二氧化钛水热改性涤/棉混纺织物的自清洁性能

为赋予涤/棉混纺织物光催化自清洁性能,基于水热合成技术,分别使用钛酸四丁酯、硫酸钛以及硫酸氧钛在涤/棉混纺织物表面负载纳米TiO2颗粒,借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪和紫外-可见光漫反射光谱仪等对TiO2改性涤/棉混纺织物的结构和性能进行分析,比较了不同种类TiO2前驱体改性涤/棉混纺织物可见光下降解污物的自清洁能力。结果表明:较钛酸四丁酯和硫酸钛改性的涤/棉混纺织物,硫酸氧钛改性涤/棉混纺织物接枝的锐钛矿型TiO2颗粒多且尺寸小,光吸收能力增强,禁带宽度减小,其光催化自清洁性能优异,5次洗涤后自清洁性能没有明显减弱。

负载纳米TiO_2纯棉织物的光催化自清洁性能研究

通过悬浮聚合法制得纳米Ti O2聚丙烯酸酯混合分散体,使纳米Ti O2负载在棉织物上。采用FTIR、XRD等检测技术对样品进行表征。以甲基橙溶液为降解对象,在紫外光的照射下,考察了制备样品的光催化活性。通过红酒污迹实验表征Ti O2负载在棉织物的光催化自清洁性能。实验结果表明,通过悬浮聚合法可以使丙烯酸酯聚合物成功与纳米二氧化钛粒子聚合,形成纳米Ti O2聚丙烯酸酯混合分散体。改性后的纳米Ti O2粒子能够负载在棉布上,并在自然光下分解红酒污迹,具有较好的自清洁性能。

镁合金表面超疏水复合膜层制备及其耐腐蚀、自清洁性能研究

采用锌系磷化工艺结合溶胶—凝胶法,先在镁合金基体表面制备一层锌系磷化膜,然后通过涂覆改性SiO2溶胶固化后获得出超疏水复合膜层。采用扫描电镜、能谱仪、接触角测量仪、电化学工作站并通过对比实验,对复合镀层的表面形貌、成分、润湿性能、自清洁性能和耐腐蚀性能进行测试分析。结果表明:复合镀层表面表面形成微纳米结构呈现超疏水状态,静态接触角达到151.67°,主要成分为Zn、P、O、Si和C元素。复合膜层具有良好的自清洁性能及抗酸碱腐蚀能力,其电荷转移电阻和膜层电阻相比于镁合金基体分别提高约4.6倍和3.2倍,对镁合金基体的保护效率为82.1%,能有效抑制镁合金基体腐蚀同时保护其免受污染。

超疏水纺织品自清洁性能测试方法的研究

本文运用炭黑的沾污性能,自建测试标准体系,应用于超疏水纺织品的自清洁性能的测定。通过测试10种试样的沾水、拒油、抗污性能,以及利用自建测试标准体系测试其自清洁等级,发现超疏水织物的自清洁性能与其拒水、拒油、抗污性能具有直接的关系,同时证明自建测试标准体系可以很恰当地、直观地表征超疏水纺织品的自清洁性能。

光触媒纺织品自清洁性能测试方法的研究

文中运用亚甲基兰的沾污性能,自建测试标准体系,应用于光触媒纺织品自清洁性能的测定。通过测试发现光触媒整理试样的自清洁等级随着照射距离的增加而逐渐下降、随着照射时间的增加而逐渐提高,并确定照射距离为20cm、照射时间为12h。同时证明该自建测试标准体系可以恰当地、直观地表征光触媒纺织品的自清洁性能。

自清洁防水透湿防护面料的制备及性能研究

为发挥防水透湿面料在医用防护服领域的作用,以水为分散剂,聚二甲基硅氧烷为疏水剂,涤纶织物为基材,采用高速剪切均质分散乳化机将聚二甲基硅氧烷均匀分散于去离子水中,采用浸渍⁃等离子体交联工艺制备了超疏水涤纶织物。将其与热塑性聚氨酯纳米纤维膜进行点胶复合制备了防护面料。利用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪和X射线衍射仪测试了织物性能。结果表明:当聚二甲基硅氧烷质量浓度为5 g/L时,制备的织物超疏水性能最佳,水接触角达到152.4°,聚二甲基硅氧烷薄膜成功接枝于涤纶表面。该织物经600次洗涤和3000次摩擦循环后,水接触角仍维持在145°以上。认为:制备的复合面料具有优异的防水、透湿、拉伸和过滤性能,可作为自清洁、防水透湿型防护服面料。

