TiO2水溶胶的制备及其在芳纶纤维抗紫外整理中的应用研究

论文摘要

芳纶是一种光敏感的高分子材料,容易在紫外线照射下发生光老化降解,而280-320nm范围的紫外光对芳纶光降解作用最强,采用适当的抗紫外老化剂以阻隔这一波段的紫外光将可以提高芳纶纤维的使用寿命。本论文是根据溶胶-凝胶技术的基本原理,考虑到溶胶-凝胶技术的优点与芳纶纤维发展的特点,对在TiO：水溶胶的制备及其在芳纶纤维后整理上的应用进行初步的探讨性研究,赋予芳纶纤维抗紫外性能。纳米TiO2对紫外光具有强吸收和散射性能,是一种非常具有发展前景的新型光稳定剂。已有很多文献报道了在有机溶剂中制备二氧化钛溶胶的研究,为了能减少有机溶剂的使用量,保护环境,本课题采用溶胶—凝胶法制备TiO2纳米溶胶,主要研究用钛酸丁酯作前驱体,水作溶剂,冰乙酸为稳定剂,制备稳定的TiO2水溶胶。并在芳纶纤维上形成抗紫外光老化涂层,以缓解芳纶的紫外光老化性。研究工作主要集中在Ti02纳米水溶胶制备以及TiO2性能特征测试和纤维表面的TiO2涂层对缓解芳纶纤维在280～320nm紫外波段的光老化降解作用两个方面。研究了冰乙酸和盐酸用量对TiO2水溶胶制备的影响,得到制备稳定TiO2水溶胶较为合理的原料配方比,测定了不同温度、不同pH值和不同溶剂量对TiO2水溶胶的凝胶时间的影响作用。加速芳纶纤维的光老化,对未涂层和涂层纤维光老化期间宏观拉伸力学性能和微观结构进行了对比研究,SEM表面观察和XPS表面组成分析都表明,紫外光老化后涂层纤维表面-COOH（光老化最终产物）的增加量远远小于未涂层纤维,溶胶在纤维表面形成的Ti02涂层较好地阻止了芳纶纤维酰胺键吸收紫外光能量而所导致的断裂,减缓了芳纶纤维的光老化速度。结果表明,使用纳米TiO2作为涂层缓解芳纶纤维紫外光老化的方法是方便且可行的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 研究内容及方法
• 1.3 章节安排
• 第二章 文献综述
• 2.1 芳纶纤维性能及发展概况
• 2.2 芳纶纤维光老化研究现状
• 2.3 紫外线屏蔽剂
• 2.3.1 紫外线反射剂及应用
• 2.3.2 紫外线吸收剂及应用
• 2.3.3 紫外吸收剂作用原理
• 2紫外光屏蔽剂的光学性能'>2.3.4 纳米TiO₂紫外光屏蔽剂的光学性能
• 2.4 溶胶-凝胶制备工艺过程及研究现状
• 2.5 溶胶—凝胶技术的基本原理
• 2水溶胶和涂层的制备及其性能表征'>第三章 TiO₂水溶胶和涂层的制备及其性能表征
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 化学试剂及实验仪器
• 2水溶胶的制备'>3.1.2 TiO₂水溶胶的制备
• 2涂层的制备'>3.1.3 TiO₂涂层的制备
• 3.1.4 分析与测试
• 3.2 结果与讨论
• 2水溶胶性能的主要因素'>3.2.1 影响TiO₂水溶胶性能的主要因素
• 2水溶胶的紫外线透过率'>3.2.2 TiO₂水溶胶的紫外线透过率
• 2涂层的表面形貌'>3.2.3 TiO₂涂层的表面形貌
• 3.3 小结
• 2涂层对芳纶纤维紫外光老化性能的影响'>第四章 TiO₂涂层对芳纶纤维紫外光老化性能的影响
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验设备
• 4.1.2 芳纶纤维表面涂层
• 4.1.3 芳纶纤维紫外光老化加速实验
• 4.1.4 分析与测试
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 超声浸渍的作用
• 2涂层对芳纶纤维拉伸性能的影响'>4.2.2 老化期间TiO₂涂层对芳纶纤维拉伸性能的影响
• 4.2.3 芳纶纤维光老化的微观分析
• 4.3 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