可分散性納米TiO2的制備及其對水性聚氨酯的改性研究.pdf

1、納米TiO2無毒、無臭、光催化活性好、紫外線吸收和紅外線反射能力強，并具有殺菌、除臭等功能，在涂料、化妝品、抗菌劑，以及造紙和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。將納米TiO2應(yīng)用于傳統(tǒng)皮革涂飾劑的改性，預(yù)期可以獲得性能優(yōu)良的成品皮革。但納米TiO2比表面積大、表面能高、易相互團(tuán)聚，制約了其在涂料中的應(yīng)用。基于此，我們分別以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和KH-550硅烷偶聯(lián)劑對納米TiO2進(jìn)行原位表面改性，以提高其分散性及與聚合物基體的相容性，

2、并增強聚合物-填料之間的結(jié)合強度；進(jìn)而利用共混方法制備了TiO2/PVP/聚氨酯復(fù)合涂層和TiO2/KH-550/水性聚氨酯復(fù)合涂層，考察了兩種復(fù)合涂層的耐溶劑性、抗紫外線性能、抗磨性能及熱穩(wěn)定性。本論文主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　 1、以TiCl4為原料，利用低溫液相水解制備了金紅石型納米TiO2，以PVP對納米TiO2進(jìn)行原位表面改性，進(jìn)而利用共混方法制備了TiO2/PVP/聚氨酯復(fù)合涂層；采用X射線衍射儀(XRD)、透射

3、電子顯微鏡(TEM)和紅外光譜儀(FI-TR)等表征了改性前后TiO2納米微粒的組成和微結(jié)構(gòu)，并初步測定了聚氨酯涂層的耐溶劑性、抗紫外線性能、抗磨性能及熱穩(wěn)定性。結(jié)果表明，TiO2/PVP在水性聚氨酯皮革涂飾材料中具有良好的分散性；引入TiO2/PVP可以顯著提高聚氨酯涂層的耐溶劑性、抗紫外線性能和抗磨性能。與此同時，TiO2/PVP/聚氨酯復(fù)合涂層的熱穩(wěn)定性優(yōu)于純聚氨酯涂層；當(dāng)TiO2/PVP含量為4％，復(fù)合涂層的紫外吸收最強，摩擦系

4、數(shù)比聚氨酯樹脂涂層的降低21.64％，吸水率降低56.95％，水接觸角從65.2°(添加前)增加到83.8°(添加后)。
　　 2、采用KH-550硅烷偶聯(lián)劑改性納米TiO2，利用共混方法制備了TiO2/KH-550/水性聚氨酯復(fù)合涂層；利用FT-IR分析了硅烷偶聯(lián)劑改性納米TiO2的化學(xué)結(jié)構(gòu)，利用熱分析系統(tǒng)測定了TiO2/KH-550和TiO2/KH-550/水性聚氨酯復(fù)合涂層的熱穩(wěn)定性，并初步測定了TiO2/KH-550/水

5、性聚氨酯復(fù)合涂層的耐水性、抗紫外線性能及抗磨性能。結(jié)果表明，KH-550通過形成化學(xué)鍵而鍵合到納米TiO2表面；引入TiO2/KH-550納米微粒使得水性聚氨酯涂層的耐水性、熱穩(wěn)定性及抗紫外線性能都得到了一定程度的提高。當(dāng)TiO2/KH-550含量達(dá)到3％時，復(fù)合涂層的紫外吸收最強；當(dāng)TiO2/KH-550含量為2％時，復(fù)合涂層的吸水率最低(比純聚氨酯涂層的低39.11％)，水接觸角從61.2°(添加前)增加到82.6°(添加后)。將所