铝合金建筑幕墙抗腐蚀与自清洁研究

本文通过阳极氧化、喷涂并结合表面修饰,对铝合金建筑幕墙进行复合表面处理的实验。实验结果表明:复合表面处理后铝合金形成微纳米粗糙表面结构,呈现超疏水特性,不易被污染得以保持外观品质,并且能长时间耐受腐蚀。采用复合表面处理技术能赋予铝合金建筑幕墙良好的抗腐蚀能力与自清洁性能,具有应用价值。

旋向自交叉式转子自清洁性能实验研究

本文通过实验研究对比了光管、安装有同向转子的有机玻璃管和安装有旋向自交叉转子的有机玻璃管的污垢沉积程度。结果显示光管下的沉积的污垢最多;同向转子能够减少污垢在有机玻璃管内沉积,最终在有机玻璃管内沉积的污垢量基本处于稳定;旋向自交叉转子具有最好的清洁效果,能够保持有机玻璃管较为干净的水平。

TiO2/废弃涤纶无纺布的制备及光催化自清洁性能

以废弃涤纶(PET)无纺布为研究对象,清洗干净后对其进行碱刻蚀,并接枝钛酸四丁酯(TBT)水解形成TiO2/PET无纺布。利用SEM对其形貌进行观察发现,当TBT含量为6wt%时纤维表面形成较均匀的TiO2粒子。研究了碱刻蚀温度及TBT浓度对PET及TiO2/PET无纺布断裂强度的影响。结果表明,随着碱刻蚀温度的升高,PET无纺布碱减量增大,力学性能变差,而TiO2的形成一定程度上提高了PET无纺布的断裂强度,使60℃和80℃碱刻蚀后的TiO2/PET断裂强度相当;随TBT含量增多,TiO2/PET无纺布的断裂强度呈先增大后减小的趋势,且最大强度所对应的TBT浓度随着温度的升高逐渐增大。为研究TiO2/PET无纺布的光催化自清洁性能,以甲基橙溶液作降解物,在30W紫外灯下对TiO2/PET无纺布处理一定时间后利用测色仪测其表观色深。结果 表明,80℃碱刻蚀后接枝6wt%TBT的TiO2/PET无纺布光降解性能最好,5h后光降解率可达89.05%,经5次循环测试后,TiO2/PET无纺布的光降解率仅下降1.43%,说明其负载牢度较好。这主要得益于该碱刻蚀温度及TBT含量制得的TiO2/PET无纺布的纤维具有较高比表面积且形成较为均匀的TiO2粒子。

棉织物纳米TiO_2溶胶自清洁功能整理工艺

采用溶胶-凝胶法,以Ti(OC4H9)4为前驱体,在常压低温下合成纳米TiO2水溶胶,并应用于棉织物的自清洁整理。探索不同整理工艺对棉织物表面的纳米TiO2晶型、分散性和结晶度的影响,并利用XRD和SEM进行表征。结果表明,棉织物经浸轧烘-汽蒸整理工艺处理后,表面纳米TiO2粒子分散均匀,结晶强度高,对亚甲基蓝溶液的降解率可达88%以上,对红酒和咖啡等污渍自洁效果明显,且整理后织物的断裂强力无明显变化。

新型光催化材料制备及其PVDF膜自清洁改性

膜污染问题制约着膜分离技术在水处理领域的应用,为解决此问题,文章提出将光催化与膜分离技术联用,制备出紫外-可见光响应三元光催化材料(H)g-C_3N_4/Ag_3PO_4/TiO_2,将其用于聚偏氟乙烯(PVDF)膜亲水性及自清洁改性。通过X-射线衍射、扫描电子显微镜、紫外可见吸收光谱分析、光致发光光谱分析及光催化降解实验研究光催化材料的物化性能。通过接触角测量及通量恢复率实验表征改性复合膜的抗污染性能。结果显示:由于光生电子和空穴的有效分离,(H)g-C_3N_4/Ag_3PO_4/TiO_2展示了良好的光催化活性和稳定性;与未改性膜相比,掺杂0.5%的(H)g-C_3N_4/Ag_3PO_4/TiO_2的PVDF复合膜初始接触角由78.3°降低到60.7°,膜通量恢复率由45%升高到80.65%。改性复合膜材料具有良好的自清洁性能。

Fe^(3+)掺杂纳米TiO_2改性水性聚氨酯的制备及性能研究

以过氧钛酸水溶液为前驱体,在100℃下回流4 h,制备了透明的Fe^(3+)掺杂纳米二氧化钛(TiO_2)溶胶,可见光下的催化性能测试表明Fe^(3+)的最佳掺杂浓度为0.1%。将该掺杂浓度的纳米TiO_2溶胶与水性聚氨酯乳液通过简单共混制备了Fe3+掺杂纳米TiO_2改性水性聚氨酯复合膜。采用SEM、UV-Vis、TG等测试方法对复合膜进行表征,结果表明,纳米粒子均匀分散于复合膜中,并赋予了水性聚氨酯良好的紫外吸收能力。机械性能测试表明复合膜的抗张强度得到明显提高,并且在添加量为1%时达到最强(43 MPa),相对增强了13%。可见光下复合膜对亚甲基蓝(MB)的去除实验表明,Fe^(3+)掺杂纳米TiO_2的添加使得水性聚氨酯膜具有光催化自清洁能力。

