光催化改性后二氧化钛的制备及其抗紫外应用研究

发布时间：2017-07-27 00:05

  本文关键词：光催化改性后二氧化钛的制备及其抗紫外应用研究

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【摘要】：聚合物材料在使用过程中因受紫外线照射会发生老化,该现象会导致其物理机械性能下降,服用寿命缩短。为提高聚合物材料的耐光老化性能,需要向聚合物中加入抗紫外添加剂来吸收使用过程中受到的紫外辐射。本课题采用二氧化硅包覆二氧化钛的方法来降低二氧化钛的光催化活性,并将其加入到聚乙烯醇缩丁醛和聚丙烯中,以探讨改性后二氧化钛对于这两种聚合物防紫外性能的影响。本课题通过不同正硅酸四乙酯用量制备了5种二氧化硅不同程度包覆的二氧化钛样品,并采用X射线衍射、扫描电镜对其进行表征,同时通过光催化降解罗丹明B溶液实验来探讨,经二氧化硅包覆后二氧化钛的光催化活性降低程度。随即将包覆后二氧化钛(光催化活性最低的一组)作为防紫外添加剂,通过原位聚合的方法与聚乙烯醇缩丁醛复合,并测试其紫外吸收性能。同时,探讨了超声波分散对于TiO2粒径分布的影响。此外,采用红外光谱仪和热重分析仪对该复合材料进行表征。随后,通过螺杆挤出的方式,制备含包覆后二氧化钛的聚丙烯长丝。将该长丝置于不同强度的紫外线下照射,通过测试不同照射时间下的聚丙烯长丝的强力指标来探讨经二氧化硅包覆后的二氧化钛对于聚丙烯长丝抗紫外老化性能的影响。X射线衍射、扫描电镜测试结果表明,二氧化硅成功包覆于二氧化钛表面。光催化降解罗丹明B实验则表明经二氧化硅包覆后,二氧化钛的光催化活性有所下降。且当正硅酸四乙酯用量为4mL时,二氧化钛的光催化活性降至最低。红外图谱表明,包覆后二氧化钛与聚乙烯醇缩丁醛(PVB)复合成功;紫外光谱结果表明,PVB/包覆后二氧化钛复合材料的紫外吸收性能较纯PVB材料明显提高,且其紫外吸收范围出现了蓝移。强、弱紫外照射后的聚丙烯(PP)长丝强力测试结果表明,在将包覆后二氧化钛加入PP长丝后,其抗紫外老化性能获得一定程度提高。以该测试中断裂强度指标为例,与纯PP长丝和含有未经包覆二氧化钛的PP长丝相比,在强紫外照射一小时后,加入包覆后二氧化钛的PP长丝的平均断裂强度分别提高了28.07%和35.43%;而在弱紫外照射72h后,其平均断裂强度分别提高了4.93%和21.97%。
【关键词】：二氧化钛 二氧化硅 包覆 聚乙烯醇缩丁醛 聚丙烯 抗紫外老化性
【学位授予单位】：武汉纺织大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ134.11
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-22
• 1.1 引言11-13
• 1.1.1 高分子材料的老化11
• 1.1.2 高分子材料的光老化11-12
• 1.1.3 高分子材料的光老化原理12-13
• 1.2 纳米TiO_2简介13
• 1.3 纳米TiO_2在防止高分子光老化的应用13-17
• 1.3.1 纳米TiO_2对UV的散射14-15
• 1.3.2 纳米TiO_2对紫外光的吸收15-17
• 1.4 纳米TiO_2材料应用的瓶颈17-20
• 1.4.1 纳米TiO_2颗粒的分散17-18
• 1.4.2 纳米TiO_2分散系的稳定和表面功能化18-19
• 1.4.3 纳米TiO_2作为紫外屏蔽剂的缺陷19-20
• 1.5 本课题的研究内容与意义20-22
• 1.5.1 本课题研究内容20-21
• 1.5.2 本课题的创新点21
• 1.5.3 本课题的难点21-22
• 2 SiO_2包覆TiO_2及其性能表征22-38
• 2.1 实验原料与仪器22-23
