聚氨酯材料二氧化钛自洁涂层的研究

摘要

TiO<,2>具有无毒、廉价、性能稳定、光催化活性高等突出特点,利用TiO<,2>的这些优点制备自洁材料,已成为国内外活跃的研究领域.本文的研究内容是在聚氨酯材料表面涂敷TiO<,2>复合涂层形成自洁材料,同时建立了检验自洁效果的方法,并测试了所制备材料的自洁效果.研究了在自洁材料中TiO<,2>粒径和晶型对光催化的影响,结果表明,TiO<,2>粒径越小,在水中光催化效果越好,但在自洁材料中TiO<,2>粒径在150-300nm时自洁效果最佳,锐钛晶型的自洁效果较好.研究表明,在制备TiO<,2>粉体时添加醋酸锌可进一步提高自洁涂层的光催化效果,并确定了醋酸锌最佳添加量为6﹪(wt﹪),同时研究了通过添加磷酸对TiO<,2>光致变色的抑制作用,确定磷酸最佳添加量为20﹪(wt﹪).综合自洁效果和材料外观等因素,确定了自洁涂层中TiO<,2>的最佳含量为7﹪(wt﹪).研究了纳米TiO<,2>在自洁材料中的分散情况,确定了分散剂的种类和用量、分散方法对TiO<,2>自洁溶胶的影响,用电脑连接的GALEN-Ⅲ/CTV彩色显微镜对自洁溶胶进行了观察和分析.结果表明,超声的分散效果略优于高速分散器的分散效果.自洁溶胶中加入3﹪(wt﹪)的912＃型分散剂,7﹪(wt﹪)的TiO<,2>粉体,高速分散5min可获得分散性能优良的自洁溶胶.本文采用平均粒径为174.6nm的锐钛晶型TiO<,2>制备了聚氨酯自洁材料,分别以亚甲基蓝和油溶性染料S-BL为污染物,在紫外灯功率为125W,光照高度为30cm,光照时间为30min的条件下,测试结果表明聚氨酯自洁材料对亚甲基蓝的自洁率达到75﹪,油溶性染料S-BL自洁率为40﹪.在上述研究的基础上,进行了放大实验,并通过红外光谱对放大实验制备的聚氨酯自洁材料自洁效果进行了表征,进一步证实了放大实验制备的聚氨酯材料具有自沽功能.同时对放大实验制备的聚氨酯自洁材料其它理化性能指标的测试,表明,自洁溶胶的涂敷对材料原有的抗拉、撕裂等性能没有改变,透光率略有降低.放大实验制备的聚氨酯自洁材料与国产普通型和国外进口产品相比,在其自洁性能上明显优于国内普通型产品和国外进口产品.

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

1.1引言

1.2纳米粉体的制备

1.3二氧化钛光催化原理

1.4二氧化钛光催化的影响因素

1.4.1晶型对光催化的影响

1.4.2粒径对光催化的影响

1.4.3其它因素对光催化的影响

1.5二氧化钛的光致变色现象

1.6二氧化钛光催化活性的提高途径

1.6.1过渡金属离子掺杂

1.6.2稀有元素掺杂

1.6.3贵金属沉积

1.6.4半导体耦合

1.6.5半导体表面光敏化作用

1.7二氧化钛光催化的应用

1.7.1二氧化钛在工业废水中的应用

1.7.2二氧化钛光催化剂在涂料中的应用

1.8二氧化钛在自洁材料中的应用

1.8.1自清洁材料的含义

1.8.2自清洁材料的制备

1.9本文的研究目的和内容

第二章实验部分

2.1实验仪器及药品

2.1.1实验仪器

2.1.2实验药品

2.2自洁材料的制备工艺

2.3自洁效果测试方法的建立

2.3.1污染物的选择

2.3.2自洁效果测试步骤

第三章二氧化钛自洁涂层影响因素的研究

3.1溶剂的选择

3.2自洁涂层中树脂的选择

3.3二氧化钛粒径对自洁效果的影响

3.3.1实验方法

3.3.2在亚甲基蓝水溶液中二氧化钛粒径对光催化的影响

3.3.3在自洁涂涂层中二氧化钛粒径对自洁效果的影响

3.4二氧化钛晶型对自洁效果的影响

3.5氧化钛固含量对自洁效果的影响

3.6二氧化钛光致变色的抑制

3.7分散剂对自洁效果的影响

3.7.1实验过程

3.7.2结果与讨论

3.8聚氨酯自洁材料对油溶性污染物的分解

第四章聚氨酯自洁材料制备中试实验

4.1中试工艺流程

4.2中试实验配方

4.3中试产品的性能测试

4.3.1自洁性能的测试

4.3.2涂层粘附效果的实验

4.3.3自洁材料物理性能的测试

4.4中试小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

撰写与发表论文

致谢