纳米TiO_2_苯丙复合乳液的性能研究_周向东
TiO2复合乳液的研究的开题报告
双原位无皂合成聚丙烯酸酯/TiO2复合乳液的研究的开题报告一、研究背景和意义随着环境污染日益严重，人们对于高效、环保的材料需求越来越迫切。
而复合材料的应用，可以通过改变材料的性能，实现对材料的优化，达到环保省能的目的。
聚丙烯酸酯是一种常见的合成树脂，在塑料工业、建筑材料、化妆品等领域被广泛应用。
而TiO2因其良好的光催化性能和稳定性，被广泛应用于太阳能电池、催化剂、防紫外线、自洁等方面。
因此，将聚丙烯酸酯与TiO2复合，可以兼顾两者的优点，使得复合材料具备更加优异的性能。
双原位无皂合成聚丙烯酸酯是一种较新的聚合方法，在合成过程中无需添加表面活性剂，可以避免表面活性剂的污染，并且还可以控制聚合物的分子结构。
因此，本研究将采用双原位无皂合成聚丙烯酸酯的方法，与TiO2进行复合，制备出具有优异性能的复合材料。
二、研究内容和方法本研究旨在制备出双原位无皂合成聚丙烯酸酯/TiO2复合乳液，在复合过程中，通过改变TiO2的种类、用量和添加方式等参数，探究不同条件对于复合材料性能的影响。
并使用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电镜、热重分析仪、紫外-可见光谱仪等对样品进行表征。
具体实验方法如下：1. 制备双原位无皂合成聚丙烯酸酯按一定的摩尔比例混合丙烯酸酯、苯乙烯、二氯甲烷和过氧化苯甲酰，放入反应釜中进行聚合反应，得到双原位无皂合成聚丙烯酸酯。
2. 制备聚丙烯酸酯/TiO2复合乳液在聚合过程中，加入不同种类、用量和添加方式的TiO2，得到聚丙烯酸酯/TiO2复合乳液。
3. 表征复合材料性能使用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电镜、热重分析仪、紫外-可见光谱仪等对样品进行表征。
三、研究预期结果预计制备出具有优良性能的双原位无皂合成聚丙烯酸酯/TiO2复合乳液，并通过表征分析其性能，研究不同条件对复合材料性能的影响。
四、结论本研究可为实现高效、环保的材料应用提供一种新的思路和方法，同时为复合材料的应用提供一种新的选择和方向。
211009373_纳米TiO2
Qiye Keji Yu Fazhan0引言随着我国改革开放进程的不断推进，我国公路发展迅速，截至2021年底，全国公路里程数共计528.07万千米，公路密度55.01千米/百平方千米。
公路养护里程525.16万千米，占公路总里程比重为99.4%[1]。
目前公路修筑的重要工作是延长道路的使用年限。
乳化沥青具有较好的流动性，乳化沥青能够提高与沥青结合料之间的黏附性，可以减少沥青的使用量，节省成本[2，3]。
改性乳化沥青是在乳化沥青中加入改性剂得到的，乳化沥青不管是在高温还是低温的环境中都有优良的温度稳定性，同时乳化沥青的冷态施工处理，受季节影响较小[4]，因此即便延长施工季节，也能够减少沥青在摊铺、拌合及使用中释放有害气体，减少对环境和人身健康的威胁。
现在改性乳化沥青通常广泛地应用于微表处、黏结层等领域，具有较大的开发应用价值。
1原材料本试验采用郑州市郑发市政有限公司提供的70号沥青，根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTGE 20—2011）[5]，分别测试70号基质沥青3大指标，如表1所示。
乳化剂选择阳离子乳化剂BH-MK ，破乳速度为慢裂型，活性物含量90%，最适pH 值为2.5-3）。
TiO 2和SBR 胶乳作为一种复合改性剂。
本文所用的SBR 阳离子丁苯胶乳，有效含量为60%。
TiO 2作为改性剂掺入到基质沥青后，经过剪切后得到的改性沥青的针入度有一定的改善，相反软化点和延度有一定程度的降低，但各项指标均达到规范要求[6]。
掺加纳米TiO 2改性沥青指标见表2，无水CaCl 2（强酸弱碱盐）来改善阳离子乳化沥青的质量，pH 值调节剂选择盐酸。
2改性乳化沥青的制备流程本文选择先乳化后改性的制备方式，先将阳离子乳化剂与沥青经过乳化作用制得乳化沥青，然后再将SBR 胶乳、TiO 2加入乳化沥青溶液中，然后制备得到复合改性乳化沥青。
2.1正交试验设计正交试验是用全面试验中具有代表性的部分试验，有效地降低试验工作量，还能够分析不同因素对试验的影响。
纳米TiO2／PSB复合乳液的制备与性能研究
温度 、 单体酣 比等对 ＴＯ ／ Ｓ ｉ Ｐ Ｂ复合乳液性能的影响 。确立 了适宜的 聚合工艺条件 ： 纳米 ¨０ 、 化剂用量分 别为总质 乳
量 的 ０ ５ 和 ３５ ， 解 质 和 引 发 剂 Ｊ 量 为 体 质 量 的 ０４ ， ．％ ．％ 电 ｝ ｊ ． ％ 聚合 温 度 和 时 间 分 别 为 ６ ４℃ 和 ３ ５ｈ 可 制 备 出 高 固 ． ，
Ｔ ＥＭ ． Ｔｈ ａ ｔｒ ｈ ｔａ ｆ ｃ ｈ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｆ Ｔ Ｏ２ ＰＳ ｃ ｍｐｏ ｉｅ ｌｔｘ ｗｅ ｅ ｉ ｖ ｓｉａｅ ｅ ｆｃ ｏｓ ｔａ ｆｅ ｔｔ ｅ ｐ ｒｏ ｍ ｎ ｅ ｏ ｉ ／ Ｂ ｏ ｓｔ ａ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ ｔｄ， ｓ ｃ ｓ ｔ ｅ ｇ ｕ ｈ ａ ｈ ｃ ｎ ｅ ｔｏ ｎ ～ Ｔｉ ｏ ｔｎ ｆ ｎａ ｏ Ｏ２， ｅ ｌｉ ｅ ， ｅｅ ｔｏｙ ｅ， ｉ ｉ ａｏ ａ ｄ ｈ ｃ ｅ ｅ ， ｐ ｌｍ ｅ ｉａ ｉｎ ｅ ｐ ｒ ｔ ｒ ａ ｄ ｍｕ ｓｆ ｒ ｉ ｌ ｃｒ ｌ ｔ ｎｔ ｔｒ ｎ ｔ ｉ ｋ ｎ ｒ ｉ ｏ ｙ ｒｚ ｔ ｔｍ ｅ ａｕ ｅ ｎ ｏ ｔ ｅ，ｔ ｅ ｐ ｏ ｏ ｔｏ ｏ ｎ ｎ ｍｅ ． Ｔｈ ｐ ｉ ｌ ｏｙ ｒｚ ｔｏ ｏ ｉｉｎ ｒ ｓａ ｌｓ ｅ ｉ ｍ ｈ ｒ ｐ ｒｉ ｎ ｆ Ｉｏ ｏ ｒ ｅ ｏ ｔｍａ ｐ ｌ ｍｅ ｉａｉｎ ｃ ｎｄｔｏ ｓ ｗｅ ｅ ｅ ｔｂ ｉｈ ｄ： ｔ ｅ ｃ ｎｅ ｔ ｆ ｈ ｏ ｔｎ ｏ ｎ ｎ — Ｔ Ｏ２ ｍｕ ｓｆｅ ，ｅｅ ｔｏ） ｅ，ｉ ｉ ａ ｏ ｒ ５％ ，３． ａｏ ｉ ，ｅ ｌｉ ｒ ｌ ｅｒ １ ｉ ｔ ｎ ｔ ｔｒｗｅ ｅ０． ｉ ５％ ，０． ４％ ａ ｄ ０． ｎ ４％ ｒ ｓ ｃ ｉｅ），ａ ｄ ｐ ｌ — ｅ ｐｅ ｔｖ １ ， ｎ ｏ ｙ
油田管道用纳米TiO_2改性防腐涂料的研究
（） ３ 涂层耐 冲击性 测定 （ Ｂ Ｔ １ ３ Ｇ ／ ７ ２—１９ ） ９ ３
解旭东 ， ： 田管道用纳米 ＴＯ 改性 防腐涂 料的研究 等 油 ｉ：
２ ７
方法 ．
断裂 ．同时 ， 米 ＴＯ 纳 ｉ 表 面 能较 高 ， 与环 氧 树 脂 大
分子之 间产生 交联 ， 形成 致 密 的网络 结构 ， 同样抑 制 了裂 纹 的增 长 ， 于是 ， 膜 被 显 著地 增 韧 、 强 ．另 涂 增 外， 纳米 ＴＯ 是 刚 性 粒 子 ， 的加 入 可 以增 加环 氧 ｉ 它
结垢 ， 出现 管道局 部穿 孔 、 泡 、 起 开裂 等现 象 ， 已成为 困扰油 、 正常开 采 和 输送 的 “ 症 ” ．多 年来 国 气 顽 …
在 涂料 中 的应用 可 分为 两 种情 况 Ｍ ： 一是 纳 米 粒子 Ｊ
在 传统 有机 涂料 中分散 后 形 成 的 纳米 复合 涂 料 ； 二 是 完全 由纳 米粒 子组成 的纳 米涂层 材 料 ． 一种 纳 第
圆滚线 划 痕 范 围 内 的 涂 层 完 整 程 度 评 定 ， 级 表 以
示 ．
有 限公 司出 品 的 Ｑ Ｊ型漆 膜 冲 击 器 测 定 涂 膜 的耐 Ｃ 冲击性 ．以 固定 质量 的重锤 落于试 板 上而不 引起 涂 层 破坏 的最大 高 度 （ ｍ） ｃ 表示 的涂 层 耐 冲击 性 试验
在 高 速搅 拌 机 中将 填料 分 散 于 水 中 ， 拌后 过 搅
划圈仪 测定法 ．采用郑 州 申科化 验仪 器有 限公
司 出品 的 Ｑ Ｚ Ⅱ型漆膜 附着 力试验 仪对 涂层 附着 Ｆ一
滤 ．依 次加入 苯 丙乳 液 和 助 剂 ， 砂 磨 、 漆 ， 得 经 调 制 原始涂 料 ． 料配 方如 表 ２所 示 ． 涂
核壳结构纳米TiO2／丁苯复合乳液制备研究
【 收稿 日期 ］０ ０ ０ ～ ０ ２ １— ７ ３
［ 基金项 目Ｊ 福建省科技厅资助省属高校基金项 目（ ０ ８ ５４ ） ２０ Ｆ ０ ８ ［ 作者简介 ］ 杨磊 ， ， 男 讲师 ， 研究方向：功能高分子材料 。
Ｃ
第 ９期
０
【 ｌ
＿ ）
丁 苯橡 胶 （ Ｂ 是 消 费 量 最 大 的通 用 合 成橡 胶 Ｓ Ｒ） 产 品。而 丁 苯 胶 乳 的产 量 和 消 耗 量 在 Ｓ Ｒ中 均 占首 Ｂ 位， 因其不 仅 具有 可 比拟 天然 橡胶 的物理 、 加工 及制
１ 实验 部 分
１１ 原材 料与 仪器 ． １１ 豫 精 ．． １
ｃ － － － ２ Ｈ２ Ｈ Ｓ（Ｈ３ Ｈ２Ｃ Ｃ Ｏ ＣＨ Ｃ Ｃ ２ｉ Ｏ ） ３
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ｃ Ｃ ｃＣ ： ： ＨＣ ＨＨ … ２ Ｈ ＿ ２２ ： … ：
一
２ 结 果 与 讨 论
Ｏ： ’ ２． 核 壳结构 纳米 Ｔｉ ／丁苯 复合 乳液粒 子 结构分 析 １
取 １．０ｇ 燥 的纳 米 ＴＯ ， 入 盛 有 ３ ０ｍＬ ００ 干 ｉ２ 装 ０ Ｚ．
