聚硅氧烷-偶聯(lián)修飾鈦溶膠的接枝復(fù)合及在聚酯纖維表面的薄型負載.pdf

1、利用銳鈦型納米TiO2的強大光催化作用降解有機污染物(例如印染污水)仍是當(dāng)前光催化研究領(lǐng)域中的一個熱點。但目前大部分研究工作主要著眼于提升 TiO2顆粒的光催化活性，對其在實際應(yīng)用中的負載和回收再利用等問題涉及較少。而要達到持續(xù)高效、反復(fù)利用的降解污水效果，必須使高催化活性的納米TiO2以表面鑲嵌的形式負載于高比表面積的易回收載體表面。因為，沒有載體，TiO2顆粒易流失；TiO2被包埋在載體內(nèi)，與有機污染物分子難接觸；只有大的固液界面、

2、高的TiO2裸露程度、高的負載牢度、以及污染物分子向界面快的擴散速度才能充分發(fā)揮納米TiO2的強大光催化作用。
　　由此，本課題設(shè)計了一種以廉價的疏松聚酯織物為基礎(chǔ)載體、以高耐候性聚硅氧烷為粘結(jié)層、以偶聯(lián)修飾銳鈦型鈦溶膠為光催化顆粒的纖維狀光催化復(fù)合材料。為驗證上述設(shè)計理念并達到高效穩(wěn)定的光催化降解效果，依次討論了鈦溶膠顆粒表面的偶聯(lián)修飾、聚硅氧烷與鈦溶膠顆粒的接枝復(fù)合、以及鈦溶膠顆粒在聚酯纖維表面聚硅氧烷薄膜淺表層的鑲嵌型牢固負

3、載。
　　首先，以高分散性的鈦溶膠/乙醇分散液為基本原料，用帶雙鍵的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPS)對鈦溶膠顆粒表面進行偶聯(lián)修飾；再經(jīng)介質(zhì)置換，制得MPS偶聯(lián)密度和親水/親油性可調(diào)的活性鈦溶膠/甲苯分散液。粒度分析(DLS)、元素分析和紅外光譜(FTIR)分析等表明，MPS偶聯(lián)修飾可有效提高鈦溶膠顆粒表面的親油性，進而改善與甲苯的相容性及在甲苯中的分散性。而對羅丹明B染料的光催化降解實驗表明，MPS偶聯(lián)改性對鈦溶膠顆

4、粒的光催化作用影響有限。
　　其次，以上述偶聯(lián)修飾鈦溶膠為光催化顆粒，通過與含氫硅油及端乙烯基硅油的硅氫加成反應(yīng)，制得聚硅氧烷/鈦溶膠光催化復(fù)合膜，實現(xiàn)鈦溶膠顆粒在聚硅氧烷薄層中的均勻牢固負載。紅外光譜(FTIR)、抽提實驗、掃描電鏡(SEM)等分析表明，偶聯(lián)修飾鈦溶膠顆粒表面錨固有大量含C=C鍵的硅烷分子，這不僅可有效提高其與聚硅氧烷的相容性及在其中的分散均勻性，還可與硅油分子中的Si-H鍵發(fā)生硅氫加成反應(yīng)，從而進一步提高復(fù)合膜

5、的立體交聯(lián)程度以及鈦溶膠顆粒與聚硅氧烷基體膜的結(jié)合牢度。
　　最后，以廉價易得、組織結(jié)構(gòu)疏松、抗紫外老化性能較佳的聚酯織物為基礎(chǔ)載體，通過涂覆/焙烘工藝，依次將聚硅氧烷、鈦溶膠均勻完整地附著于聚酯纖維表面并交聯(lián)固化，制得一種具有高效穩(wěn)定光催化性能的光催化聚酯纖維。染料降解實驗和掃描電鏡(SEM)觀察表明，鈦溶膠顆粒易均勻、致密、牢固地附著于纖維表面的聚硅氧烷薄膜淺表層，這不但可賦予聚酯纖維優(yōu)異的光催化降解作用，還可進一步提高聚酯纖