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纳米氧化锌的油水界面法合成及其在PET无纺布中的应用

作　者: 赵旭
导　师: 余逸男；周兴平
学　校: 东华大学
专　业: 纺织化学与染整工程
关键词: 氧化锌(ZnO) 油酸钠油水界面静电纺无纺布
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着纳米技术的发展,纳米材料的制备及应用已经逐渐成为新的研究热点。迄今为止,氧化锌因其特殊的性质,广泛的应用性能,已引起人们的广泛关注。目前,氧化锌的合成主要是在水相中进行,关于氧化锌的油相合成还鲜见报道。本课题采用油水界面法获得在有机相中分散性良好的纳米氧化锌,该方法工艺简单,原料易得而且价格低廉,设备要求低,能耗低,便于推广,是一种制备超细纳米晶的优良方法。而且,通过使用适当的表面活性剂,也可能使分散在油相中的氧化锌纳米晶全部转移至水相中。该课题对氧化锌的应用,尤其是在油相中的应用,以及氧化锌的表面修饰奠定了良好的基础。此外,通过静电纺丝法将纳米氧化锌添加到PET中,获得ZnO/PET超细纤维,通过简单的方法实现超细粉体在有机纤维高分子材料中的添加,赋予PET纤维一定的功能性,并最终获得ZnO/PET超细纤维无纺布,以满足特殊用途无纺布的要求。通过本课题的研究,得出如下结论:（1）用油水界面法能够得到纳米氧化锌,颗粒大小约为8.0 nm,产物大小均一,分散性好,纯度高。（2）研究了各种因素的产物的影响。氢氧化钠的用量影响产物的纯度,当[Zn²⁺]/[OH^-]=1:5及以上时,产物为纯的氧化锌。在25℃时,随着反应时间的延长,颗粒逐渐长大;在50℃时,产物沿着（002）晶面生长。当油水比例为2:1时生成的颗粒较小而且分散较好。反应物浓度对产物的形貌及分散性都有影响。不同油相对产物的形貌有很大影响。与月桂酸钠和硬脂酸钠相比,油酸钠作为表面活性剂时效果更为理想。经过高温高压热处理后产物由颗粒状变为长度在200-300nm,宽度在50-60 nm的棒状。（3）油水界面法合成出的ZnO纳米粒子能够与PET六氟异丙醇溶液充分共混,并且具有可静电纺性能,能够得到ZnO/PET超细纤维及其无纺布。（4）ZnO/PET超细纤维与PET超细纤维相比,纤维表面没有改变;同时ZnO的加入对无纺布的断裂强力影响不大。PET超细纤维无纺布本身具有很优良的抗紫外性能,当ZnO的添加量为3%时,PET超细纤维无纺布的抗紫外性能得到大幅提高。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-26
  前言  11
  1.1 纳米材料  11-15
    1.1.1 纳米材料概述  11-12
    1.1.2 纳米材料的特性  12-14
    1.1.3 纳米材料制备的研究现状  14-15
    1.1.4 纳米材料的发展前景  15
  1.2 纳米氧化锌  15-20
    1.2.1 氧化锌的结构及性质  15-16
    1.2.2 纳米氧化锌的应用  16-18
    1.2.3 纳米氧化锌的制备  18-20
  1.3 超细纤维及其功能化  20-24
    1.3.1 超细纤维性质  20-21
    1.3.2 超细纤维的应用  21-22
    1.3.3 超细纤维的制备  22-23
    1.3.4 超细纤维的功能化  23-24
  1.4 本课题的提出  24-26
第二章油水界面法制备氧化锌纳米颗粒的研究  26-56
  2.1 引言  26
  2.2 实验试剂及仪器  26-27
    2.2.1 实验试剂  26-27
    2.2.2 实验仪器  27
  2.3 实验部分  27-34
    2.3.1 氧化锌纳米颗粒样品的具体制备过程  27-29
    2.3.2 不同氢氧化钠浓度对合成效果的影响  29-30
    2.3.3 不同反应时间和温度对产物氧化锌的影响  30
    2.3.4 油水比例对产物氧化锌的影响  30-31
    2.3.5 反应物浓度对产物氧化锌的影响  31
    2.3.6 不同油相对产物氧化锌的影响  31
    2.3.7 不同表面活性剂对产物氧化锌的影响  31-32
    2.3.8 热处理对产物氧化锌的影响  32
    2.3.9 样品的测试与表征  32-34
  2.4 实验结果与讨论  34-55
    2.4.1 油水界面法合成纳米氧化锌的测试与表征  34-36
    2.4.2 不同氢氧化钠浓度对氧化锌合成的影响  36-37
    2.4.3 不同反应时间和温度对产物氧化锌的影响  37-41
    2.4.4 油水比例对产物氧化锌的影响  41-45
    2.4.5 反应物浓度对产物氧化锌的影响  45-46
    2.4.6 不同油相对产物氧化锌的影响  46-49
    2.4.7 不同表面活性剂对产物氧化锌的影响  49-52
    2.4.8 热处理对产物氧化锌的影响  52-55
  2.5 本章小结  55-56
第三章 ZnO/PET超细纤维无纺布的制备及其性能初探  56-64
  3.1 引言  56
  3.2 实验试剂及仪器  56-57
    3.2.1 实验试剂  56
    3.2.2 实验仪器  56-57
  3.3 实验部分  57-60
    3.3.1 ZnO/PET超细纤维及其无纺布的制备  57-58
    3.3.2 测试方法  58-60
  3.4 实验结果与讨论  60-62
    3.4.1 ZnO/PET超细纤维无纺布的扫描电镜分析  60
    3.4.2 ZnO/PET超细纤维无纺布的红外分析  60-61
    3.4.3 ZnO/PET超细纤维无纺布的断裂强力测试  61-62
    3.4.4 ZnO/PET超细纤维无纺布的抗紫外性能测试  62
  3.5 本章小结  62-64
第四章结论与展望  64-65
参考文献  65-68
东华大学硕士研究生在学期间发表学术论文目录  68-69
致谢  69

纳米氧化锌的油水界面法合成及其在PET无纺布中的应用

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