改 性 纳 米 ＴＯ ， 以此 为 “ ” 采 用 半 连 续 种 子 乳 ｉ： 再 核 ， 液 聚 合 方 法 ，合成 新 型 纳 米 ＴＯ ／Ｓ 核 一 ” 构 ｉ Ｂ“ Ｐ 壳 结 复 合乳 液 ， 以期 改善 丁苯 乳 液性 能 ， 其应 用 提供 理 为
论 依据 。
甲苯 的烧瓶 中 ， 超声 分散 ０ ， ． ｈ 通氮气保护 ， ５ 加入 ３ ０ ． ０ｇ Ｋ ５ ０ 在 二 甲苯 回流 温度 下 回流 ４ｈ Ｈ一 ７ ， ，降温 、 减压
纳米TiO_2在涂料中的应用及发展
１．１ 光催化反应机理 光催化降解是一门新兴的科学技术，目前在光
催化降解领域里应用的多为 Ｎ 型半导体材料，如 ＴｉＯ２、ＺｎＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＷＯ３、ＣｄＳ 等。其中 ＴｉＯ２ 以其活性高、热稳定性好、持续性长、价格便宜、对 人体无害等特点，已成为最受重视的一种光催化材
料［３］。纳米 ＴｉＯ２ 是一种新型的 Ｎ 型半导体材料，其 能带结构由低能价带和高能导带构成，价带和导带 之间存在禁带，禁带宽度称为带隙能。金红石型 ＴｉＯ２ 的禁带宽度为 ３．０ ｅＶ，锐钛型 ＴｉＯ２的禁带宽度 为 ３．２ ｅ Ｖ［４］。锐钛型ＴｉＯ２ 的带隙能相当于３８７．５ ｎｍ 的光子的能量，当其受到波长小于 ３８７．５ ｎｍ 的光照 射时，价带的电子就会被激发到导带上，从而分别 在价带和导带上产生高活性的空穴（ｈ＋）和电子（ｅ－） 。 空穴（ｈ＋）和电子（ｅ－）与吸附在 ＴｉＯ２ 表面的 Ｏ２、Ｈ２Ｏ 等 发生一系列反应：
化学建材 ２００６ 年 第 ２２ 卷 第 １ 期
将这种具有紫外射线吸收能力的纳米 ＴｉＯ２ 微粒复合 到油漆、涂料中，可制出多种多样的新型纳米技术 改性产品［１８］。
由于涂料基料用的高分子树脂在受到太阳中紫 外线的长期照射时会导致分子链的降解，影响涂膜 的物理性能和耐候性。因此在涂料工业中，常借助 于紫外光吸收剂来屏蔽太阳光中的紫外线，以达到 提高漆膜耐老化性能的目的。传统的紫外光吸收剂 主要为有机物，但是有机紫外光吸收剂的寿命短且 有毒，而纳米 ＴｉＯ２ 粒子是一种稳定而无毒的紫外光 吸收剂。如将纳米 ＴｉＯ２ 加入到环氧树脂涂料中作为 紫外线吸收剂，可防止物质分子链因紫外光长期照 射而导致链的裂解，从而弥补其耐候性差的缺点， 可显著提高其耐老化性能。Ｐ． Ｓｔａｍａｔａｋｉｓ［１９］通过计算 机模拟，分析得出屏蔽 ３５０ ｎｍ 紫外线的最适宜的纳 米 ＴｉＯ２ 的粒径为 ０．０８ ｍ，而对 ３００ ｎｍ 紫外线的最 适宜粒径为 ０．０３￣０．０６ ｍ。利用纳米ＴｉＯ２的紫外屏 蔽功能，使其在木器涂料、建筑涂料以及其它高档 涂料方面正得到越来越广泛的应用［２０］。例如在清漆 中含有 ０．５％￣４％ 的纳米 ＴｉＯ２ 就能防止木材受光照而 发黑；在建筑外墙涂料中添加适量的纳米 ＴｉＯ２，可 将乳胶漆的耐候性提高到一个新的等级。阳露波［２１］ 将经过无机 － 有机包膜改性的金红石型纳米 ＴｉＯ２ 添 加到涂料中，结果表明，当金红石型纳米 ＴｉＯ２ 添加 量在 １．０％￣３．０％ 时，涂料的附着力由 ５ 级变为 １ 级， 柔韧性由 ５ ｍｍ 提高到 １ｍｍ，抗冲击性由 ２０ ｋｇ／ｃｍ２ 提高到６０ ｋｇ／ｃｍ ２ ，抗老化时间由５００ ｈ 提高到２０００ ｈ。 粉末涂料的耐候性差、易粉化，很大程度上限制了 其实际的使用范围。郭刚［２２］等将表面经过硅烷偶联 剂处理的金红石型纳米 ＴｉＯ２ 用于改性聚酯 ／ 异氰脲 酸二缩水甘油酯粉末涂料，结果表明，纳米 ＴｉＯ２ 改 性粉末涂料的附着力、抗冲击能力得到提高，同时 涂层的抗紫外老化性能得到大幅度提高。 ３ 纳米ＴｉＯ 的随角异色光学效应
纳米二氧化钛／聚丙烯酸酯复合乳液的研究进展
纳米二氧化钛／聚丙烯酸酯复合乳液的研究进展对纳米二氧化钛/聚丙烯酸酯复合乳液的制备方法进行了综述，并对其存在的问题和未来的发展前景进行了展望。
标签：纳米二氧化钛；聚丙烯酸酯；复合乳液；研究进展1 前言聚丙烯酸酯乳液具有良好的成膜性、透明性和耐候性以及优良的力学性能，可用作涂料、胶粘剂、油墨等[1]。
但是聚丙烯酸酯乳胶膜高温发黏、低温变脆、硬度和耐水性较差等缺陷，一定程度上限制了其应用。
通过在聚丙烯酸酯乳液中引入无机纳米二氧化钛（n-TiO2），制备纳米TiO2/聚丙烯酸酯复合乳液，可有效提高聚丙烯酸酯乳胶膜的耐热性、耐水性、力学性能等。
由于纳米二氧化钛的表面能高，与聚丙烯酸酯的相容性差，难以分散，从而影响聚丙烯酸酯乳液性能及乳胶膜性能的提高。
国内外研究者通过多种方法来制备n-TiO2/聚丙烯酸酯复合乳液，以期获得具有优良性能的复合乳液，并已取得了较大进展。
按照在制备过程中有无化学反应发生，可将n-TiO2/聚丙烯酸酯复合乳液的制备方法分为物理法和化学法，而化学法又可细分为原位分散聚合法、溶胶-凝胶法和溶胶-原位聚合法。
本文主要针对近年来n-TiO2/聚丙烯酸酯复合乳液的制备方法进行了综述。
2 物理法物理法，即机械共混法，主要是通过搅拌、研磨和震荡等物理方法，将n-TiO2分散于聚丙烯酸酯乳液中的方法。
直接将n-TiO2分散到聚丙烯酸酯乳液中，容易发生团聚，通常需要外加助剂或偶联剂对其进行表面改性，才能获得较好的效果。
王全杰等[2]在n-TiO2颗粒分散液中加入适量的六偏磷酸钠作分散剂，再与丙烯酸甲酯乳液共混，制备了n-TiO2/聚丙烯酸酯复合乳液。
研究发现，n-TiO2并未发生团聚，且n-TiO2颗粒与聚丙烯酸酯乳胶粒之间存在一定程度的结合，并稳定分布于胶乳粒之间。
张旭昀等[3]将硅烷偶联剂改性后的纳米TiO2悬浮液加入到聚苯乙烯/丙烯酸酯乳液中，配以各种助剂，制备出n-TiO2/苯丙复合水性涂料。
纳米TiO_2复合涂料的研制及其降解空气中甲醛的研究
离 心 稳 定性
室 温保 存
３ ２ １ 空 气 试 验 舱 的 制 备 依 据 《 内空 气 净 化 ．． 室
第 １ ２期
张绍原等 ： 纳米 ＴＯ ｉ 复合涂 料的研制 及其降解 空气 中甲醛的研究
６ ５
产 品净化 效果 测定 方 法 （ Ｂ Ｔ２ ６ —０ ６ 》 备 空 Ｑ ／ ７ １ ０ ） 制 ２ 气试 验舱 。在 Ｂ舱 两 角 落装 两 盏 白炽 灯 ， 关 在舱 开 外 。整个 实验 过程 中严 格 控制 环 境 温 度 和 湿度 ， 实 验 温度控 制在 （ ３４ ）℃ ， 度 （ ０４５ ％ 。 ２ ２ － 湿 ５ ） － ３ ２ ２ 实 验舱 的 预处 理 和 污 染 源 的准 备 保 持 制 ．． 作 完成 的试 验 舱 清 洁 干净 ， 门 开启 放 置３ 后 开 舱 ０ｄ
较 强 的光 催 化 降 解 室 内空 气 中 甲醛 的 能 力 ， 具有 良好 的市 场 前 景 。 关键 词 ： 米 ＴＯ ； 纳 ｉ ２ 纳米 硅 丙 复 合 涂 料 ； 甲醛 净 化 中 图分 类 号 ：Ｑ ３ Ｔ ６３ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ８—３０ ２ １ ）２— ０ ３— ３ １０ ７７（０ １ １ ０ ６ ０
４ ０ ） 透射 电子显 微镜 （Ｅ １ ０ Ｅ 。 ．０ ； Ｊ Ｍ一２ ０ Ｘ）
２ ２ 纳 米 Ｔ Ｏ，原 位 聚 合 种 子 乳 液 的 制 备 ． ｉ
等 优势 。传 统上 长期被 溶剂 性涂 料 占领 的市场 正逐 渐 被开 发 出的新 型水 性纳米 涂料 所取 代 。本文 研制 了纳米 ＴＯ ｉ 复 合涂 料 ， 对其 对 室 内空气 中 甲醛 的 并 光 催化 降解 能力进 行研 究 。
用于合成纳米苯丙乳液的纳米TiO_2表面改性及表征_英文_
Surface modif ication and characterization of nanometerTiO2for nanometer styrene2acrylate emulsion polymerization3 S HAO Qian1,2,WA N G Cheng2guo1,ZHU Yun2f eng2,GE Sheng2song2(1.College of Material Science and Engineering,Shandong U niversity,Ji’nan250061,China;2.College of Chemical and Environmental Engineering,Shandong U niversity of Science and Technology,Ji’nan250031,China) Abstract:A process for modification of nanometer TiO2by silane coupling agent was studied.The structure and the dispersibility of modified TiO2were investigated by FTIR and TEM.The results showed that a chemical coupling reaction could take place be2 tween the coupling agent and TiO2surface.As a result,the coupling agent was absorbed chemically on the surface of nanometer TiO2to improve its dispersibility and stability in organics.Nanometer TiO2/styrene2acrylate composite emulsion was prepared by in2situ polymerization