納米zno改性滌綸織物的抗紫外線性能

納米zno改性滌綸織物的抗紫外線性能

納米zno是一種重要的有機材料，在許多電子、橡膠、涂料、印刷、醫(yī)藥、化工等行業(yè)都占有重要應用的地位。尤其是在對紫外線的吸收方面，它具有強大的吸附能力和廣泛吸收的特點。目前，有兩種使用zna納米顆粒的方法。其中之一是采用共混融合層合法，將鈦酸酯殘留物中的znona顆粒直接添加到有機化合物中，以提高化合物的強度。由于ZnO納米顆粒表面能高,極易聚集成團,而且表面親水、疏油,呈強極性,在有機介質中難于均勻分散,和基料之間沒有結合力,易造成界面缺陷,導致材料性能下降.因此,通常采用偶聯(lián)劑對ZnO納米粉進行表面改性,消除表面高能勢,調節(jié)疏水性,改善與有機基料之間的潤濕性和結合力1實驗1.1密度和4.5%鈦酸酯偶聯(lián)劑實驗材料:市購滌綸平紋織物,經緯紗線密度32tex,經、緯密度282×240根/10cm;ZnO納米粉(北京化工研究總院提供).化學藥品:鈦酸酯偶聯(lián)劑NXT-105(南京翔飛化學研究所);95%乙醇、異丙醇、乙酸(西安化學試劑廠)等.1.2儀器、試藥和儀器BP2215型電子天平(德國塞多利斯公司);DK-98-1型電熱恒溫水浴鍋;SH-2型磁力攪拌器;101-1AB型電熱鼓風干燥箱(天津泰斯特儀器有限公司);SY2200-T型超聲波振蕩器(上海聲源超聲波儀器設備有限公司);IR-12P型紅外試染機(臺灣瑞比染色試機有限公司);UV-2450型紫外可見光分光光度計(日本島津公司);MastersizerS型激光粒度儀(英國馬爾文儀器有限公司,掃描范圍0.05μm～3500μm);Sapphire型示差掃描量熱儀(美國PE公司);NEXUS870FT-IR傅里葉變換紅外光譜儀(美國尼高力儀器公司);JSM-6700F型場發(fā)射掃描電子顯微鏡(日本電子株式會社,配備有高性能X射線能譜儀OxfordINCA和數(shù)碼成像系統(tǒng));JFC-1600型精鍍儀.1.3(1)先處理紡織材料用50g/L的NaOH溶液,95℃處理40min,漂洗干凈,晾干備用.(2)zno納米粉的制備首先稱取一定質量的ZnO納米粉,用95%乙醇溶液稀釋,并超聲振蕩處理20min,隨后按納米粉質量的1%～2%添加鈦酸酯偶聯(lián)劑NXT-105,在磁力攪拌器上加熱攪拌反應一段時間,待溶液揮發(fā)完畢,將其放入120℃烘箱中焙烘5min.稱取一定質量的滌綸織物,按照織物質量的1%～2%添加偶聯(lián)劑NXT-105,用異丙醇溶液稀釋;將配好的溶液倒入染杯中,加入滌綸織物和處理過的ZnO納米粉,在高溫染色機中進行處理(快速升溫至60℃,保溫30min;再升溫至140℃,保溫45min,自然冷卻).(3)紫外純度測試試樣測試前先用乙醇溶液洗滌,再用去離子水沖洗干凈,烘干、熨平.用分光光度計測試200nm～400nm紫外線透過率.(4)最大吸收峰的測定用去離子水將亞甲基藍染料按4mg/L配成溶液,將處理過的滌綸織物按溶液質量4g/L放入500ml燒杯中,并用乙烯膜密封,放在面陽窗前,每隔一段時間,用分光光度計測試最大吸收峰630nm處溶液吸光度.2結果與分析2.1偶聯(lián)處理前后zno納米粉的體積分布用激光粒度儀測定ZnO納米粉偶聯(lián)前后粒度分布,如圖1所示.圖1(a)是偶聯(lián)處理前ZnO納米粉的體積分布(濃度0.002%,遮光度6.3%),其Debrouckere平均直徑(體積力矩平均值)2.2纖維表面元素分析圖3是滌綸織物處理前后的掃描電鏡照片.從圖3可以看出,未處理的滌綸纖維表面光滑,沒有額外物質;而經ZnO納米粉處理后,滌綸纖維表面明顯附著有白色細小顆粒.經2000倍放大看到,白色顆粒大小不一,主要聚積在纖維縫隙之間.用掃描電鏡附帶的X射線能譜儀進行元素分析可知,ZnO納米粉含有較多的雜質,有Cl、K、Ca、Ti、Cu、Zn和Zr元素,含量較多的為C、O、Zn和Ti元素,其中Ti元素是鈦酸酯偶聯(lián)劑引力的測試結果見圖4和表1.2.3整理前后滌綸織物的dsc升溫曲線處理后的ZnO納米粉和滌綸織物先用乙醇溶劑洗滌,再用去離子水沖洗干凈,進行DSC測試,結果見圖5和圖6.從圖5可以看出,未經偶聯(lián)處理的ZnO納米粉升溫曲線中沒有明顯的吸收放熱峰,只是自身內部的一些化學反應;而經偶聯(lián)劑處理過的ZnO納米粉,在256.5℃處出現(xiàn)了一個較大的放熱峰,與鈦酸酯偶聯(lián)劑NXT-105的分解溫度255℃基本相同,說明ZnO納米粉表面存在偶聯(lián)劑.圖6是滌綸織物經ZnO納米粉處理前后的DSC升溫曲線.圖6(a)中有一明顯的吸熱熔融峰,起始于246.8℃,峰頂位于255.6℃.是滌綸纖維的熔融溫度;而圖6(b)中的吸收峰明顯要寬一些,起始于249.8℃,峰頂位于252.1℃.比圖6(a)都要低一些,可能是因為滌綸纖維表面有ZnO納米粉的緣故.同時,圖6((b)在256.9℃還有一個很小的放熱吸收峰,與圖5的測試結果比較吻合,說明滌綸纖維表面存在著少量的偶聯(lián)劑.2.4整理滌綸織物與偶聯(lián)劑的紅外光譜圖7是滌綸織物處理前、后及偶聯(lián)劑的紅外光譜,同時還給出了處理滌綸織物與偶聯(lián)劑的差圖.可以看出,在差圖3050～2800cm2.5織物光催化性能圖8是滌綸織物處理前后紫外線透過率比較.可以看出,未處理滌綸織物的紫外線透過率在6.5%～42%,而經ZnO納米粉處理后,紫外線透過率下降到2%～8.8%,表明滌綸織物抗紫外線性能有了明顯提高.圖9是滌綸織物處理前后對亞甲基藍溶液的光催化性能.可以看出,雖然織物本身對亞甲基藍有一定的吸附,但經ZnO納米粉處理的滌綸織物,溶液吸光度變化很快,特別是在剛開始的一段時間,吸光度下降非常明顯,最后溶液幾乎透明.3光催化作用原理(1)滌