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TiO_2纳米粒子的制备及其在织物上的应用

张烨  
【摘要】:随着科技水平的发展和人们生活水平的提高,服装用的纤维材料不仅要求耐穿、舒适、美观,还有其他多项功能性要求。受大自然中动植物的超疏水与自清洁现象的启发,人们开始致力于利用纳米材料仿生制备自清洁织物。由于太阳光中的紫外线对人体皮肤伤害很大,因此,赋予织物抗紫外性能以减少紫外线对人体的危害尤为重要。 TiO2因具有优异的紫外屏蔽和光催化功能而备受人们亲睐。本论文以钛酸四丁酯为原料,利用不同的方法合成纳米TiO2,并将其整理到织物表面,再通过低表面能物质十二氟庚基丙基甲基二甲氧基硅烷(DFTMS)后续修饰,制备出具有超疏水、抗紫外和光催化性能的功能性织物。具体内容如下: 1.利用钛酸四丁酯(TBOT)、无水乙醇、盐酸和水为原料,采用溶胶-凝胶法制备TiO2溶胶,探讨Ti02溶胶形成机理,加水方式、加水量、pH值以及反应温度等实验条件对溶胶性质的影响。采用X射线衍射(XRD)测试TiO2溶胶的晶形,通过扫描电子显微镜(SEM)和接触角测量仪对整理后的织物进行表征。结果表明:TiO2溶胶整理后的棉织物和聚酯织物,其表面粗糙度大大提高了,通过低表面能物质十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷(DFTMS)对粗糙表面进行后续修饰,得到超疏水表面,接触角均在150°以上。 2.利用钛酸四丁酯(TBOT)、无水乙醇、浓硝酸、水为原料,采用溶胶-水热法在聚酯织物表面合成锐钛矿型TiO2纳米粒子。探讨钛酸四丁酯加入量、加水量以及硝酸浓度对聚酯纤维表面TiO2粒子形态的影响。采用X射线衍射(XRD)测试TiO2纳米粒子的晶形,通过扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱(EDS)、紫外可见分光光度计以及接触角测量仪对整理后的聚酯织物进行表征。结果表明:经纳米TiO2溶胶-水热处理后的聚酯织物表面粗糙度提高了,TiO2纳米粒子均匀覆盖在聚酯织物表面且分散性很好,DFTMS对其表面进行后续修饰后疏水效果非常好。此方法得到的超疏水聚酯织物不仅耐水洗,而且具有良好的紫外防护性能。 3.利用钛酸四丁酯(TBOT)、水、冰醋酸为原料,在低温下制备锐钛矿型Ti02溶胶,并将棉织物浸泡在TiO2溶胶中。由于棉织物纤维表面有大量的-OH基团,钛酸四丁酯在酸性溶液中水解形成二氧化钛前驱体中有大量的-Ti-OH基团,-Ti-OH与-OH通过氢键自组装到棉织物纤维表面,生成了与棉纤维结合牢固的纳米TiO2。采用X射线衍射(XRD)测试TiO2溶胶的晶形,通过扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见吸收光谱(UV-VIS)以及接触角测量仪对整理后的棉织物进行表征。结果表明:经锐钛矿型TiO2低温处理后再用DFTMS水解液后续修饰后的棉织物具有良好的紫外线防护功能、超疏水和自清洁性能。


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