TiO_2水溶胶的制备及其在芳纶纤维抗紫外整理中的应用研究

【摘要】：芳纶是一种光敏感的高分子材料,容易在紫外线照射下发生光老化降解,而280-320nm范围的紫外光对芳纶光降解作用最强,采用适当的抗紫外老化剂以阻隔这一波段的紫外光将可以提高芳纶纤维的使用寿命。 本论文是根据溶胶-凝胶技术的基本原理,考虑到溶胶-凝胶技术的优点与芳纶纤维发展的特点,对在TiO：水溶胶的制备及其在芳纶纤维后整理上的应用进行初步的探讨性研究,赋予芳纶纤维抗紫外性能。 纳米TiO2对紫外光具有强吸收和散射性能,是一种非常具有发展前景的新型光稳定剂。已有很多文献报道了在有机溶剂中制备二氧化钛溶胶的研究,为了能减少有机溶剂的使用量,保护环境,本课题采用溶胶—凝胶法制备TiO2纳米溶胶,主要研究用钛酸丁酯作前驱体,水作溶剂,冰乙酸为稳定剂,制备稳定的TiO2水溶胶。并在芳纶纤维上形成抗紫外光老化涂层,以缓解芳纶的紫外光老化性。 研究工作主要集中在Ti02纳米水溶胶制备以及TiO2性能特征测试和纤维表面的TiO2涂层对缓解芳纶纤维在280～320nm紫外波段的光老化降解作用两个方面。 研究了冰乙酸和盐酸用量对TiO2水溶胶制备的影响,得到制备稳定TiO2水溶胶较为合理的原料配方比,测定了不同温度、不同pH值和不同溶剂量对TiO2水溶胶的凝胶时间的影响作用。 加速芳纶纤维的光老化,对未涂层和涂层纤维光老化期间宏观拉伸力学性能和微观结构进行了对比研究,SEM表面观察和XPS表面组成分析都表明,紫外光老化后涂层纤维表面-COOH(光老化最终产物)的增加量远远小于未涂层纤维,溶胶在纤维表面形成的Ti02涂层较好地阻止了芳纶纤维酰胺键吸收紫外光能量而所导致的断裂,减缓了芳纶纤维的光老化速度。 结果表明,使用纳米TiO2作为涂层缓解芳纶纤维紫外光老化的方法是方便且可行的。