CoFe2O4基棕褐色太阳能吸收涂层的制备及性能

采用溶液凝胶法在400℃的低温条件下制备出单相CoFe_2O_4尖晶石型陶瓷颜料。通过XRD、SEM及颜料的红外反射光谱系统的研究了煅烧温度对陶瓷颜料的晶型结构、晶粒尺寸、晶粒形貌以及热发射值的影响。随后,将合成的CoFe_2O_4尖晶石型陶瓷颜料与有机树脂、有机助剂复配,形成吸光涂料。采用操作简单,成本低廉、容易实现大面积制备的涂料喷涂法将所制备的吸光涂料喷涂到高红外反射的金属铝基底上,制备出尖晶石型棕褐色陶瓷太阳能吸光涂层,其太阳能吸收值αs=0.768～0.818,热发射值为ε100=0.315～0.398。棕褐色的涂层也可以满足太阳能户外建筑对色彩的需求。此外,接触角测试表明CoFe_2O_4尖晶石型陶瓷涂层平均水的接触角θe>106°,这使得该涂层具备一定的自清洁性能,能有效地应对户外湿度环境对涂层的侵蚀。

聚芴醚酮超疏水喷涂纸及其性能

以聚二甲基硅氧烷(PDMS)和纳米SiO2掺杂聚芴醚酮(PFEK),采用溶液喷涂法在纸张表面构筑了耐用的超疏水涂层。考察了PDMS和SiO2用量(以PFEK和N-甲基吡咯烷酮的质量为基准,下同)对纸张水接触角的影响。结果表明,当PDMS和SiO2用量均为2%时,纸张表面的水接触角达到最大值170°,滚动角最小值为1°,聚合物将SiO2固定在纸张纤维上,使其表面呈现微纳米粗糙结构。超疏水性源于这种疏水粗糙表面下积蓄的空气对液滴浸润的抑制。制得的PFEK/PDMS/SiO2喷涂纸经过40个摩擦周期或12次对折测试后,其水接触角仍达到150°以上,能够维持超疏水性能,并具有较好的机械稳定性。拉伸测试表明,涂层将普通纸张的拉伸强度从10.1 MPa增强到37.8 MPa,在水中浸泡15 min后,该喷涂纸的拉伸强度为25 MPa,仍具有较好的力学性能。另外,PFEK/PDMS/SiO2喷涂纸能够抵抗黏稠泥土的污染,表现良好的自清洁性能。

耐候自清洁外墙涂料的制备

叙述高层建筑外墙用水性硅丙乳胶漆的制备过程及其耐候自清洁性能，并对影响涂料性能的因素进行了讨论。

铜−石墨烯复合镀层表面自清洁防污薄膜研究

本文采用一步电沉积法在铜−石墨烯(Cu-GNS)复合镀层表面制备超疏水薄膜并研究其自清洁防污特性。当沉积电压达到15 V时,Cu-GNS复合镀层表面被多肉植物叶片状的粗糙结构完全均匀覆盖,接触角达到最大值152.3°,滚动角接近0°,实现了最佳的超疏水效果,赋予了复合镀层自清洁防污的性能。通过化学成分表征,确定了所制备薄膜的主要化学成分是低表面能物质十四酸铜,并分析其成膜反应机理。对经沉积薄膜后的Cu-GNS复合镀层进行自清洁防污测试,其表面没有被所浸液体污染,经过10次循环试验后表面依然没有残留液体,并且保持干燥,表明Cu-GNS复合镀层经沉积薄膜后,在实际应用中具有了出色的自清洁防污效果。

一步喷涂法制备低黏附的超疏水颗粒表面

采用硬脂酸和十八烷基三氯硅烷分别对商业来源的ZnO、TiO2和SiO2颗粒进行修饰得到相应的疏水颗粒.然后利用简单的一步喷涂法通过喷涂所制备的疏水颗粒的无水乙醇悬浮液制备自清洁型的超疏水颗粒表面.通过红外光谱(FT-IR)、X-射线光电子能谱(XPS)、X-射线粉末衍射(XRD)证明低表面能物质成功地修饰在这些氧化物表面;用扫描电镜(SEM)观察超疏水表面形貌发现表面团聚现象比较严重;用DSA100型接触角测量仪测量所制备的超疏水颗粒表面对水滴的静态接触角高达160°,滚动角小于5°,说明该表面具有良好的超疏水性能.