with modified TiO2.The TEM photograph indicated that the composite exhibited a core2shell structure with nanometer TiO2as core and organic polymer as shell.The properties of composite emulsion were determined:water resist2 ance of coating film of latex was120h;hardness of coating film of latex was H grade,which was obviously superior to normal styrene2acrylate emulsion without nano2particles.Furthermore,this kind of nano2emulsion also owns perfect antibacterial char2 acteristic.It could be used to prepare nanometer waterborne coatings. K ey w ords:nanometer TiO2;surface modification;silane coupling agent;in2situ polymerization;styrene2acrylate emulsion C LC number:TQ630.4 Document code:A Article ID:100129731(2006)04206422041 IntroductionDue to it s advantages of higher exterior durability,low dirt retention and low p roduction co st,styrene2ac2 rylate emulsion has already got t he extensive application in waterborne coatings.Nano2TiO2is a extremely im2 portant kind of inorganic nanometer materials,moreover,a steady nonpoisonous ult raviolet absorbent,and shows excellent p hotocatalyst.When nano2TiO2is compounded wit h styrene2acrylate emulsion,t he composite can degrade organic contaminant s;kill bacteria under t he condition of illumination.Applied in coatings,it can give t he coatings environmental protection f unction[1].At present,applied in waterborne resin and water paint, nanometer materials were mo stly dispersed or blended p hysically[2～6],wit h such shortcomings as dispersing un2 evenly,aggregation,storing unstably,etc,and can’t give f ull play to t heir p hysical and chemical characteristics. Alt hough t here has been report about nano2TiO2/silicone modified acrylate composite emulsion obtained by in2 sit u polymerization[1],systemic research about nano2TiO2/styrene2acrylate composite emulsion obtained by in2 sit u polymerization is ext remely rare.In t his paper,nano2TiO2was modified first by silane coupling agent wit h active f unctional gro up.Not only t he lipop hilicity and dispersibility in organics of nano2TiO2was improved,but also t he active f unctional group was bonded on it s surface.Subsequently,in t he process of emulsion co-poly2 merization,t he nano2styrene2acrylate compo site emulsion wit h five unit s was prepared by grafting polymer on t he surface of nano2TiO2particles which po ssessed a core2shell st ruct ure wit h nano2TiO2as core and organic pol2 ymer as shell.It could supply steady nano2TiO2composite emulsion for preparing waterborne coatings wit h per2 fect antibacterial characteristic and high quality.2 Experimental2.1 Surface treatment of nano2TiO2A certain amount of silane coupling agent,dimet hylbenzene,nano2TiO2was added into t he beaker,after being dispersed enough by FL U KO high2shear dispersing emulsifiers(Fluko Equip ment Shanghai Co,Lt d.), t he co mpound was transferred into a t hree2necked round botto m flask,stirred at reflux temperat ure of dimet hyl2 benzene for2h under nitrogen at mosp here and t hen directly filtered wit h vacuum filter.The prepared powder was washed wit h acetone for several times and vacuum dried for use.3R eceived d ate:2005204228 Modif ied d ate:2005207210 Corresponding author:SHAO Qian Biography:SHAO Q ian (1964-),female,doctor,professor,now is maimly engaged in the research of polymer materials.2.2 Characterization of the surface modif ication results of nano 2TiO 2F TIR spect ra (Nicolet.710)of modified nano 2TiO 2were recorded and compared to t hat of nano 2TiO 2.Par 2ticle morp hology and dispersibility were investigated by TEM (Hitachi H 2800)wit h an acceleration voltage of 150kV.2.3 Synthesis of nano 2TiO 2/styrene 2acrylate latexesnano 2TiO 2/five 2unit styrene 2acrylate composite emulsion was prepared by in 2sit u polymerization.An appro 2priate percentage of modified nano 2TiO 2particles were dispersed in t he mixt ure of five kinds of monomers con 2taining styrene ,butyl acrylate ,acrylic acid ,acrylonit rile and met hyl met hacrylate.Then deionized water ,buff 2er (Na HCO 3),part of initiator (ammonium peroxydisulfate ),chain t ransfer agent (n 2Dodecant hiol ),and com 2pound emulsifier (SDS as anionic ,O P as nonionic emulsifier )were added orderly into a 250ml four 2necked round bottom flask equipped wit h a mechanical stirrer ,addition f unnel ,t hermometer ,and a reflux condenser.Successively ,t he mixt ure was stirred for 200min after temperat ure was raised up to 85℃,monomer ,nano 2par 2ticles ,and surplus initiator were added into flask simultaneity by t he means of controlling adding speed.After feeding monomer was completed ,continuously ,t he mixt ure was stirred for additional 140min so as to total ex 2perimental time amo unting to 6h.Then stopped heating ,after temperat ure decreased to 40,adjusted p H in t he range of 7～9.Finally ,nano 2TiO 2/styrene 2acrylate latexes were obtained t hrough filter screen wit h 200mesh.2.4 Measurements of propertiesHardness and water resistance of coating film of latex were measured referring to G B6739286,G B1733293,solid content and f ungus resistance of latex were measured referring to G B1725279and G B1597922002respec 2tively ,visco sity was measured by using painting 24viscometer.3 R esults and discussion3.1 Choosing of silane coupling agentsIn t his paper ,four kinds of silane coupling agent wit h different f unctional group s were tested to investigate t he effect s of modifying nano 2TiO 2.The four kinds of silane coupling agent were WD 210[C n H 2n +1Si (OCH 3)3,n =7～17],WD 220[C H 2=CHSi (OC 2H 5)3],WD 270[C H 2=C (C H 3)COOC H 2C H 2C H 2Si (OC H 3)3]and WD 2921[C H 3Si (OC H 3)3]respectively.All of t hem were p repared by Wuhan U niversity Chemical &New Material Co.Lt d.The result s of experiment s showed t hat t he effect of nano 2TiO 2enwrapped by WD 220was t he best because of t he best water resistance and t he highest hardness of coating film of nanometer styrene 2acrylate latex in which nano 2TiO 2particles were dispersed mo st evenly.Therefore ,WD 220,a silane coupling agent ,was cho sen as t he modifier of nano 2TiO 2in t his paper.3.2 Characterization of the surface modif ication results of nano 2TiO 23.2.1 Fourier t ransform infrared (F TIR )analysisThe modified nano 2TiO 2particles were extracted wit h chloroform for 24h ,dried under a high vacuum suc 2cessively ,characterized by F TIR spect roscopy at last.Fig 1shows t he F TIR spectra of (a )nano 2TiO 2and (b )modified nano 2TiO 2in t he range of 4000～500cm -1.Fig 1F TIR spect ra of nano 2TiO 2 Compared to unmodified nano 2TiO 2,t he F TIR spectrum of modified nano 2TiO 2shows vibration ab 2sorption bands at around 3061.66,968.74,1277.41and 1050.48cm -1,which were due to =C H 2st retc 2hing mode ,=C H 2out of plane wagging mode ,Si —C H out of plane wagging mode and Si —O —C st retc 2hing mode respectively.These bands corresponding to characteristic absorption bands of silane coupling agent indicate t he existence of chemical bonds be 2tween nano 2TiO 2particles and modifier.Po ssiblemechanism is as follows : As shown in t he above equation ,—C H =C H 2as t he active f unctional group of silane coupling agent (WD 220)can react wit h t he unsat urated linkage of monomer ,so t hat polymer can be grafted on t he surface of nano 2TiO 2particles.3.2.2 Transmission elect ron microscope (TEM )imagesA small amount of nano 2TiO 2was dispersed in cyclohexane via ultraso nic.The suspension was t hen taken onto copper grids for TEM measurement.Fig 2illustrates t he TEM images of (a )nano 2TiO 2and (b )modified nano 2TiO 2.The TEM images indicate t hat nano 2TiO 2wit hout surface modification aggregated badly ,however ,modified nano 2TiO 2can be dispersed very well in organic solvent.This can be t hought t hat modifier absorbed chemically on t he surface of nanometer TiO 2could not only p revent nanoparticles f rom aggregating ,but also im 2prove consistency wit h surrounding medium.As a result ,modified TiO 2could be dispersed steadily inorganics.Fig 2TEM images of nano 2TiO 2in cyclohexane before modifying after modifing3.3 Characterization of latexes3.3.1 Transmission Elect ron Microscope (TEM )analysisMorp hology of t he nanometer styrene 2acrylate compo site latex prepared by t his met hod