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谈谈柠檬酸纳米TiO_2可制约备与对丙烯酸树脂抗紫外光性能改善

收藏本文 2024-03-10 点赞:26091 浏览:112208 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:丙烯酸树脂因具有一定的光泽度、透明性、耐侯性而被广泛用作汽车面漆,但其在短波紫外光下易老化,耐候性有待进一步提升,纳米TiO2(特别是金红石结构的)具有较好的紫外屏蔽性,可用于丙烯酸树脂的耐老化性改善。本论文采取低温胶溶法和水热法制备出不同晶型的纳米TiO2,经有机改性后分散于丙烯酸树脂中制得纳米TiO2/丙烯酸树脂分散液,然后对其抗紫外光性能进行了探讨。具体工作如下:(1)以TiCl4为钛源,采取低温液相法制得金红石型纳米TiO2,探讨了反应温度、时间、酸度、高温灼烧对产物晶型和形貌的影响。温度对其影响最大,温度低于100℃时生成金红石,随着温度的升高,100℃到150℃范围内有生成锐钛矿的走势,当温度高于180℃,又生成金红石。探讨出较佳的低温制备条件:80℃下晶化72小时,可制得一定结晶性的针状纳米TiO2,通过650℃热处理可进一步提升产物的结晶性。(2)以Ti(OBu)4为钛源,乙酸、硝酸或盐酸为胶溶剂,氯化钠或柠檬酸为晶型制约剂,通过转变水热温度、水热时间、反应物浓度等条件采取水热法制备出金红石、锐钛矿和不同含量比的金红石与锐钛矿的混晶纳米TiO2,探讨了柠檬酸对产物晶型的影响。探讨发现,乙酸或硝酸作胶溶剂生成的是锐钛矿,盐酸则利于金红石的生成,决定产物晶型的关键因素是酸中的阴离子而不是氢离子。但当盐酸溶液中添加了少量柠檬酸时,柠檬酸能与Ti(Ⅳ)形成络合物,以而阻碍了高结晶度物相金红石的形成。190-C时,随着水热时间的延长,柠檬酸可受热分解,与Ti(Ⅳ)的络合状态消失,使得部分产物最终由锐钛矿转化为热稳定性强的金红石。另外,可通过水热时间、柠檬酸或盐酸的加入量等条件的转变来制得不同含量比的金红石与锐钛矿的混晶。(3)将不同晶型、不同条件和策略下制得的纳米TiO2用KH570、油酸、油胺和SDBS等改性剂对其进行有机改性比较,然后经超声分散于丙烯酸树脂中制得纳米TiO2/丙烯酸树脂分散液,对其抗紫外性能进行探讨。金红石对紫外光的吸收波长范围比锐钛矿无定形、混晶对紫外光的吸收波长范围广;当金红石型纳米TiO2的添加量为0.9%时,能将350nm以下的紫外光完全屏蔽掉,且在可见光区550nm处的透过率大于63%。通过180℃下水热法制得的金红石型纳米TiO2的紫外屏蔽性能比经低温水解-灼烧制得的样品的紫外屏蔽性能要好,也远比市售样品的性能好。关键词:纳米TiO_2论文低温胶溶论文水热论文柠檬酸论文紫外屏蔽论文

