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(jī)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(yīng)用的地位。尤其是在對(duì)紫外線的吸收方面，它具有強(qiáng)大的吸附能力和廣泛吸收的特點(diǎn)。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(jī)化合物中，以提高化合物的強(qiáng)度。由于ZnO納米顆粒表面能高,極易聚集成團(tuán),而且表面親水、疏油,呈強(qiáng)極性,在有機(jī)介質(zhì)中難于均勻分散,和基料之間沒有結(jié)合力,易造成界面缺陷,導(dǎo)致材料性能下降.因此,通常采用偶聯(lián)劑對(duì)ZnO納米粉進(jìn)行表面改性,消除表面高能勢(shì),調(diào)節(jié)疏水性,改善與有機(jī)基料之間的潤濕性和結(jié)合力1實(shí)驗(yàn)1.1密度和4.5%鈦酸酯偶聯(lián)劑實(shí)驗(yàn)材料:市購滌綸平紋織物,經(jīng)緯紗線密度32tex,經(jīng)、緯密度282×240根/10cm;ZnO納米粉(北京化工研究總院提供).化學(xué)藥品:鈦酸酯偶聯(lián)劑NXT-105(南京翔飛化學(xué)研究所);95%乙醇、異丙醇、乙酸(西安化學(xué)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(fēng)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(shè)備有限公司);IR-12P型紅外試染機(jī)(臺(tái)灣瑞比染色試機(jī)有限公司);UV-2450型紫外可見光分光光度計(jì)(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(huì)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(zhì)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(zhì)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(yīng)一段時(shí)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(zhì)量的滌綸織物,按照織物質(zhì)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(jī)中進(jìn)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(jì)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(lán)染料按4mg/L配成溶液,將處理過的滌綸織物按溶液質(zhì)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(shí)間,用分光光度計(jì)測試最大吸收峰630nm處溶液吸光度.2結(jié)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(zhì);而經(jīng)ZnO納米粉處理后,滌綸纖維表面明顯附著有白色細(xì)小顆粒.經(jīng)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(jìn)行元素分析可知,ZnO納米粉含有較多的雜質(zhì),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(jié)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(jìn)行DSC測試,結(jié)果見圖5和圖6.從圖5可以看出,未經(jīng)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(nèi)部的一些化學(xué)反應(yīng);而經(jīng)偶聯(lián)劑處理過的ZnO納米粉,在256.5℃處出現(xiàn)了一個(gè)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(jīng)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?yàn)闇炀]纖維表面有ZnO納米粉的緣故.同時(shí),圖6((b)在256.9℃還有一個(gè)很小的放熱吸收峰,與圖5的測試結(jié)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(shí)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(jīng)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(duì)亞甲基藍(lán)溶液的光催化性能.可以看出,雖然織物本身對(duì)亞甲基藍(lán)有一定的吸附,但經(jīng)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(shí)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