树莓形SiO_(2)–TiO_(2)纳米粒子的制备及其在光学涂层中的应用

目的提高TiO_(2)纳米粒子在复合光学薄膜中的分散性及光催化自清洁效率。方法以通过Stöber法制备的粒径为70、140 nm的SiO_(2)粒子与酸催化法制备的粒径为5 nm的TiO_(2)粒子为原料,分别使用硅烷偶联剂3–氨丙基三乙氧基硅烷(APTES,或KH550)与γ–缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷(GLYMO,或KH560)对2种纳米粒子进行表面改性。通过2种粒子表面的化学基团之间的化学键,将2种粒子进行偶联,形成了小粒子包覆大粒子的树莓形结构,并利用溶胶–凝胶法制备了光学涂层,通过紫外–可见分光光度计、红外光谱仪、激光粒度仪等多种表征设备对制备的复合纳米粒子及构筑的薄膜的结构、形貌和性能进行了分析。结果粒径较小的TiO_(2)纳米粒子通过表面基团的反应均匀地包覆在粒径较大的TiO_(2)纳米粒子表面形成树莓形的复合结构,构筑的薄膜具有较高的透光率(>90%),较好地保留了玻璃基底的透过率,在紫外辐照条件下可在120 min内完全降解有机污染物,具有高效的光催化自清洁功能。水接触角测试表明,膜层表面具有较高的亲水性,其接触角最低可达2.68°,因此具有较好的防雾性能。此外,膜层的透过率在耐摩擦试验中表现出较高的稳定性,摩擦测试前后透过率变化在1.0%以内。结论通过表面基团偶联的方法成功制备了树莓形复合纳米粒子,以该粒子构筑的涂层材料兼具透光性、高效光催化自清洁性以及防雾性能,并且具有良好的机械强度。

仿生超疏水材料及其在文物保护中的应用综述

新型文物材料的研发是文物保护科学研究的重要内容之一。一种合格的文物保护材料不仅能够维持文物理化性能的完整性,而且能够保留其原真性,最大程度地保留文物的艺术价值和美学特征。目前,借鉴和“移植”材料学领域成熟的研究方法及材料是文物保护材料研发的常用手段。仿生超疏水材料是人们受到自然界许多生物表面的特殊浸润现象的启发而研发出来的一类材料的统称,作为近年来材料学研究的热点之一,它们也逐渐开始受到文物保护工作者的关注。究其根本,液态水是多种文物劣变的直接或间接原因。因此,以此类材料为文物表面进行疏水封护处理尤为适合。由于具有优异的疏水性,仿生超疏水材料能够有效地阻止液态水的附着、渗透和水蒸气的凝结,进而避免了文物表面甚至内部一系列由水引起的病变。更重要的是,当水接触角大于150°且接触角滞后值小于10°时,超疏水材料便具备了自清洁功能,即无需人为干预,表面流动的液态水(例如自然降雨)就能够在该材料处理过的文物表面自发地带走附着的污物。这种特殊的性能对文物,尤其是露天文物的保护具有重要意义。本文在分析仿生超疏水材料基本原理的基础上,总结了这类材料在文物保护领域最常用的几种制备方法,然后概括性地阐述了现阶段该类材料在石质文物、金属文物、木质文物和纺织品等多种文物疏水处理、自清洁保护中的具体实例和应用前景及独特优势;同时针对性地指出了目前仿生超疏水材料在文物保护应用中未能广泛应用的主要问题,即材料种类的不足和材料性能长期性监测的缺乏。最后,对此类材料今后的研究发展方向进行了展望。

自分散反应性TiO_(2)的制备及其对棉织物的整理

为了改善TiO_(2)的分散性,提高与棉纤维结合牢度,通过三步亲核取代反应制备了自分散反应性TiO_(2)。利用浸染法将自分散反应性TiO_(2)负载到棉织物上。测试了自分散反应性TiO_(2)的分散及储存稳定性,分析了棉织物的晶相、形貌、化学元素和可吸收光。结果表明:自分散反应性TiO_(2)具有优异的分散性,Zeta电位-35 mV,储存1个月后仍然保持良好的分散效果。负载自分散反应性TiO_(2)的棉织物对紫外线具有较强的吸收作用,随着自分散反应性TiO_(2)整理量的增加,棉织物的防紫外线和自清洁性能提高,0.3 g自分散反应性TiO_(2)对棉织物的整理效果更好。认为:所制备的自分散反应性TiO_(2)能够满足对棉织物的整理要求,所整理的棉织物具有更好的防紫外线和自清洁性能。