纳米二氧化钛改性棉织物的功能化研究开题报告

1. 研究目的与意义

tio₂俗称钛白粉，无毒、无味、无刺激性，热稳定性好，且原料来源广泛易得，因具有屏蔽紫外线、消色力高、遮盖力强、色相好等优异性能，而广泛应用于在环境降解、精密感应仪器、生物陶瓷、太阳能用材、气敏传感器、化妆品、纺织品、涂料、橡胶和印刷等行业有着广阔的应用前景。 特别是锐钛矿相纳米 二氧化钛 能够抵抗紫外线 ，抗菌 ，具有光催化活性，因而广泛用于光降解污染有机物和太阳能电池等领域，是非常具有发展潜力且研究较多的光催化剂。

关于tio₂ 纳米粉末的制备有较多报道，其主要的制备方法有：化学溶液分解法（chemical solution decomposition，csd）、物理蒸馏法、二步湿化法、溶胶- 凝胶法（sol-gel 法）超声辐射法、酒精挥发法、热分解法等,。而本文采用水热法制备纳米二氧化钛颗粒 ,水热法制备的纳米二氧化钛颗粒具有污染小，可以通过控制温度、酸碱度、原料配比等条件得到不同晶体结构、组成、形貌和颗粒大小的产物，而且结晶良好，无须二次高温灼烧处理。前驱物主要有三氯化钛或四氯化钛、硫酸钛、金属钛和钛酸酯等，其中以硫酸钛和尿素为原料，或添edta控制剂，在水热条件下可以制备出锐钛矿型纳米二氧化钛光催化剂；或以硫酸氧钛为原料，尿素作沉淀剂，采用水热合成技术也能够制备出锐钛矿型纳米二氧化钛粉体，而添加硝酸铁和盐酸胍可以制备出铁氮共掺杂四方相锐钛矿型纳米二氧化钛粉体；或以偏钛酸为原料，用碱或酸调节溶ph，同样可以合成锐钦矿型或金红石型纳二氧化钛微粒。由于纳米颗粒比表面能高，易引起团聚，回收再利用比较困难等缺点，使得颗粒性能降低，使用受到限制，因此制备稳定、高效的负载型纳米二氧化钛材料就成为人们研究的热点，其中以强吸附性材料如分子筛、活性炭、沸石、粉煤灰以及各种合成纳米孔材料作为载体最为常用。

众所周知,棉纤维具有吸湿、透气等特性,而且穿着柔软、无刺激,是夏季服装的首选面料，然而棉纤维的化学结构中不含有能够吸收紫外线的官能团，因此有必要对棉织物进行抗紫外线功能整理。而且棉纤维不能像合成纤维—样，通过在纺丝原料中添加紫外线防护成分达到抗紫外线的目的，表面改性就成为提高其紫外线防护能力的惟—途径。而纳米二氧化钛具有很好的光催化和紫外线吸收性能, 能用于纺织品的抗菌整理和抗紫外线整理, 满足纺织品多功能整理的需要。但纳米二氧化钛微粒具有很高的表面能,分散于介质中时,将形成多相的热力学不稳定体系,纳米微粒会相互团聚而沉淀。因此,提高纳米氧化物微粒在介质中的稳定性,是纳米氧化物应用于纺织品后整理必须解决的问题。

对普通粉体的表面改性可通过物理、化学、机械等方法进行。但纳米二氧化钛由于颗粒极小，采用机械方法很难完成，对它表面的处理，一般应采用物理、化学方法。无机改性的原理是在钛白粉浆液中添加无机盐，使钛白粉颗粒表面沉积金属离子的氧化物或氢氧化物膜。常用方法主要有铝包膜改性、铁包膜改性、和硅铝复合包膜改性等。有机改性的主要目的是改进二氧化钛在各种介质中的分散性能，其机理是改变二氧化钛的表面性质。改性剂与二氧化钛表面的连接主要有两种形式：一种是物理吸附，因为有机表面活性剂分子一般由亲水的极性基和亲油的非极性两部分组成，当它和有极性的二氧化钛分子接触时，它的极性基便被吸附在二氧化钛表面，让非极性基展露在外与其它有机介质亲和，从而使外界面张力降低促使有机介质渗入聚集在一起的颗粒中，而将空隙中的空气排斥，使二氧化钛颗粒相互分离，达到分散的效果；另一种方式是化学吸附,即处理剂与二氧化钛表面的羟基反应而连接起来，使二氧化钛粒子表面由亲水性转变为疏水性，改善无机粉体与有机单体的亲和性。

2. 研究内容和预期目标

1.聚氨酯改性二氧化钛制备整理液。

2.浸渍工艺使二氧化钛附着在棉织物上制备改性棉织物。

3.对改性后棉织物的抗紫外线抗污能力的研究。

3. 研究的方法与步骤

1.配置以水为介质，不同浓度比的聚氨酯改性二氧化钛整理液。

2.将得到的纳米二氧化钛整理液通过浸渍烘焙工艺与棉织物结合在一起，通过控制反应温度、ph、反应时间来让棉织物跟二氧化钛更好地结合，再用单因素法找到最佳二氧化钛的浓度比。

3.通过控制反应温度，ph，反应时间等实验条件来制备不同效果的纳米二氧化钛改性棉织物。

4.通过xrd，电镜等方法进行结构表征。

4. 参考文献

[1] 肖逸帆，柳松．纳米二氧化钛的水热法制备及光催化研究进展[j]．硅酸盐通报，2007，26(3)：523-528．

[2] btrappak, adsccura t. hydrothermal technology for nanotechnology[j]．in crystal growth and characterization of materials，2007，53(2) ：117-166 .

[3] yuranova t. laub d. xivi j．synthesis，activity and characterization of textiles showing self-cleaning activity under day-light irradiation [j]．catalysis today，20o7 ，122 (12 )：100-i17．

5. 计划与进度安排

1、2022-02-22~2022-03-18：查阅文献，了解课题背景，完成开题报告。

2、.2022-3-19~2022-03-22：开展初步实验，熟悉改性二氧化钛棉织物制备的过程。

3、2022-03-23~2022-03-26：制备二氧化钛改性棉织物