was investigated by TEM (Hitachi H 2800).As shown in Fig 3,it can been seen obviously t hat t he particles of nanometer TiO 2were dispersed very evenly in polymer and exhibited a core 2shell st ruct ure wit h nanometer TiO 2as core and organic polymer asshell.Fig 3TEM image of styrene 2acrylate compo site emul 2sion wit h nano 2TiO 23.3.2 Properties of nano 2latexThe properties of latexes were determined as fol 2lows :water resistance of coating film of latex was120h ;hardness of coating film of latex was H grade ,visco sity was 18s ,solid content was 42%.The anti 2bacterial percent to bot h E.coli and stap hylococcusaureus having been acted for 24h ,which were deter 2mined by Shandong Center for Disease Cont rol andPrevention ,were 100%.4 Conclusions(1) Surface modification of nano 2TiO 2by using silane coupling agent is effective.By t his means ,t he cou 2pling agent was absorbed chemically on t he surface of nano 2TiO 2,it s lipop hilicity and dispersibility in organics was improved evidently.(2) Latexes wit h well dispersed nano 2TiO 2were p repared by in 2sit u polymerization ,which exhibited a core 2shell st ruct ure wit h nanometer TiO 2as core and organic polymer as shell.(3) This kind of waterborne nano 2TiO 2/styrene 2acrylate compo site emulsion owns high water resistanceand hardness and perfect antibacterial characteristic.It can be applied to preparing a series of nanometer water2 borne coatings including antibacterial coatings,wood coatings and anticorrosion coatings for metal etc,and has wide application p ro spect s.R eferences[1] Xu Ruifen,She Guangwei.[J].Silicone Material,2003,17(6):11214.[2] Zhang Hongmei,Ma Li,Xiang Bin.[J].New Chemical Materials,2004,32(3):40241.[3] L una2Xavier J L,Bourgeat2Lami E,Guyot A.[J].Colloid Polym Sci,2001,179:9472958.[4] L una2Xavier J L,Guyot A,Bourgeat2Lami E.[J].Journal of Colloid and Interface Science,2002,250:82292.[5] Wang Ben,Sun Daoxing,Qiu Ruchen.[J].China Paint,2004,8:22223.[6] Li Yuping,L u J un,Liuf u Shengcong,et al.[J].Paint&Coatings Industry,2003,33(8):9212.用于合成纳米苯丙乳液的纳米TiO2表面改性及表征邵 谦1,2,王成国1,朱云峰2,葛圣松2(1.山东大学材料科学与工程学院,山东济南250061;2.山东科技大学化学与环境工程学院,山东济南250031)摘 要: 研究了利用硅烷偶联剂改性纳米TiO2的方法,并通过F TIR、TEM等手段表征化学改性产物的结构和改性后纳米二氧化钛的分散性,结果表明偶联剂与二氧化钛表面发生化学偶联反应,使二氧化钛表面被偶联剂包覆,从而使二氧化钛改性产物在有机物中具有良好的分散性能。
有机硅／纳米TiO2改性丙烯酸酯乳胶涂料的研究
ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｏ ｆ ｗｅ ｒ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ．Ｔ ｈｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｇ ｌ ａ ｓ ｓ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ ｓ ｔ ａ —
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｎａ ｎ ｏ—Ｔｉ Ｏ２ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｐ ｒ ｅ ｐ ａ ｒ ｅ ｄ ｂ ｙ ｓ ｏ ｌ —ｇ ｅ ｌ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ａ ｎ ｄ ｆ ｕ ｒ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍｏ ｄ ｉ ｉｅ ｆ ｄ
定 性有 所 提高 ， 乳胶 涂 料 的综合 性 能也 有所 改善 。 关键 词 ： 纳米 Ｔ ｉ Ｏ ， ； 有 机硅 ； 丙 烯 酸酯乳 液 ； 核壳 乳液 聚合 ； 乳胶 涂 料
中 图分 类号 ： Ｔ Ｑ ６ ３ ５ ． ５ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章编 号 ： ０ ２ ５ ３ — ４ ３ １ ２ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ３ — ０ ０ ２ ５ — ０ ６
（ Ｇ ｒ ｅ ｅ ｎ Ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ， Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ａ ｎ ｄ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ
Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｈ ｕ ｎ ａ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｆ ｏ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｈ ｅ ｎ ｇ ｙ ａ ｎ ｇ， Ｈｕ ｎ ａ ｎ ４ ２ １ ０ ０ ２ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
（ 湖 南工学院材料 与化 学工程 学院 ， 绿 色建筑功能材料 实验 室， 湖南衡 阳 ４ ２ １ ０ ０ ２ ）
新型复合材料-纳米TiO2／聚丙烯酸酯复合乳液的研究
米 Ｔｉ 。 单体 共 同发生 聚 合发应 ， Ｏ 与 当添加 量在 一定 范 围之 内时 ， 以 得到稳 定 的 无机 一 有机 纳 米复 合 可 乳液 ， 且涂 膜性 能优 良。 关键词 ： 纳米 Ｔｉ 聚丙烯 酸 复合乳液 ； 米粒 子 ； Ｏ／ 纳 乳液 聚合
前 言
各 种复合 材 料 以其 独特 的优 点越来 越受 到人 们
氧 化 乙烯烷 芳基醚 、 多 元醇 环醚 ； 胺型 ； ａ 基 Ｃ ③ ④ 烷 醇酰胺 、 ｂ聚氧 化 乙烯烷 基酰 胺 。
丙烯 酸酯 乳液 。纳米 Ｔｉ 的杀菌 能力 、 Ｏ 很强 的 紫外 线 屏蔽 作 用和 化 学惰 性 ， 得 它 的加 入 不仅 可 以像 使
普通 的 无机 物 一 样提 高 乳液 的性 能 ， 而且 会 赋予 乳 液崭 新 的功效 ， 以其应 用前 景较前 者更 为广 阔 。 所 目 前 ， 于 纳 米 Ｔｉ ／ 对 Ｏ。有机 物复 合 乳液 的 报导 不 多 ， 并
等缺 点 ， 通过 无机 纳米 材料对 其进 行改性 ， 以得 到 可 明 显改 善 。
收 稿 日期 ：０ ８ Ｏ — １ ２０一 ３ ２
