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负载纳米ZnO非织造材料的制备和性能研究

赵殿栋  
【摘要】: 纳米ZnO是一种新型的纳米功能材料,具有良好的光催化功能、紫外线屏蔽效能以及广谱抗菌、防臭效能等。纳米ZnO的成本低廉、没有毒性,是一种环保材料,在产业上的应用已经越来越广泛。将纳米ZnO分散于水性介质中,制成纳米ZnO整理剂,然后通过后整理的方法,负载于纺织品上,可使纺织品具有抗菌防臭、防紫外、净化污水等功能,大大提高了纺织品的附加值,具有广阔的发展前景。 本文应用化学分散的方法将纳米ZnO粉末分散于水介质中,研究了超声波功率、单一分散剂、改性剂(钛酸脂偶联剂TC-Wt)、复合分散剂(低聚丙烯酸钠、十二烷基磺酸钠)对纳米ZnO分散性能的影响。实验表明:在超声波功率为1600W时,复合分散剂的分散效果好于单一分散剂的分散效果;在应用改性剂先对纳米ZnO改性的情况下,复合分散剂的分散效果更佳。为了确定分散剂的最佳用量,使纳米ZnO得到更好的分散,设计了正交实验以优化纳米ZnO在水介质中分散的工艺参数,结果表面:当复合分散剂的质量和纳米ZnO的质量比为1︰7,复合分散剂中两种分散剂的质量比为4︰6(十二烷基磺酸钠︰低聚丙烯酸钠)时,纳米ZnO分散液的分散效果最佳。应用Zeta电位及粒径分析仪和原子力显微镜分析,结果表明:分散液中ZnO颗粒的平均粒径小于100nm,分散较为均匀,没有大于1um的颗粒存在。将纳米ZnO整理剂应用浸渍的方法整理到非织造材料上,应用原子力显微镜自带分析软件对负载纳米ZnO非织造材料表面进行颗粒粒径分析,纳米ZnO整理剂整理到非织造材料上后,其粒径大小变化不大,大多数颗粒粒径依然在纳米范围内。通过负载纳米ZnO非织造材料降解亚甲基蓝实验,研究纳米ZnO的光催化效能。结果表明:在120min内,负载纳米ZnO的非织造材料对亚甲基蓝的降解率达到了80%以上。为增强纳米ZnO整理剂和非织造材料的结合牢度,在整理剂中加入粘合剂DM5125,实验表明粘合剂的加入对纳米ZnO的分散性能影响不大,加入粘合剂的纳米ZnO整理剂和非织造材料的结合牢度明显加强,经水洗8次后,在120min内,对亚甲基蓝的降解效率在50%以上,因非织造材料在应用过程中洗涤次数少,已基本达到其应用的要求。同样应用浸渍方法,制备负载不同分散性能、不同浓度的纳米ZnO整理剂的非织造材料,测试其紫外线透过率,并计算出紫外线防护率,结果证实:整理剂中ZnO颗粒平均粒径越小,其紫外线防护率越高;纳米ZnO整理剂的浓度稀释10倍时,对其紫外线防护率的影响不大。


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