隔热功能织物的开发研究

摘要

TiO2是一种附加值很高的功能精细无机材料，为无毒无味的粉体。由于其出色的性能，TiO2被广泛应用于很多领域。在涂料、橡胶、塑料等高分子材料工业及高聚物基复合材料领域中，TiO2占有很重要的地位。目前，在很多涂料配方中都含有TiO2，特别是由于金红石型TiO2对近红外辐射具有高反射、低吸收的性质，所以在红外热反射涂料中，TiO2更是必不可少的组分。本论文主要是针对金红石型TiO2对近红外辐射具有高反射、低吸收的性质展开研究工作的。
　　 本文是以TiO2为主要功能粒子，通过涂层加工的方法将其涂覆到棉织物上制得了隔热性能和物理机械性能均较好的隔热涂层织物。通过对隔热涂料制备过程中TiO2的用量、搅拌分散时间和搅拌速度以及隔热涂层织物涂层加工工艺中涂层厚度、焙烘温度和焙烘时间等因素的分析，优化工艺参数，确定了制备TiO2隔热涂层织物的最佳工艺。
　　 用扫描电镜对PVDF-TiO2高分子膜、PU-TiO2高分子膜和涂层织物的表面形态进行了表征，讨论了TiO2的用量对粒子在棉纤维上的分布状态以及涂层织物的隔热性能和机械性能的影响。实验结果表明，TiO2的含量越多，其在棉纤维上分布越致密，涂层织物的隔热效果越好，撕破强力下降的幅度越大；当TiO2的含量达到一定值后，继续增加含量对涂层织物隔热性能提高的幅度不大。
　　 为了提高TiO2在有机溶剂中的分散性和隔热涂料的稳定性，采用了不同的改性剂对TiO2表面进行了有机化改性处理，筛选出了最佳的有机改性剂；通过工艺条件的优化，确定了TiO2表面有机化处理的最佳工艺；通过对改性后的TiO2进行FIR和TG分析，证实了TiO2表面确实吸附了有机改性剂SDBS。用激光粒度分析仪对改性前后的TiO2进行粒度分布分析，结果表明，改性后的TiO2粒径分布变窄。通过静置观察，由改性后的TiO2制得的隔热涂料稳定性明显提高，静置一周后仍可进行涂层加工。改性后，TiO2在棉织物上分布的更细、更均匀，涂层织物的隔热性能和强力都有所提高。

目录

文摘

英文文摘

声明

学位论文的主要创新点

第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外文献综述

1.2.1 太阳热屏蔽涂料的分类

1.2.2 相关理论基础

1.2.3 国内外研究现状

1.3 选题依据

1.4 本课题研究内容

第二章 PVDF基TiO2隔热涂层织物的研究

2.1 实验部分

2.1.1 材料及药品

2.1.2 实验仪器

2.1.3 隔热涂料的制备

2.1.4 涂层织物的制备

2.2 分析测试及性能表征

2.2.1 隔热性能

2.2.2 扫描电镜分析

2.2.3 断裂强力

2.2.4 撕破强力

2.2.5 白度

2.3 结果与讨论

2.3.1 未涂层织物的隔热性能

2.3.2 TiO2粒径的确定

2.3.3 TiO2涂层织物的形貌及隔热性能

2.3.4 基布材料的选择

2.3.5 棉织物白度对涂层织物隔热性能的影响

2.3.6 TiO2用量对粒子分散及涂层织物性能的影响

2.3.7 搅拌分散时间对涂层织物隔热性能的影响

2.3.8 涂层次数对涂层织物性能的影响

2.3.9 焙烘温度对涂层织物性能的影响

2.3.10 焙烘时间对涂层织物性能的影响

2.3.11 工艺条件的优化

2.3.12 铝膜复合对TiO2涂层织物隔热性能的提高

2.4 本章小结

第三章 PU基TiO2隔热涂层织物的研究

3.1 实验部分

3.1.1 实验材料及药品

3.1.2 隔热涂料的制备

3.1.3 涂层织物的制备

3.2 结果与讨论

3.2.1 TiO2用量对粒子分散及涂层织物性能的影响

3.2.2 搅拌分散时间对涂层织物性能的影响

3.2.3 搅拌速度对涂层织物性能的影响

3.2.4 涂层厚度对涂层织物性能的影响

3.2.5 焙烘温度对涂层织物性能的影响

3.2.6 焙烘时间对涂层织物性能的影响

3.3 本章小结

第四章 复合型填料隔热涂层织物的研究

4.1 实验部分

4.1.1 实验材料及药品

4.1.2 隔热涂料的制备

4.1.3 涂层织物的制备

4.2 结果与讨论

4.2.1 不同填料涂层织物的形貌及性能

4.2.2 不同TiO2/ZnO配比涂层织物的性能

4.2.3 不同TiO2/CaCO3配比涂层织物的性能

4.2.4 TiO2/CoO3涂层织物的隔热性能

4.3 本章小结

第五章 TiO2表面有机改性及其对涂层织物性能的影响

5.1 前言

5.1.1 TiO2表面改性的目的

5.1.2 TiO2的基本结构

5.1.3 TiO2表面改性的方法

5.2 实验原料及仪器

5.2.1 实验原料

5.2.2 实验仪器

5.3 实验部分

5.3.1 TiO2表面有机改性

5.3.2 涂层织物的制备

5.3.3 性能测试

5.4 结果与讨论

5.4.1 改性剂的筛选

5.4.2 改性条件的优化

5.4.3 红外光谱分析

5.4.4 热重分析

5.4.5 粒度分析

5.4.6 涂层织物的性能

5.5 本章小结

第六章 结论

参考文献

攻读硕士期间主要成果

致 谢