本文關鍵詞：光催化改性后二氧化鈦的制備及其抗紫外應用研究

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【摘要】：聚合物材料在使用過程中因受紫外線照射會發(fā)生老化,該現(xiàn)象會導致其物理機械性能下降,服用壽命縮短。為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劑來吸收使用過程中受到的紫外輻射。本課題采用二氧化硅包覆二氧化鈦的方法來降低二氧化鈦的光催化活性,并將其加入到聚乙烯醇縮丁醛和聚丙烯中,以探討改性后二氧化鈦對于這兩種聚合物防紫外性能的影響。本課題通過不同正硅酸四乙酯用量制備了5種二氧化硅不同程度包覆的二氧化鈦樣品,并采用X射線衍射、掃描電鏡對其進行表征,同時通過光催化降解羅丹明B溶液實驗來探討,經(jīng)二氧化硅包覆后二氧化鈦的光催化活性降低程度。隨即將包覆后二氧化鈦(光催化活性最低的一組)作為防紫外添加劑,通過原位聚合的方法與聚乙烯醇縮丁醛復合,并測試其紫外吸收性能。同時,探討了超聲波分散對于TiO2粒徑分布的影響。此外,采用紅外光譜儀和熱重分析儀對該復合材料進行表征。隨后,通過螺桿擠出的方式,制備含包覆后二氧化鈦的聚丙烯長絲。將該長絲置于不同強度的紫外線下照射,通過測試不同照射時間下的聚丙烯長絲的強力指標來探討經(jīng)二氧化硅包覆后的二氧化鈦對于聚丙烯長絲抗紫外老化性能的影響。X射線衍射、掃描電鏡測試結果表明,二氧化硅成功包覆于二氧化鈦表面。光催化降解羅丹明B實驗則表明經(jīng)二氧化硅包覆后,二氧化鈦的光催化活性有所下降。且當正硅酸四乙酯用量為4mL時,二氧化鈦的光催化活性降至最低。紅外圖譜表明,包覆后二氧化鈦與聚乙烯醇縮丁醛(PVB)復合成功;紫外光譜結果表明,PVB/包覆后二氧化鈦復合材料的紫外吸收性能較純PVB材料明顯提高,且其紫外吸收范圍出現(xiàn)了藍移。強、弱紫外照射后的聚丙烯(PP)長絲強力測試結果表明,在將包覆后二氧化鈦加入PP長絲后,其抗紫外老化性能獲得一定程度提高。以該測試中斷裂強度指標為例,與純PP長絲和含有未經(jīng)包覆二氧化鈦的PP長絲相比,在強紫外照射一小時后,加入包覆后二氧化鈦的PP長絲的平均斷裂強度分別提高了28.07%和35.43%;而在弱紫外照射72h后,其平均斷裂強度分別提高了4.93%和21.97%。
【關鍵詞】：二氧化鈦 二氧化硅 包覆 聚乙烯醇縮丁醛 聚丙烯 抗紫外老化性
【學位授予單位】：武漢紡織大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ134.11
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論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 納米TiO_2簡介13
• 1.3 納米TiO_2在防止高分子光老化的應用13-17
• 1.3.1 納米TiO_2對UV的散射14-15
• 1.3.2 納米TiO_2對紫外光的吸收15-17
• 1.4 納米TiO_2材料應用的瓶頸17-20
• 1.4.1 納米TiO_2顆粒的分散17-18
• 1.4.2 納米TiO_2分散系的穩(wěn)定和表面功能化18-19
• 1.4.3 納米TiO_2作為紫外屏蔽劑的缺陷19-20
• 1.5 本課題的研究內(nèi)容與意義20-22
• 1.5.1 本課題研究內(nèi)容20-21
• 1.5.2 本課題的創(chuàng)新點21
• 1.5.3 本課題的難點21-22
• 2 SiO_2包覆TiO_2及其性能表征22-38
• 2.1 實驗原料與儀器22-23
• 2.1.1 實驗材料與藥品22
• 2.1.2 實驗儀器22-23
• 2.2 SiO_2包覆TiO_2實驗23-25
• 2.2.1 SiO_2包覆的原理23
• 2.2.2 SiO_2包覆實驗過程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測試25
• 2.3.2 包覆后TiO_2的光催化活性實驗25-28
• 2.3.2.1 羅丹明B標準曲線的繪制25-27
• 2.3.2.2 光催化活性驗證實驗27-28
• 2.3.3 包覆后TiO_2的SEM測試28
• 2.4 測試結果與分析與討論28-36
• 2.4.1 XRD測試結果分析28-33
• 2.4.2 光催化實驗結果分析33-35
• 2.4.3 SEM測試結果35-36
• 2.5 本章小結36-38
• 3 包覆后TiO_2/PVB的復合及紫外吸收性能研究38-48
• 3.1 實驗原料與儀器38-39
• 3.1.1 實驗原料38
• 3.1.2 實驗儀器38-39
• 3.2 TiO_2/PVB復合材料制備39-41
• 3.2.1 PVB性質(zhì)及合成機理39
• 3.2.2 TiO_2/PVB復合材料合成39-41
• 3.3 TiO_2粒徑測試41
• 3.4 TiO_2/PVB復合材料性能表征41-42
• 3.4.1 包覆后TiO_2及復合后PVB紫外吸收性能驗證41
• 3.4.2 TiO_2/PVB復合材料紅外反射光譜測試41
• 3.4.3 TiO_2/PVB復合材料TG測試41-42
• 3.5 測試結果分析與討論42-47
• 3.5.1 TiO_2粒徑測試結果與分析42
• 3.5.2 TiO_2/PVB復合材料紫外吸收光譜與分析42-43
• 3.5.3 TiO_2/PVB復合材料紅外反射光譜與分析43-45
• 3.5.4 TiO_2/PVB復合材料TG測試結果與分析45-47
• 3.6 本章小結47-48
• 4 包覆后TiO_2應用于PP抗紫外老化48-69
• 4.1 實驗原料與儀器48-49
• 4.1.1 實驗原料48
• 4.1.2 實驗儀器48-49
• 4.2 TiO_2/PP復合材料制備49-50
• 4.2.1 TiO_2表面改性49
• 4.2.2 表面改性后的TiO_2與PP復合49-50
• 4.3 TiO_2/PP復合材料XRD測試50
• 4.4 紫外照射實驗50-51
• 4.4.1 強紫外照射實驗50
• 4.4.2 弱紫外照射實驗50-51
• 4.5 紫外照射后TiO_2/PP強力測試51-52
• 4.5.1 強紫外照射后TiO_2/PP強力測試51
• 4.5.2 弱紫外照射后TiO_2/PP強力測試51-52
• 4.6 TiO_2/PP復合材料表征52
• 4.6.1 TiO_2/PP復合材料SEM測試52
• 4.6.2 TiO_2/PP復合材料紅外反射光譜測試52
• 4.7 測試結果分析與討論52-67
• 4.7.1 TiO_2/PP復合材料XRD測試結果及分析52-54
• 4.7.2 強紫外照射后TiO_2/PP復合材料拉伸斷裂測試結果及分析54-58
• 4.7.3 弱紫外照射后TiO_2/PP復合材料拉伸斷裂測試結果及分析58-63
• 4.7.4 TiO_2/PP復合材料SEM結果及分析63-65
• 4.7.5 TiO_2/PP復合材料紅外反射光譜測試結果及分析65-67
• 4.8 本章小結67-69
• 5 結論與展望69-71
• 5.1 結論69-70
• 5.2 展望70-71
• 參考文獻71-74
• 附錄74-75
• 致謝75

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