聚丙烯酸酯包覆无机纳米二氧化钛分散液的制备及其在棉织物上的涂覆应用

摘要

无机纳米二氧化钛白度好、粒径小、遮盖力好、化学性能稳定、且具有一定的抗紫外性能。丙烯酸酯乳液具有良好的成膜性，形成的膜具有一定的弹性、透明、柔韧性等优点。如果能将二者复合形成无机-有机复合涂层，就可以克服无机纳米二氧化钛容易聚沉的缺点，也可以提供涂层的硬度、耐候性、抗紫外等优点。从而可以提高复合乳液适用范围，尤其是在环保、健康方面更是符合现代发展的需要，有着非常好的市场发展前景。白色的涂层用在纺织品上也可以作为一种基底，在其上再涂以其它彩色从而丰富织物的颜色选择。因此将无机纳米二氧化钛和丙烯酸树脂复合制备出复合分散液一直是研究的热点。 本文首先以钛酸四丁酯为先驱物、无水乙醇为溶剂、冰醋酸为抑制剂、十二烷基苯磺酸钠为分散剂制备了无机纳米二氧化钛溶胶。然后将丙烯酸、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯等单体慢慢滴加到二氧化钛溶胶中，使单体在纳米二氧化钛粒子表面发生聚合反应，从而得到聚丙烯酸酯包覆纳米二氧化钛分散乳液。并对反应过程、产物性能及处理织物后的织物性能进行了分析。 本文主要研究内容有以下几个方面： （1）以钛酸四丁酯为先驱物、无水乙醇为溶剂、冰醋酸为抑制剂、十二烷基苯磺酸钠为分散剂，通过溶胶凝胶法制备了无机纳米二氧化钛溶胶。经分析表明粒径基本分布在100 nm~500 nm范围，平均值在263 nm，分散性良好。 （2）以单体丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯和上述制得无机纳米二氧化钛为原料，通过原位聚合法制备聚丙烯酸酯包覆无机纳米二氧化钛分散液。通过TEM对所得产物进行表观形貌分析，探讨了被覆聚合物反应时最佳pH值、温度。分析表明聚丙烯酸酯包裹了无机纳米二氧化钛粒子，形成聚合物为壳，二氧化钛为核的核壳结构。被覆聚合物反应时最佳温度为75℃、最佳pH值为8.0。并讨论了二氧化钛含量占总单体百分比对分散液的成膜性以及分散液膜的透光性、断裂强度、吸水性的影响。结果表明当二氧化钛占单体百分比超过25%时，在22℃时无法成膜；当二氧化钛占单体百分比分别为15%、20%时，分散液膜的对波长为800nm红外光透光率分别为4%、2%，对波长为380nm紫外的光透过率0.2%，具有一定遮盖力的同时具有抗紫外的功能；当二氧化钛占单体百分比15%时，分散液形成的膜断裂强度最佳，为104.8cN/mm2，吸水性为11.9%，具有较好的拒水性。 （3）将一定量无机纳米二氧化钛占单体不同百分比的聚丙烯酸酯包覆无机纳米二氧化钛分散液涂浸于织物上。研究二氧化钛占比不同对织物性能的影响。结果表明二氧化钛占单体比例为15%，此时，涂覆聚丙烯酸酯包覆无机纳米二氧化钛分散液膜织物的断裂强力为54.6 N，断裂伸长率为29.3%，涂覆聚丙烯酸酯包覆无机纳米二氧化钛分散液膜织物的摩擦损耗率为3.2%，涂覆性能较好。 （4）将二氧化钛占比15%的分散液涂覆于织物，形成克重比不同的系列涂覆处理织物，研究涂覆量对织物性能的影响。结果表明，当分散液涂覆量为0.20g/cm2时，样品织物的断裂强力为72.5N，样品的断裂伸长率为34.4%，水洗色牢度磨损率为5.1%，性能较好，但透气性只有7.21mm/s，透气性能不好。

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摘 要

绪论

1.1前言

1.2 纳米二氧化钛简介

1.2.1纳米二氧化钛的制备方法

1.2.2纳米二氧化钛用作纺织品涂料的现状

1.3 聚丙烯酸酯类涂料的发展

1.3.1丙烯酸酯概述

1.3.2丙烯酸乳液的合成方法

1.3.3丙烯酸乳液的配方设计

1.4 聚丙烯酸酯包覆无机纳米二氧化钛的研究现状

1.4.1有机--无机复合聚合物制备方法

1.5.1本课题的研究目的意义

1.5.2本课题研究的主要内容

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 试剂原料

2.2.2实验设备

2.2.3无机纳米二氧化钛溶胶的制备

2.2.4 复合粒子分散液的制备

2.3测试与表征

2.3.1无机纳米二氧化钛溶胶粒径及分布

2.3.2 包覆纳米二氧化钛聚丙烯酸酯透射电镜分析

2.3.3聚合反应的转化率的测定

2.3.4 聚合反应的凝胶率的测定

2.4 结果与讨论

2.4.1无机纳米二氧化钛溶胶粒径分析

2.4.2包覆纳米二氧化钛聚丙烯酸酯形态结构

2.4.3复合粒子分散液制备过程中温度的影响

2.4.4 pH值对复合粒子分散液制备的影响

2.5本章小结

第三章 纳米二氧化钛含量对膜性能的影响

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1实验设备

3.2.2聚丙烯酸酯包覆无机纳米二氧化钛分散液膜的制备

3.2测试与表征

3.2.1 成膜性的测量方法及含固量的测量

3.2.2 拉伸强力及断裂伸长的测定

3.2.3分散液膜吸水性的测定

3.2.4 分散液膜的透光率的测定

3.3结果与讨论

3.3.1 成膜性的影响

3.3.2 拉伸断裂强力与断裂伸长分析

3.3.3吸水性分析

3.3.4透光性分析

3.4本章小结

第四章 复合分散液涂覆织物及对织物性能的影响

4.1引言

4.2复合分散液涂覆织物

4.2.1 实验材料

4.2.2实验设备

4.2.3二氧化钛含量不同的分散液涂覆织物

4.2.4不同涂覆量的分散液涂覆织物

4.3.1织物拉伸强力性能

4.3.2织物的耐干磨性

4.3.3织物的耐湿磨性

4.3.4 织物的透气性

4.4结果与讨论

4.4.1 织物拉伸强力性能

4.4.2 织物的干态摩擦损耗

4.4.3 织物的湿态摩擦损耗

4.4.4 织物的透气性

4.5本章小结

第五章 结论与展望

5.1主要结果与结论

5.2不足与展望

参考文献

攻读硕士期间的研究成果汇总

致谢