与非离子乳化剂复配 ， 阴离子乳化剂选择十二烷基 硫酸 钠 （ ２ ， 离 子 型 乳 化 剂 来 说 ， 化 剂 的 ａ Ｋ１ ）对 乳 ｓ （ 个 乳 化剂 分 子 在 乳 胶 粒 表 面 上 的覆 盖 面 积 ） 每 越 小 ， 明乳 胶粒 表面 上 的 电荷 密度越 大 ， 表 乳胶 粒之 间 的 静 电 斥力 就越 大 ，ｓ小 的胶 乳 倾 向于 稳定 。Ｋ１ ａ ２
由于 纳 米复 合 乳 液体 系 的复 杂性 ， 今能 成 功 至
制备 稳 定 而且 可 以使 用 的文 献 报道 并 不 多 ， 究还 研 存在 很多 不足 。 。实验 研 究了添加 纳米 Ｔｉ 。 Ｏ 的聚
涂料用纳米TiO_2改性的研究进展
１ＴＯ２ ｉ 的无机表面改性
孙 秀果等 ” 用硅酸 钠为包覆剂 ，硫酸调节 剧
ｐ Ｈ值 在 纳米 ＴＯ２ 子 表面 包 覆致 密 的 ＳＯ２ ， ｉ 粒 ｉ 膜
表 １ 面改性 的工艺方法分类 表
表面
改 性
并对 样 品 的键 合 情 况 、相 态结 构 、表 面 的化 学成
的无毒 紫 外 光 吸 收剂 ，同时 具 有很 好 的 光催 化作
用 ，被 广 发 的应 用于 环 保 、 医疗 、生 物 、 国防 等
１ １Ｓ ０ 包覆 ． ｉ２ 纳 米 ＴＯ， 粒 表 面 沉 积 ＳＯ 包 覆 膜 的原 理 ｉ 颗 ｉ
为 ：ＴＯ， 匀 分散 在 水 中 ，控 制加 入 的硅 酸 钠和 ｉ 均 酸 量 ，使 生成 硅 溶 胶 ，初 期 形成 的活 性硅 酸 溶胶
摘 要 ：本文综述 了涂料用纳米 Ｔ Ｏ ｉ 的无机表面改性 和有机表 面改性工 艺方法 ，以及 纳米 Ｔ Ｏ ｉ 在涂料的应 用进展 ，
最后 ，简单 总结 了未来纳米 ＴＯ ｉ 改性涂料的研 究方向和发展前景 。
关键词 ：纳米 ＴＯ： ｉ ；有机表 面改性 ；无机表 面改性 ；涂料 中图分类号 ：Ｔ ６文献标志码 ：Ｂ文章编号 ：１０ — ９５（ ０ ００ — ０ ６ ０ Ｕ５ ０ ３ ８ ６ ２ １）６ ０ ５ — ５
被 ＴＯ， ｉ 的羟 基吸 附 ，形成 Ｔ— Ｓ 键 ；而后形成 Ｏ— ｉ
领域 口６ 。 纳米 Ｔ －。 但 ｔ Ｏ 比表面 能较 大 ， 性较 强 ， 极 易 团聚 ， 以分散 ，影 响 了实际应 用效 果 ，因此 ， 难
本 文 将 以外墙 涂 料 用 纳米 Ｔ 的改 性 为主 要研 究 Ｏ 对 象 ，对 改 性外 墙 涂 料 的研 究 进 展进 行 总 结与 分
纳米SiO2改性苯丙复合涂料制备及性能研究
２１ ０ ０年 ２月
涂 料 工 业
ＰＡＩ ＮＴ ＆ Ｃ０ＡＴＩ ＮＧＳ Ｉ ＮＤＵＳＴ ＲＹ
Ｖｏ ． Ｎｏ ２ １４０ ．
Ｆ ｂ． ０１ ｅ ２ ０
纳 米 ＳＯ ｉ２改性 苯 丙 复 合 涂料 制备 及 性 能 研 究
李春 轩 张海 宝 李 育 萨 ， 刚强 李 ， ，５１ ６ ５
Ａｂｓｒ ｃ Ａ ａ ｏ— Ｓ Ｏ２ ｍｏ ｉ ｅ ｓｙ ｅ ｅ—ａ ｒｌｃ ｃ ｍｐ ｓｔ ｅ ｔ ａ ｔ： ｎ ｎ ｉ ｄｆ ｄ ｔｒ ｎ ｉ ｃｙ ｉ ｏ ｏ ｉｅ ｍｕｌｉｎ ｗａ ｅ ａ ｅ ｈｒ ｕ ｈ ｇ ａｔｎ ｓｏ ｓ ｐｒｐ ｒ ｄ ｔ ｏ ｇ ｒ ｆｉ ｇ ｔｃ ｎｑ ｅ ｅ ｈ ｉ ｕ ｓ—ｏ ｇ ｎ ｃ ａ ｄ ｉ ｏ ｇ ｎ ｃ ｃ ｍｐ ｕ ｄ ｎ ｆｎ ｎ ｒ ａ ｉ ｎ ｎ ｒ ａ ｉ ｏ ｏ ｎ ｉ ｇ ｏ ａ ｏ—Ｓ Ｏ２ｃ ｌｏｄ ｌ ａ ｄ ｓｙ ｅ ｅ ａ ｒ ｌ ｍｕ ｓｏ ｔ ｉ ｏ ｌｉ ａ ｎ ｔ ｒ ｎ ｃ ｉ ｅ ｌｉｎ ｗｉ ｙ ｃ ｈ
ｏ ｔ ｏ ｏ ａ ｘ ｅ ｉ ｅ ｔ ｏ ｔｍｉｅ ｏ ｔ ｇ ｆｒ ｕ ａ ｗａ ４： Ａ ２％ ， ． ｒｈ ｇ ｎ ｌｅ ｐ ｒｍ ｎ ， ｐ ｉ ｚ ｄ ｃ ａ ｉ ｏｍ ｌ ｓ １ ｎ ３ Ｂ ２ ５％ ， ． Ｃ ７ ８％ ， ７． ％ ， １ Ｄ ８ Ｅ ３％ ， Ｆ ３ ９ ％ ， ０． ． Ｇ ７８％ ； ｅ ａ ｈｅ ｉｎ ｗａ ｕ ｏ ０ Ｔｈ ｄ ｓｏ ｓ ｐ ｔ １ ０％ ，ｈ ｓ ａ ｌｔ ｓ ｕｐ ｔ ２ ７ ｉ ｓ ｈｄｉｇ ｐ ｗｅ ｔ ｅ ｗａ ｈ ｂｉ ｙ ｗａ ｏ ２ ５ ６ ｔｍｅ ， ｉ ｎ ｏ ｒ ｉ
（ ．Ｉｃｒｏ ｔ ｏ ｐ ｎ ｏｇ ｕＲ ａ ｅ ａｃ ｎｔｕｅ Ｘ＇ １０ ５ Ｃ ｉａ １ ｎｏ ｒ ｅ Ｃ ｍ ａ ｙｏ Ｔｎｙ ｏｄＲｓ ｒ Ｉｓｔ ， ｉ ｎ７０ ７ ， ｈｎ ； ｐ ａｄ ｆ ｅ ｈ ｉｔ ａ ２ ．Ｍａ ｒ ｌ Ｓｉ ｅ ｎ ｎ ｉ ｅｎ ｏｌ ｅ ｈ ｎ ￣ ｎ ｅ ｉ ， ｉｎ７ ０ ６ ， ｈｎ ） ｔ ｉｓ ｃ ｎ ｄＥ ｇｎ ｒ ｇＣ ｌｇ Ｃ ａ ｇ ｎ Ｕ ｉ ｒｔ Ｘ ＇ １０ ４ Ｃ ｉ ｅａ ｅ ａ ｃ ｅｉ ｅ ｏ ｆ ｖ ｓｙ ａ ａ
TiO2纳米复合物的制备及性质研究的开题报告
TiO2纳米复合物的制备及性质研究的开题报告
题目：TiO2纳米复合物的制备及性质研究
摘要：本文探讨了一种新型的TiO2纳米复合物的制备方法，通过控制反应条件以及添加不同的掺杂剂，研究了不同制备条件对复合物光学、电化学、光催化等性质的影响。
结果表明，所制备的TiO2纳米复合物具有优异的光催化性能，同时掺杂剂的添加也对复合物的性质产生了显著
的影响。
关键词：TiO2纳米复合物、光催化、掺杂剂、制备方法
1. 研究背景及意义
TiO2作为一种光催化材料，在环境保护、水处理、能源转换等领域
得到了广泛的应用。
然而，TiO2光催化材料的存在一些问题，比如光响
应范围狭窄、光吸收率低以及催化效率不高等。
为了克服这些缺点，一
些研究者提出了TiO2与其他材料进行复合的做法，如TiO2/SiO2、
TiO2/Ag、TiO2/ZnO等。
这些复合材料往往具有更好的光催化效率和稳
定性。
2. 研究方法
本研究将采用溶胶凝胶法制备TiO2纳米复合物，并添加不同的掺杂剂，如Zn、Fe、Ag等。
通过改变反应条件，如温度、时间、PH值等，
探究制备条件对复合物性质的影响。
利用紫外-可见吸收光谱、X射线衍射、场发射扫描电子显微镜和光电化学测试等方法对制备的复合物进行
表征。
3. 研究预期结果
预期通过本研究可以制备出具有优异光催化性能的TiO2纳米复合物，并探究掺杂剂对复合物性质的影响，为光催化材料的研究提供新思路和
新方法。
采用改性纳米TiO2制备高耐洗刷乳胶涂料
・５０・稀有金属材料与工程３３卷峰宽化，证明纳米Ｔｉ０２粒子和普通Ｔｉ０２粒子相比，其晶体结构略有不同。
３．２红外光谱对比对照改性前后Ｔｉ０２粒子的红外光谱可知，在４６６ｃｍ．１和４７４ｃｍ‘１处的吸收峰为锐钛矿型Ｔｉ０２，与标准图谱一致【１】。
改性前后，Ｔｉ０２的特征峰由４６６ｃｍＪ移到４７４ｃｍ４处，出现了蓝移，说明偶联剂对Ｔｉ０２的结构产生了影响。
３．３透射电镜观察图２为原始涂料样品和纳米Ｔｉ０２粒子改性涂料（掺杂比２．０％）的透射电镜照片。
原始样品中颗粒大小不等，很不均匀，且颗粒较大，颗粒与颗粒之间有很大间隙，联系较少。
纳米ＴｉＯ：改性涂料中，大颗粒之间分布了许多小粒子，起到连接大颗粒与大颗粒的“桥梁”的作用。
可以看出，表面改性后的纳米Ｔｉ０２粒子团聚较少，分散效果比较好。
图２涂料原始样品（ａ）和纳米Ｔｉ０２改性涂料（２．Ｏｗ／％）（ｂ）透射电镜照片Ｆｉｇ．２ＴＥＭｏｆｏｒｉｇｉｎａｌｄｏｐｅ（ａ）ａｎｄｍｏｄｉｆｉｅｄｄｏｐｅ（ｂ），２．０ｗ／％Ｔｊ０２４性能测试４．１内墙涂料性能经测定，原始内墙涂料样品的耐洗刷性能２８３次，铅笔硬度等级为５Ｂ。
改性涂料样品的耐洗刷性能测定结果如图３所示。
其中，横坐标为纳米ＴｉＯ：粒子在涂料原始样品中掺杂质量比，纵坐标为改性涂料的耐洗刷次数之平均值。
由图３可以看出，相对于涂料原始样品结果（２８３次），经过纳米Ｔｉ０２粒子掺杂改性后，涂料的耐洗刷性有很大的提高：改性涂料的耐洗刷次数达到涂料原始样品的２．６倍～７．１倍，在掺杂比例为０．３％和２．０％附近时出现２个峰值。
改性后的纳米Ｔｉ０２粒子做为涂料大颗粒之间的“桥梁”，在涂料体系内处于１个动态的平衡中：随着掺杂比例的不断提高，Ｔｉ０２粒子和涂料中原有的成分（包括高分子乳液、无机颜填料等物质）的相互作用状态处于不断变化之中。
％三誊｜｝｜｜ＤｏｐｉｎｇＲａｔｉｏｏｆＮ柚ｏＴｉ０２Ｐａｎｉｃｌｅｓ／ｗ／％图３改性内墙涂料耐洗刷性能测试结果Ｆｉｇ．３Ｓｃｏｕｒｉｎｇｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｏｆｍｏｄｉｆｉｅｄｄｏｐｅ最初“桥梁”作用随掺杂比的提高不断增强，更好的连接涂料各组分，从而使涂料样品的耐洗刷性不断提高；在掺杂比为Ｏ．３％时达到一个相互作用的介稳平衡态，此时图线中出现第１个峰值；随着掺杂比例的进一步增大，此介稳“桥梁”体系遭到破坏，于是耐洗刷性能下降；但是掺杂比继续增大到掺杂比例２．０％时，“桥梁”作用达到最稳定的平衡状态，涂料的耐洗刷性能达到最高点。
纳米TiO2／水性聚氨酯复合材料的性能影响
Ｔｈ ｌ ｎ ｐ ｅ ｐ ｅ ｒ ｆ ｔ ｏ ｎ ｒ ｍａ ｎａ ｎ （ ｃ ｅ ｏ ０ ｆ ｎａ ｎａ ｎ ｏ １ — Ｔｉ １ Ｏ １ ， ） ９ ／ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｂＯ ｂ ｏ Ｎｅ ｍ ｐｏ １ ９ ０ ｌ １ ｙｕ ｒ ｅ ｔ ｈａ ｎ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ
ＹＡ Ｎ Ｇ Ｇａ ｏ — ｆ ｅ ｎｇ
