纳米粒子改性LDPE透明薄膜的制备及其紫外线屏蔽性能研究

发布时间：2021-01-30 04:18

　　使用粒径不同的纳米粒子TiO2、ZnO对低密度聚乙烯（LDPE）进行改性,通过双螺杆挤出设备得到纳米TiO2、ZnO改性LDPE母粒,使用共挤流延设备制备了厚度（40±2）μm的改性LDPE薄膜,研究了不同粒径纳米粒子对改性LDPE薄膜紫外屏蔽性能的影响。通过紫外分光光度计、透明度-雾度测量仪、扫描电子显微镜、差示扫描量热仪等对改性前后的LDPE薄膜进行表征。结果表明,用不同粒径纳米粒子改性的LDPE薄膜,其屏蔽紫外线的效果存在明显差异;纳米粒子平均粒径50nm的改性LDPE/纳米TiO2薄膜在波长280～380nm条件下,紫外线光谱透射比小于30%,透光度大于80%,机械性能较优;纳米粒子平均粒径30nm的改性LDPE/纳米ZnO薄膜具有较强的紫外线屏蔽效果。 

【文章来源】：化工新型材料. 2020,48(04)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

LDPE基膜、改性LDPE薄膜截面SEM图

改性LDPE/纳米TiO2薄膜、改性LDPE/纳米ZnO薄膜在不同波长下的紫外线透过率分别见图2、图3。按照GB/T 2680—1994将玻璃材料的紫外线透射比替换为实验制备的改性LDPE薄膜的透过率，根据紫外线透射比对改性LDPE薄膜的防紫外线性能进行评价。LDPE基膜及改性LDPE薄膜样品的紫外线光谱透射比见表3。结合图2、图3和表3可知，在改性LDPE薄膜的防紫外线性能评价中，紫外线光谱透射比越小，薄膜防紫外线性能越好。在质量分数相同的条件下，不同的纳米粒子其屏蔽紫外线能力存在差异，这是因为纳米TiO2、ZnO屏蔽紫外线的机理比较复杂，散射作用和吸收作用共同决定其紫外线屏蔽性能。而当纳米粒子直径小于120μm时，其直径远小于紫外线波长，因此纳米粒子的散射作用不明显；此时，纳米TiO2、ZnO对紫外线的屏蔽作用主要是由吸收作用决定的。而这2种纳米粒子折射率不同，金红石型纳米TiO2的折射率为2.71，纳米ZnO的折射率为2.03。纳米TiO2的折射率大于纳米ZnO，更容易吸收紫外线，故纳米TiO2对紫外线的屏蔽作用优于纳米ZnO[10]。图3 改性LDPE/纳米ZnO薄膜在不同波长下的紫外线透过率

图2 改性LDPE/纳米TiO2薄膜在不同波长下的紫外线透过率用粒径不同的纳米粒子对LDPE进行改性后，改性薄膜的紫外线屏蔽能力也不同；纳米ZnO粒径越小，改性LDPE/纳米ZnO薄膜紫外线屏蔽效果越好。这可能是由于随着纳米ZnO粒径的减小，处于表面的原子数量越来越多，表面原子比例增加、比表面积增大，悬挂键增多，增强了纳米ZnO的活性，界面极化和多重散射都成为重要的吸收机制[11]。同时，随着纳米ZnO粒径的减小，晶体周期的边界条件被破坏得更严重，纳米ZnO的电子能级发生更多分裂，从而导致新的光吸收效应[12]。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3008223