• 2.1.1 实验材料与药品22
• 2.1.2 实验仪器22-23
• 2.2 SiO_2包覆TiO_2实验23-25
• 2.2.1 SiO_2包覆的原理23
• 2.2.2 SiO_2包覆实验过程23-25
• 2.3 包覆后TiO_2性能表征25-28
• 2.3.1 包覆后TiO_2的XRD测试25
• 2.3.2 包覆后TiO_2的光催化活性实验25-28
• 2.3.2.1 罗丹明B标准曲线的绘制25-27
• 2.3.2.2 光催化活性验证实验27-28
• 2.3.3 包覆后TiO_2的SEM测试28
• 2.4 测试结果与分析与讨论28-36
• 2.4.1 XRD测试结果分析28-33
• 2.4.2 光催化实验结果分析33-35
• 2.4.3 SEM测试结果35-36
• 2.5 本章小结36-38
• 3 包覆后TiO_2/PVB的复合及紫外吸收性能研究38-48
• 3.1 实验原料与仪器38-39
• 3.1.1 实验原料38
• 3.1.2 实验仪器38-39
• 3.2 TiO_2/PVB复合材料制备39-41
• 3.2.1 PVB性质及合成机理39
• 3.2.2 TiO_2/PVB复合材料合成39-41
• 3.3 TiO_2粒径测试41
• 3.4 TiO_2/PVB复合材料性能表征41-42
• 3.4.1 包覆后TiO_2及复合后PVB紫外吸收性能验证41
• 3.4.2 TiO_2/PVB复合材料红外反射光谱测试41
• 3.4.3 TiO_2/PVB复合材料TG测试41-42
• 3.5 测试结果分析与讨论42-47
• 3.5.1 TiO_2粒径测试结果与分析42
• 3.5.2 TiO_2/PVB复合材料紫外吸收光谱与分析42-43
• 3.5.3 TiO_2/PVB复合材料红外反射光谱与分析43-45
• 3.5.4 TiO_2/PVB复合材料TG测试结果与分析45-47
• 3.6 本章小结47-48
• 4 包覆后TiO_2应用于PP抗紫外老化48-69
• 4.1 实验原料与仪器48-49
• 4.1.1 实验原料48
• 4.1.2 实验仪器48-49
• 4.2 TiO_2/PP复合材料制备49-50
• 4.2.1 TiO_2表面改性49
• 4.2.2 表面改性后的TiO_2与PP复合49-50
• 4.3 TiO_2/PP复合材料XRD测试50
• 4.4 紫外照射实验50-51
• 4.4.1 强紫外照射实验50
• 4.4.2 弱紫外照射实验50-51
• 4.5 紫外照射后TiO_2/PP强力测试51-52
• 4.5.1 强紫外照射后TiO_2/PP强力测试51
• 4.5.2 弱紫外照射后TiO_2/PP强力测试51-52
• 4.6 TiO_2/PP复合材料表征52
• 4.6.1 TiO_2/PP复合材料SEM测试52
• 4.6.2 TiO_2/PP复合材料红外反射光谱测试52
• 4.7 测试结果分析与讨论52-67
• 4.7.1 TiO_2/PP复合材料XRD测试结果及分析52-54
• 4.7.2 强紫外照射后TiO_2/PP复合材料拉伸断裂测试结果及分析54-58
• 4.7.3 弱紫外照射后TiO_2/PP复合材料拉伸断裂测试结果及分析58-63
• 4.7.4 TiO_2/PP复合材料SEM结果及分析63-65
• 4.7.5 TiO_2/PP复合材料红外反射光谱测试结果及分析65-67
• 4.8 本章小结67-69
• 5 结论与展望69-71
• 5.1 结论69-70
• 5.2 展望70-71
• 参考文献71-74
• 附录74-75
• 致谢75

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