（ Ｙ ｕ ｌ ｉ ｎ Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ ，Ｙ ｕ ｌ ｉ ｎ ７ １ ８ １ ０ ０，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｄ ｕ ｅ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｓ ｍ ａ ｌ ｌ ｓ ｉ ｚ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｎ ａ ｎ ｏ Ｔ ｉ Ｏ ２ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｎ ａ ｎ ｏ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ Ｔ ｉ Ｏ ２
ｎ ａｎ ｏ ｍ ｅ ｔ ｅｒ ｍ ａ ｔ ｅ ｒｉ ａｌ， ｍ ａ ｋｅ ｉｔ ｓ ｓ ｕ ｒ ｆ ａｃ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｏ ｒｇ ａ ｎ ｉ ｃ ｇ ｒｏ ｕ ｐｓ， ｍ ａ ｋｅ ｉ ｔｓ ｓ ｕ ｒ ｆ ａｃ ｅ
ｃ ａｒ ｌ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａｓ ｅ， ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ Ｔ ｉ Ｏ ，ｎ ａ ｎｏ ｐ ａ ｒｔ ｉ ｃ ｌｅ ｓ ａｇ ｇ ｒ ｅｇ ａ ｔｉ ｏ ｎ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａｓ ｅ ｄ， ａｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｍｅ
时 ，容 易在 聚 氨酯基体 中彼 此 聚集 ，而 成 为较 大 的无机 物 聚 集点 ，应 力 点在 此形 成 ， 复合 材料 在 使 用时 ，应 力破 坏 容 易在此 发 生 。所 以如何提 高 纳米材 料 在 聚 氨酯之 中的 分散 性 ，成 为 纳米材 料 改性 水性 聚氨酯 的 重点 。对 纳米材料 进 行 表 面改性 ，使其 表 面 带 有有机 基 团，使 其表 面能增加 ，纳米Ｔ ｉ Ｏ 粒子 之间 的聚 集作 用减 少 ，同时也 可 以使其
TiO2含氟聚合物纳米复合粒子的制备和性能研究的开题报告
TiO2含氟聚合物纳米复合粒子的制备和性能研究的开题报告一、研究背景TiO2是一种重要的半导体材料，具有广泛的应用，包括太阳能电池、光触媒、电子器件和传感器等领域。
在这些应用中，提高TiO2的光催化活性是极其重要的。
近年来，通过将含氟聚合物与TiO2混合制备纳米复合粒子，可以显著提高TiO2的光催化活性。
这种纳米复合粒子可以在可见光范围内吸收光线，从而增加光催化反应的效率。
二、研究目的本研究旨在制备TiO2含氟聚合物纳米复合粒子，并研究其光催化性能。
具体目标包括：1.通过溶液法制备含氟聚合物纳米颗粒；2.将含氟聚合物纳米颗粒与TiO2混合，制备纳米复合粒子；3.对比纳米复合粒子和纯TiO2样品的光催化性能；4.探讨制备条件对纳米复合粒子的光催化性能的影响。
三、研究内容1.制备含氟聚合物纳米颗粒含氟聚合物纳米颗粒将以聚偏氟乙烯（PVDF）为例制备。
首先将PVDF分散于含有乙醇和水的混合溶液中，形成均相混合物。
然后使用旋转蒸发仪将其蒸发干燥，最终得到含氟聚合物纳米颗粒。
2.制备TiO2含氟聚合物纳米复合粒子将制备好的含氟聚合物纳米颗粒与TiO2进行混合，再利用球磨机进行球磨。
最终得到TiO2含氟聚合物纳米复合粒子。
3.测量纳米复合粒子的光催化性能通过紫外-可见光谱仪测量纳米复合粒子在可见光区间的吸收谱，并利用光催化反应器对纳米复合粒子和纯TiO2样品的光催化性能进行比较。
在实验过程中，通过改变制备条件（如混合比例、球磨时间等）来研究制备条件对纳米复合粒子光催化性能的影响。
四、研究意义本研究将探索一种新型的TiO2光催化剂——含氟聚合物纳米复合粒子，并研究制备条件对其光催化性能的影响。
这有助于开发更有效的光催化剂，并促进TiO2在太阳能电池、光触媒、电子器件以及环境污染处理等领域的应用。
高压处理纳米TiO2及其光谱性能研究的开题报告
高压处理纳米TiO2及其光谱性能研究的开题报告一、研究背景纳米TiO2作为一种重要的功能材料，已经广泛应用于环境污染治理、光催化、电池电极、防晒和医药领域等方面。
然而，由于其表面缺陷和晶界等特殊结构的存在，纳米TiO2在实际应用过程中存在一些问题，如催化活性低、光吸收率差等。
高压处理是一种有效的改善纳米材料性能的方法。
高压处理能够压缩晶格，增强晶体结构的连贯性，减少晶界缺陷，从而提高纳米材料的催化活性和光学性能。
因此，对于高压处理纳米TiO2的研究具有重要的科学意义和应用价值。
二、研究内容和目标本课题拟采用高压处理方法对纳米TiO2进行改性，并系统研究其光学特性变化及对光催化性能的影响。
主要包括以下几个方面：1.利用高压细胞对纳米TiO2进行高压处理，探究高压处理对纳米TiO2晶体结构和表面性质的影响。
2.采用红外光谱、拉曼光谱和X射线衍射等方法研究高压处理对纳米TiO2晶体结构的改变，并与未处理的纳米TiO2进行比较，探究其晶体结构的变化机制。
3.通过紫外-可见吸收光谱研究高压处理对纳米TiO2吸收光谱的影响，并探究其光捕获和光激发机制，为进一步提高纳米TiO2的光催化效率提供理论依据。
4.利用高压处理后的TiO2进行光催化降解染料的实验，比较未处理和高压处理后的纳米TiO2在光催化过程中的分解速率和催化效率，探究高压处理对纳米TiO2光催化性能的影响及机制。
三、研究方法本课题主要采用高压细胞、红外光谱、拉曼光谱、X射线晶体衍射、紫外-可见吸收光谱、等离子体质谱等多种研究工具和方法，进行高压处理纳米TiO2及其光谱性能研究。
四、预期成果通过本研究，预期得到以下成果：1.明确高压处理对纳米TiO2晶体结构和表面性质的影响机制。
2.明确高压处理对纳米TiO2光学特性的影响机制，并为进一步提高纳米TiO2的光催化性能提供理论依据。
3.提出高压处理纳米TiO2的新方案，为纳米材料的改性提供新思路。
4.发表高质量的学术论文，提高本领域研究水平。
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V o l 139N o 15#82#化 工 新 型 材 料N EW CH EM ICA L M AT ERIA LS 第39卷第5期2011年5月基金项目:浙江省重大科技专项资助(2006c11172)项目作者简介:周向东(1978-),男,讲师,博士研究生在读,主要从事聚合物/纳米复合材料研究。
纳米TiO 2/苯丙复合乳液的性能研究周向东 钟明强(浙江工业大学化学工程与材料学院,杭州310014)摘 要 对纳米T iO 2进行表面处理,采用适当的聚合工艺制备了纳米T iO 2/聚苯乙烯-丙烯酸酯复合乳液。
对由复合乳液制得的薄膜进行耐磨性测试发现,纳米T iO 2含量小于3%时,涂膜的耐磨性随纳米T iO 2含量的增加明显增强。
该乳液的热重分析表明,在纳米T iO 2存在下,苯丙乳液的聚合度有所下降。
应用该复合乳液得到自制涂料,纳米T iO 2与涂料简单物理共混制得普通涂料,经涂层隔热性能对比实验证实,用复合乳液制得的涂料相比普通涂料对热辐射具有更显著的阻隔效果。
关键词 纳米T iO 2,苯丙复合乳液,耐磨性,隔热Study on the performance of nano -TiO 2/styrene -acrylic resin composite emulsionZhou Xiang dong Zhong M ing qiang(Co lleg e of Chemical Engineering and M aterials Science,Zhejiang University ofT echno logy ,H ang zhou 310014)Abstract T he nano -T iO 2/sty rene-acr ylic resin co mpo site emulsion was synthesized by in situ emulsion po ly meriza -tio n in the pr esence of mo dif ied nano -T iO 2par ticles.Results sho wed that the abr asion resistance of the co mpo site emulsion film w ere gr eatly increased w ith the increasing o f nano -T iO 2w hen less t han 3w t%.T he deg ree o f polymerization of sty -rene -acry lic resin wer e decr eased in the pr esence of nano -T iO 2.T w o ser ials of coating s w ere pr epar ed by synthesized emu-l sion as binder w ith addit ives and o ther materials.T he first seria l of coat ings w as made of nano -T iO 2/sty rene -acr ylic com -po site emulsion.T he second serial o f co at ings was made o f pure or ganic emulsion and nano -T iO 2m ixed physically.T he contr ast ex periments sho wed that the first serial of co atings had mo re noticeable heat insulatio n.Key words nano -T iO 2,sty rene -acr ylic composite emulsio n,abrasion r esist ance,heat insulatio n由于无机纳米粒子本身所具有的优异性能,因此,对结合有机、无机两者优点的复合乳液的研究已成为材料科学界的一个研究热点[1-3]。
