纳米氧化锌的油水界面法合成及其在PET无纺布中的应用

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随着纳米技术的发展,纳米材料的制备及应用已经逐渐成为新的研究热点。迄今为止,氧化锌因其特殊的性质,广泛的应用性能,已引起人们的广泛关注。目前,氧化锌的合成主要是在水相中进行,关于氧化锌的油相合成还鲜见报道。本课题采用油水界面法获得在有机相中分散性良好的纳米氧化锌,该方法工艺简单,原料易得而且价格低廉,设备要求低,能耗低,便于推广,是一种制备超细纳米晶的优良方法。而且,通过使用适当的表面活性剂,也可能使分散在油相中的氧化锌纳米晶全部转移至水相中。该课题对氧化锌的应用,尤其是在油相中的应用,以及氧化锌的表面修饰奠定了良好的基础。此外,通过静电纺丝法将纳米氧化锌添加到PET中,获得ZnO/PET超细纤维,通过简单的方法实现超细粉体在有机纤维高分子材料中的添加,赋予PET纤维一定的功能性,并最终获得ZnO/PET超细纤维无纺布,以满足特殊用途无纺布的要求。通过本课题的研究,得出如下结论:(1)用油水界面法能够得到纳米氧化锌,颗粒大小约为8.0 nm,产物大小均一,分散性好,纯度高。(2)研究了各种因素的产物的影响。氢氧化钠的用量影响产物的纯度,当[Zn2+]/[OH-]=1:5及以上时,产物为纯的氧化锌。在25℃时,随着反应时间的延长,颗粒逐渐长大;在50℃时,产物沿着(002)晶面生长。当油水比例为2:1时生成的颗粒较小而且分散较好。反应物浓度对产物的形貌及分散性都有影响。不同油相对产物的形貌有很大影响。与月桂酸钠和硬脂酸钠相比,油酸钠作为表面活性剂时效果更为理想。经过高温高压热处理后产物由颗粒状变为长度在200-300nm,宽度在50-60 nm的棒状。(3)油水界面法合成出的ZnO纳米粒子能够与PET六氟异丙醇溶液充分共混,并且具有可静电纺性能,能够得到ZnO/PET超细纤维及其无纺布。(4)ZnO/PET超细纤维与PET超细纤维相比,纤维表面没有改变;同时ZnO的加入对无纺布的断裂强力影响不大。PET超细纤维无纺布本身具有很优良的抗紫外性能,当ZnO的添加量为3%时,PET超细纤维无纺布的抗紫外性能得到大幅提高。
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