聚氨酯,纳米二氧化钛,自洁涂层的制备

苏国栋,等:聚氨酯材料纳米二氧化钛自洁涂层的制备

悬浮TiO2的亚甲基蓝水溶液,反应30min后,微滤膜过滤,测试此时亚甲基蓝水溶液的吸光度,来考察粒径对光催化降解的影响。

在相同试验条件下做聚氨酯涂层液中加表面活性剂和不加表面活性剂的对比试验,用电脑连接的彩色显微镜观察涂层液的情况。

3　结果和讨论

3.1　TiO2晶型对自洁效果的影响

由图1可见,变化较快,在30min;,70min率很低,只有45%。这与文献[9-11]的结论基本一致,锐钛晶型光催化效果明显优于金红石晶型

。

2对亚甲基蓝水溶液光分解效果的影响

Fig.2　TiO2particlesizevsphotolysisofmethyleneblue

inaqueoussolution

图3　粒径与自洁率的关系

Fig.3　TiO2particlesizevsself2cleaningratio

图1　锐钛晶型和金红石晶型TiO2自洁率和时间的关系

Fig.1　Self2cleaningratiovstimeofanataseTiO2andrutileTiO2

3.2　TiO2粒径对自洁效果的影响

关于粒径对光催化的影响作者做了两组试验。

图2表明粒径越小亚甲基蓝在其特征峰665nm处的吸收峰下降越多,说明粒径小对亚甲基蓝分解的效果好。这一结果和文献[8,9]报道的结果一致。图3结果表明,将TiO2用于聚氨酯自洁涂层时,并非粒径越小分解亚甲基蓝就越好,但粒径太大也不好,而是有一个最佳的粒径范围,本试验条件下粒径在150～300nm之间自洁效果较好。可能因为粒径太小比表面积大,表面能大在自洁涂层中容易团聚,这样降低了光分解的效果

。3.3　表面活性剂对涂层表面和自洁效果的影响

由图4、图5可见,TiO2固含量为7%、粒径为174.6nm时,加入表面活性剂的涂层均匀,说明TiO2在溶胶里的分散较好,这样也有利于光催化分解反应,没加表面活性剂的涂层表面有明显的不均匀团聚现象,说明TiO2分散不好。

由图6可见,添加表面活性剂后,

材料的自洁效

果明显增加。同时发现,添加表面活性剂后,材料的表面光滑,污染物亚甲基蓝在光分解过程中褪色均匀;而没有添加表面活性剂的涂层材料,表面粗糙,污染物亚甲基蓝在光分解过程中褪色不均匀,在个别区域留有细小色斑。这些现象表明,二氧化钛在自洁涂层中的分散状态对材料的自洁效果的影响是十分显著的。二氧化钛分散好可使TiO2颗粒得到充分利用,最大限度地接受光照而发挥更好的光分解作用;二氧化钛分散不好,则在同样二氧化钛添加量情况下,其光催化分解有机物的效果不能很好地发挥,颗粒在材料的表面分布不均匀,局部存在空缺,光照后部分有机物未分解形成色斑。选择良好的分散剂往往成为纳米材料应用的关键问题。

从图6还可见,表面活性剂用量较少时,随其用量的增加自洁率也增加,但表面活性剂用量超过3%以后,自洁率随其用量的增加反而下降。这与表

面活性剂具有强烈吸附作用有关。加入量过多时,吸附在二氧化钛表面的量增加,一方面吸附的表面活性剂将阻挡二氧化钛对紫外光吸收,影响光催化的效果;另一方面,二氧化钛的光分解将优先对吸附的表面活性剂作用,从而使对污染物的分解作用下

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