纳米改性聚丙烯酸类浆料的研究

摘要

纳米TiO2由于无毒无臭、光催化活性好、紫外线吸收和红外线反射能力强、具有抗菌杀菌、除臭效果等功能，从而在涂料、造纸、陶瓷、化妆品、工业催化剂、抗菌剂、环境保护、航空航天、医药等领域得到了广泛的应用。将纳米TiO2应用于聚丙烯酸类浆料的改性，预期亦可以使浆料获得优良的性能。 目前浆料的研究发展趋势是变性淀粉浆料和新型丙烯酸类浆料，本文主要研究对丙烯酸类浆料的纳米改性。丙烯酸类浆料有着良好的成膜性且浆膜柔软，退浆后易降解，并对环境无污染，是一种有着很好发展前景的浆料。但吸湿、再粘、膜不强韧是以往这类浆料的缺点，使它们上浆时只能以小比例应用。虽然采用多元共聚的方法可以使丙烯酸类浆料在性能上有所改善，但这种改善是非常有限的；而对浆料进行纳米改性，可使其在浆纱性能上有进一步的提升。 纳米TiO2优异性能的发挥很大程度上取决于其粒径的大小，由于纳米TiO2比表面积大、表面活性高且配位严重不足，使其表面呈现出极强的表面活性，极易相互团聚，形成大的团聚体，最终影响产品质量。因此必须对纳米TiO2进行适当的表面改性，降低表面能，提高其与有机介质的相容性。本论文用油酸包覆改性纳米TiO2粉体，将双键引入到纳米粉体表面，使改性好的纳米粉体参与到丙烯酸类浆料的合成中去，并采用红外光谱分析、TEM检测、热失重分析等方法对油酸包覆改性纳米TiO2粉体的效果进行表征。 本文从分子结构的分析和设计入手，确定了丙烯酸、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯四种单体为合成单体，并通过实验的方法确定了最佳工艺参数，包括加料方法，搅拌速度，反应温度及时间，乳化剂和引发剂的选择及用量，将经油酸包覆改性后的纳米TiO2粉末与SDS/OP—10水溶液超声分散30分钟，使其充分混合均匀，使得纳米粉体得到一定程度的分散，参与聚丙烯酸类浆料的合成。选用SDS和OP—10为复合乳化剂，比例为SDS：OP—10=3.4：1，用量为单体总量的4％，选用过硫酸铵为引发剂：用量为单体总量的0.8％。 对不同纳米含量的改性丙烯酸类浆料进行单纱和片纱上浆试验，测试浆料的浆液和浆纱性能指标，并利用TEM电镜观测纳米TiO2粉体在浆膜中的分布情况，进而利用SEM电镜观测浆纱的外貌形态，通过以上分析手段得出结论：当纳米TiO2粉体含量较少时，纳米颗粒在丙烯酸浆膜中分散较为均匀，纳米改性浆料上浆后的浆纱表面比较光洁，浆纱的强力、耐磨性等指标均得到较大的提高，而当纳米含量超过一定值时，改性浆料的各项性能会变差。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 概述

1.1浆料种类

1.1.1淀粉类浆料

1.1.2聚乙烯醇(PVA)浆料

1.1.3丙烯酸类浆料

1.2丙烯酸类浆料的发展应用状况

1.3纳米改性聚丙烯酸类浆料的特点

1.4本课题的研究意义和内容

1.4.1课题研究意义

1.4.2课题研究内容

第二章 聚丙烯酸类浆料合成规律的研究

2.1合成原理

2.1.1丙烯酸类浆料的反应过程

2.1.2丙烯酸类浆料的分子结构

2.1.3自由基聚合方法

2.2合成用助剂的选择

2.2.1乳化剂

2.2.2引发剂

2.3合成工艺参数

2.3.1加料方法

2.3.2反应温度

2.3.3搅拌速度及反应时间

2.3.4引发剂用量的确定

2.3.5乳化剂用量的确定

2.4本章小结

第三章 纳米粉体的分散及表面改性

3.1概述

3.2纳米粉体的分散

3.2.1分散方法

3.2.2化学分散剂的选择与纳米TiO2的分散

3.3纳米粉体的表面改性

3.3.1表面包覆改性

3.3.2化学反应表面改性

3.3.3高能量表面改性

3.4油酸表面改性纳米TiO2粉末

3.4.1油酸与有机体偶联的机理

3.4.2实验药品及仪器

3.4.3实验方法

3.4.4改性效果的测定

3.4.5结果与讨论

3.5本章小结

第四章 改性聚丙酸类浆料的合成及性能研究

4.1实验原材料及设备

4.1.1实验原材料

4.1.2实验设备

4.2纳米改性聚丙烯酸类浆料的合成

4.2.1纳米粉体的分散

4.2.2浆料的合成

4.3纳米改性聚丙烯酸类浆料的性能测试

4.4纳米改性浆料浆纱性能测试

4.4.1上浆方式

4.4.2浆纱性能测试

4.5实验结果与分析

4.5.1 浆纱性能核心指标分析

4.5.2 SEM观察浆纱外观及分析

4.5.3片纱上浆分析

4.6本章小结

第五章 总结与展望

5.1本课题的研究结论

5.2本课题研究展望

参考文献

硕士在读期间发表的学术论文

致谢