当选择的无机纳米粒子具有磁性、紫外光吸收性、阻燃性能等特性时,纳米复合粒子在生物医学、药物、催化载体、建筑涂料等领域具有广阔的应用前景。
而在复合乳液应用中,最为关键的就是纳米粒子的分散问题,如无机纳米粒子在涂料中的应用必须解决两个重要的问题[4]:(1)如何将纳米粒子均匀分散在涂料中;(2)如何防止纳米粒子在涂料中发生二次团聚。
现在普遍采用的无机纳米粒子与涂料简单物理共混很难解决这两个问题[5]。
本实验对纳米粒子进行表面处理后与混合单体进行原位聚合得到复合乳液,使聚合物以化学键的形式结合在纳米粒子的表面,得到分散均匀、稳定的复合乳液。
对该复合乳液进行耐磨性、热稳定性分析,同时应用该复合乳液配制的涂料与普通涂料进行涂层的隔热性能测试。
1 实验部分1.1 材料与试剂纳米T iO 2(工业级,市售);硅烷偶联剂(KH -560),南京曙光化工有限公司;甲基丙烯酸甲酯(M M A )、苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA )、甲基丙烯酸(M A A )、十二烷基苯磺酸钠(SD -BS)、过硫酸铵(A PS)、均为分析纯;填料分散剂(P E -40A )、表面活性剂(PU 40)、分散剂(A M P -95)、消泡剂(N S -800)等各类助剂:浙江华特化工有限公司。
1.2 纳米TiO 2的表面改性将纳米T iO 2粒子加入到一定量的乙醇中溶解,超声分散30min,放入三口烧瓶中,加热至78e 后,30min 内滴加硅烷偶联剂KH -560的乙醇溶液,恒温反应5h;将反应好的浆液干燥后得到的粉末研磨细后打包,在90e 下进行索氏抽提24h;然后将抽提好的粉体在真空烘箱中于120e 、真空度0.08M P a 下干燥12h 。
1.3 复合乳液的制备取SDBS (3g )、混合单体(丙烯酸丁酯4514g ,苯乙烯4318g ,甲基丙烯酸甲酯318g ,甲基丙烯酸210g )、聚甲基丙烯酸钠218g 、一定比例(占混合单体总质量)的纳米T iO 2和水96g 放入三口烧瓶中,激烈搅拌至少1h 。
取其中约1/4,加入013g 过硫酸铵,放入75e 的水浴中,慢速搅拌,待乳液变蓝后,缓慢滴加剩余预乳化液,同时加013g 引发剂、014g N aH-第5期周向东等:纳米T iO 2/苯丙复合乳液的性能研究CO 3,滴加完毕,将水浴温度升至85e ,保温015h;降温冷却,加入氨水调节pH 值至8~9,用250目过滤网过滤后装样。
1.4 涂料的制备将水、膨润土、乙二醇按一定比例预制成浆,再加水及各种助剂:成膜助剂、消泡剂、分散剂、防霉剂、甲醛及PU 40,溶解或混合均匀后加入钛白粉、碳酸钙、SiO 2和水,高速搅拌15min 后加入水、消泡剂和自制的复合乳液,最后低速搅拌制得涂料。
另一类普通涂料制备:即将无机纳米T iO 2与涂料简单物理共混制得。
1.5 性能测试在圆形玻璃板上滴加约1g 左右目标涂料,将其均匀地刷涂成膜,在一定的温度和湿度条件下干燥、流平,制成样品;然后再将所得样品按国家标准G B/T 1768-79(89)进行测试。
取纯苯丙乳液、含1%纳米T iO 2苯丙复合乳液样品在P yris D ia -mond T G/DT A High T emp 115V 上进行热重分析。
用图4所示的装置测试涂层隔热效果,其中泡沫塑料箱的尺寸为34cm @24cm @30cm,壁厚2cm,光源采用250W 红外灯,其中心距样板表面垂直距离为40cm;样板采用尺寸为35cm @45cm 、厚3cm 的普通玻璃。
红外灯开启后,读取箱内水银温度计示数,用红外线测温仪测量涂层表面温度。
图1 隔热效果测试装置2 结果与讨论2.1 涂膜的耐磨性耐磨性实际上是漆膜的硬度、附着力和内聚力综合效应的体现,与底材种类、表面处理、漆膜在干燥过程中的温度与湿度有关。
在其他条件相同的情况下,涂层耐磨性优于金属材料,因为有粘弹性效应,能把能量缓冲、吸收和释放掉。
我们按国家标准G B/T 1768-79(89)进行耐磨性测验,因为失重法可不受漆膜厚度影响,同样的负荷和转数,失重越小则耐磨性越好[6],所以我们就以失重比来衡量涂膜的耐磨性好坏。
由图2可见,当纳米T iO 2含量小于3%时,涂膜的耐磨性随着无机粒子的增加而增强;但纳米T iO 2含量再增加,则耐磨性基本没有变化,甚至还有略微的下降。
在无机粒子含量较少时,无机粒子在有机涂膜中分散均匀,有利于增强涂膜的内聚力,从而提高涂膜的耐磨性;但若无机粒子含量再增加,则无机粒子产生团聚现象的几率就增大,容易在无机粒子团聚处产生应力集中,造成涂膜易裂、失重比增加,反而降低了涂膜的耐磨性。
因此,就复合乳液涂膜耐磨性而言,无机粒子的含量应在适当范围内。
图2 纳米T iO 2含量对涂膜耐磨性的影响2.2 复合乳液的热稳定性分析图3是苯丙乳液、含1%纳米T iO 2/苯丙复合乳液的热重分析,由图可看到,以上两种乳液的热失重曲线形貌基本相似,均在开始的40~150e 有一小的失重区,这是由水及单体等小分子挥发而引起的;主要失重区在350~425e 之间,主要是聚合物裂解而引起的失重。
对比这两条曲线可见,相比纯苯丙乳液,复合乳液整体的热分解温度提高不明显,在40~150e 这一失重区,残余量由纯苯丙乳液的54%下降到复合乳液的44%,而这一区域的失重主要是由水及单体等小分子挥发而引起的;由此可以说明在复合乳液中残余单体含量较多,也就是说在纳米T iO 2存在下,苯丙乳液的聚合度有所下降。
图3 纯苯丙乳液(a)和1%纳米T iO 2/苯丙复合乳液(b)的热重分析2.3 涂层的隔热性能图4、图5是涂有不同涂层的玻璃板及空白玻璃板的板面温度及泡沫塑料箱内温度随时间的变化情况,主要反映涂层对热辐射的阻隔程度,表1是不同涂层下玻璃板面和箱内的平均温度。
从以上图表中可以明显看到,复合了纳米T iO 2的涂料相比普通涂料和未涂涂料的涂层,其板面温度和箱内温度都有明显的下降,说明用纳米T iO 2/苯丙复合乳液制得的涂料涂层对热辐射具有显著的阻隔效果,而且明显优于普通涂料。
表1 不同涂层下板面和箱内的平均温度未涂涂料普通涂料含1%T iO 2涂料含2%TiO 2涂料含3%T iO 2涂料板面温度/e 61.251.254.554.655.2箱内温度/e85.348.344.944.344.4(下转第87页)#83#第5期李胜春等:Fe2O3掺杂对ZnO-B2O3-P2O5-R n O m玻璃耐水性的影响[7]Bergo P,Pontuschka W M,Prison J M.Dielectric properties ofP2O5-Na2O-Li2O glass es containing W O3,CoO or Fe2O3[J].Solid State C om mun,2007,141:545-547.[8]M osner P,Kalendova A,Koudelka L.Anticorrosion propertiesof S rO-ZnO-B2O3-P2O5pigm ents[J].Dyes and Pigm ents,2000,45:29-34.[9]Sahaya Bas karan G,Ramana Reddy,M.V.Dielectric p roper-ties of PbO-P2O5-As2O3glas s s ystem w ith Ga2O3as additive[J].Solid State Comm unications,2008,145:401-406.[10]A M oguÍ-M ilankovi c',A Gajovi c',AÍanti c',et al,Structure ofsodium phosp hate glasses containin g Al2O3and/or Fe2O3.PartI[J].Journal of Non-Crystalline S olids,2001,289:204-213. [11]李胜春,陈培.ZnO-B2O3-P2O5低熔点玻璃的性能和结构[J].电子元件与材料,2007,26(6):34-36.[12]Bunk er B C,Arnold G W,W ilder J A.Phosphate glass diss o-lution in aqueous solutions[J].Journal of Non-Crystalline Sol-ids,1984,64:291-316.[13]陈培.氧化物掺杂对磷酸盐低熔点玻璃结构与封接性能的影响[J].硅酸盐通报,2008,27(6):1134-1139.收稿日期:2010-10-12修稿日期:2010-12-21(上接第83页)根据基尔霍夫辐射定律,当一物体受到其它物体投来的辐射时,若用A表示吸收率,R表示反射率,T表示透射率,则有:A+R+T=1。