    摘要5-6

    Abstract6-11

    第一章 绪论11-28

    1.1 涂层的老化机理及耐老化性能的改善11-14

    1.1.1 涂层的老化机理概述11-13

    1.1.2 聚合物耐老化性能的改善探讨13-14

    1.2 纳米材料概述14-21

    1.2.1 纳米材料的性质及在涂料中的运用14-15

    1.2.2 纳米二氧化钛的结构、性质及运用15-17

    1.2.3 纳米二氧化钛的制备17-21

    1.2.3.1 沉淀法17-18

    1.2.3.2 溶胶-凝胶法18

    1.2.3.3 微乳液法18-19

    1.2.3.4 水热法19-20

    1.2.3.5 胶溶法20

    1.2.3.6 低温液相制备法20-21

    1.3 纳米二氧化钛的改性21-26

    1.3.1 纳米二氧化钛的表面无机改性22-23

    1.3.2 纳米二氧化钛的表面有机改性23-26

    1.3.2.1 偶联剂法24

    1.3.2.2 表面活性剂法24-26

    1.3.2.3 聚合物包覆法26

    1.4 本论文探讨的内容26-28

    第二章 低温胶溶法制备纳米TiO_228-39

    2.1 引言28-29

    2.2 实验部分29-31

    2.2.1 实验药品和实验仪器29

    2.2.2 实验内容29-30

    2.2.3 测试及表征策略30-31

    2.2.3.1 X-射线(XRD)晶相浅析和晶粒尺寸的计算30

    2.2.3.2 透射电镜(TEM)30-31

    2.3 结果与讨论31-38

    2.3.1 晶化温度对产物晶型和形貌的影响31-33

    2.3.2 反应时间对产物晶型和形貌的影响33-35

    2.3.3 高温灼烧对产物晶型和形貌的影响35-36

    2.3.4硝酸加入量对产物晶型和形貌的影响36-38

    2.4 本章小结38-39

    第三章 纳米TiO_2的水热制备39-61

    3.1 引言39-40

    3.2 实验部分40-42

    3.2.1 实验药品和实验仪器40-41

    3.2.2 实验内容41

    3.2.3 测试及表征41-42

    3.2.3.1 X-射线(XRD)晶相浅析和晶粒尺寸的计算41-42

    3.2.3.2 透射电镜(TEM)42

    3.3 结果与讨论42-59

    3.3.1 胶溶剂种类对产物晶型和形貌的影响42-44

    3.3.2 盐酸作胶溶剂时,水热温度对产物晶型和形貌的影响44-46

    3.3.3 盐酸的用量对产物晶型和形貌的影响46-49

    3.3.4 柠檬酸有着下,水热温度对产物晶型和形貌的影响49-51

    3.3.5 柠檬酸有着下,水热时间对产物晶型和形貌的影响51-54

    3.3.6 柠檬酸的加入量对产物晶型和形貌的影响54-55

    3.3.7 柠檬酸有着下,盐酸加入量对产物晶型和形貌的影响55-57

    3.3.8 柠檬酸有着下,钛酸四丁酯的浓度对产物晶型和形貌的影响57-58

    3.3.9 柠檬酸对产物晶型的影响机理58-59

    3.4 本章结论59-61

    第四章 纳米TiO_2/丙烯酸树脂分散液的制备及紫外屏蔽性能探讨61-76

    4.1 引言61

    4.2 实验部分61-64

    4.2.1 实验药品和实验仪器61-62

    4.2.2 实验内容62-63

    4.2.2.1 无定形纳米二氧化钛粉体的制备62

    4.2.2.2 纳米二氧化钛粉体的有机改性62-63

    4.2.2.3 纳米TiO_2/丙烯酸树脂分散液的制备63

    4.2.3 测试及表征策略63-64

    4.2.3.1 改性纳米TiO_2粉体的亲水亲油性测试63

    4.2.3.2 改性纳米TiO_2在有机溶剂中的沉降性测试63

    4.2.3.3 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)63-64

    4.3 结果与讨论64-74

    4.3.1 有机改性剂的选择64-66

    4.3.2 有机溶剂的选择66

    4.3.3 纳米TiO_2的紫外屏蔽性能探讨66-74

    4.3.3.1 纳米TiO_2含量对紫外屏蔽性能的影响66-67

    4.3.3.2 纳米TiO_2晶型对紫外屏蔽性能的影响67-69

    4.3.3.3 纳米TiO_2晶相组成对紫外屏蔽性能的影响69-71

    4.3.3.4 金红石型纳米TiO_2的制备温度对紫外屏蔽性能的影响71-72

    4.3.3.5 不同制备策略制得的金红石型纳米TiO_2的紫外屏蔽性能比较72-73

    4.3.3.6 自制的与市售的金红石型纳米TiO_2的紫外屏蔽性能比较73-74

    4.4 本章结论74-76

    总结76-78

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