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纳米TiO2粉体的合成及其应用是新材料研究的热点之一,其独特的紫外屏蔽性、光催化作用以及颜色效应等功能使其在纺织品、防晒化妆品、涂料、橡胶、废水处理、杀菌、文物保护、环保等方面有着广阔的应用前景。同时,由于纳米TiO2具有强极性,使得TiO2不易在非极性介质中分散,在极性介质中易于团聚,直接影响二氧化钛本身优异性能的发挥。因此,需对其进行表面改性处理,以便在非极性介质或极性介质中获得良好的分散性。本文采用简便、环保的溶胶-凝胶工艺合成纳米TiO2,通过激光粒度(HPPS)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、热失重分析(TG)、扫描电镜(SEM)对其组成、结构和形貌进行表征。利用多羟基化合物与硅烷偶联剂的协同作用对纳米TiO2进行改性处理,制备出高浓度稳定性的纳米TiO2水性分散浆。并对其在纺织品中的实际应用性能进行了系统的研究。主要内容包括：
⑴以钛酸丁酯和石蜡为原料,通过原料配比、反应温度等条件,采用低温液相法制备纳米TiO2前驱体,优化其制备工艺。并通过不同煅烧温度分别制备了锐钛矿、混晶、金红石型的纳米TiO2颗粒。
⑵改性过程中,利用多羟基化合物三乙醇胺为桥基,对纳米TiO2进行表面预修饰,增加纳米粒子表面羟基的数量,再在水介质中采用球磨工艺实施硅烷偶联剂改性,减少分散过程中的软团聚。通过调节偶联剂种类、偶联剂用量、分散液pH、球磨时间等条件,对改性工艺进行优化,制备出高浓度高稳定性的纳米TiO2水性分散浆。通过改性前后纳米材料的微观性能表征,探讨了多羟基化合物与硅烷偶联剂在改性中的协同作用,并对协同机理进行了研究。
⑶改性纳米浆整理后的棉织物具有较强并持久的紫外屏蔽效果,最佳整理工艺条件为:金红石型纳米TiO2用量为4g/L,浸渍温度为60℃,焙烘温度为150℃,对棉织物的整理效果最好,整理后织物的UPF值为60.04,且水洗50次后仍然保持优良的紫外屏蔽性能。
⑷改性纳米浆整理后的真丝织物也具有较强并持久的紫外屏蔽效果。最佳整理工艺为:整理液pH值为7,纳米TiO2用量为6g/L,浸渍时间为50min,焙烘温度为140℃,整理后织物的UPF值为66.21,且水洗50次后对真丝织物的紫外防护效果无影响。
⑸利用石蜡作为制备纳米TiO2前驱体的分散剂,实现传统工艺中制备、陈化、洗涤、干燥、煅烧研磨等多道工序的减并,且使用过的石蜡能进行回收循环利用,具有节能、降耗、减排的优点。经过多羟基化合物与硅烷偶联剂协同改性后的纳米TiO2水分散浆浓度高且稳定性好,为其他高浓度纳米粒子水分散体系的制备提供了参考。
⑴以钛酸丁酯和石蜡为原料,通过原料配比、反应温度等条件,采用低温液相法制备纳米TiO2前驱体,优化其制备工艺。并通过不同煅烧温度分别制备了锐钛矿、混晶、金红石型的纳米TiO2颗粒。
⑵改性过程中,利用多羟基化合物三乙醇胺为桥基,对纳米TiO2进行表面预修饰,增加纳米粒子表面羟基的数量,再在水介质中采用球磨工艺实施硅烷偶联剂改性,减少分散过程中的软团聚。通过调节偶联剂种类、偶联剂用量、分散液pH、球磨时间等条件,对改性工艺进行优化,制备出高浓度高稳定性的纳米TiO2水性分散浆。通过改性前后纳米材料的微观性能表征,探讨了多羟基化合物与硅烷偶联剂在改性中的协同作用,并对协同机理进行了研究。
⑶改性纳米浆整理后的棉织物具有较强并持久的紫外屏蔽效果,最佳整理工艺条件为:金红石型纳米TiO2用量为4g/L,浸渍温度为60℃,焙烘温度为150℃,对棉织物的整理效果最好,整理后织物的UPF值为60.04,且水洗50次后仍然保持优良的紫外屏蔽性能。
⑷改性纳米浆整理后的真丝织物也具有较强并持久的紫外屏蔽效果。最佳整理工艺为:整理液pH值为7,纳米TiO2用量为6g/L,浸渍时间为50min,焙烘温度为140℃,整理后织物的UPF值为66.21,且水洗50次后对真丝织物的紫外防护效果无影响。
⑸利用石蜡作为制备纳米TiO2前驱体的分散剂,实现传统工艺中制备、陈化、洗涤、干燥、煅烧研磨等多道工序的减并,且使用过的石蜡能进行回收循环利用,具有节能、降耗、减排的优点。经过多羟基化合物与硅烷偶联剂协同改性后的纳米TiO2水分散浆浓度高且稳定性好,为其他高浓度纳米粒子水分散体系的制备提供了参考。