作者在攻读博士学位期间发表的论文