2.2 改性效果评价
2.2.1 红外光谱分析
对改性前后的纳米TiO2粉体进行红外光谱分析,结果如图4,图5 所示。
从图4 和图5 对比可以看出,改性后的纳米TiO2出现新的红外吸收峰:1720.39、1323.08、1130.21cm -1 分别对应于KH570 中C=O、C-O 和Si-O 的伸缩振动峰, 2953.08cm-1 为-CH 的伸缩振动峰,结果表明:纳米TiO2与KH570 发生化学键合。
2.2.2 沉降效果评价
分散情况反映了粒子在有机溶剂中的分散性及分散稳定性中国建材网cnprofit.com。若粒子在有机溶剂中分散性好,则有机溶剂对纳米粒子有较好的润湿性,粒子间不易聚集和粘连,在沉降时,粒子列堆积紧密,完全沉降时其沉降体积较小,相反,若粒子分散性较差,粒子易于聚集,粒子间因架桥而留有较多空隙,沉降时易形成疏松的沉积物,也就是说,沉降体积越小,改性效果越好。
改性前后沉降性及分散稳定性如表1 所示,从表1 可以看出改性后的纳米TiO2在二甲苯中能得到很好的分散。因此可以看出纳米TiO2在二甲苯中能稳定的分散这对涂料的稳定性有重要的意义。
2.2.3 改性前后涂膜的电子显微镜表征
改性前后的显微镜照片如图6 中(a)(b)所示。
图6 改性前后电子显微镜照片(×1600)
图6(a) 、(b)分别为改性前后涂膜显微镜照片,从图(a)可以看出,改性前纳米粉体制成的涂膜,纳米粉体在涂料中出现严重团聚现象,分布不均匀,很难看到分散开的纳米粒子,图(b)中经过KH570 改性后的纳米TiO2粉体在涂料中粒子分散比较均匀,总体分散状况得到了很大的改善,这可能是由于未改性的纳米TiO2基粉体具有较强的亲水性,在有机树脂中不宜分散,经过表面改性后,纳米TiO2粉体能与涂料树脂较好相溶,改善了纳米TiO2颗粒在涂料中的分散性和均匀性,取得较好的分散性效果。显微镜虽不能作为纳米粒子存在状况的表征, 但图6 还是大致给出了它们分散的状况,有一定的参考价值。
2.3 复合涂料性能测试
涂膜的性能检测如表2 所示。
从表2 可以看出,纳米复合涂料的整体性能优于普通的氟碳涂料,这是因为纳米TiO2光催化剂表面吸附的改性剂在粒子和基料界面间形成一层膜,它能在TiO2和有机基料间进行适度应力转移,提高了涂膜的柔韧性和附着力,同时由于改性纳米TiO2基光催化剂自身的特点和在涂料中良好的分散性,加入TiO2光催化剂的氟碳涂料的光泽、耐碱性、耐水性都优于普通氟碳涂料。
2.4 复合涂膜的光催化性能
氟碳清漆涂膜、未改性制备的涂膜和经KH570 改性后制备的涂膜降解罗丹明B 的吸收光谱图分别如图7、8、9 所示。
从图7,图8,图9 的降解罗丹明B 的吸收光谱图对比可以看出,未添加光催化剂的氟碳涂膜在紫外光下基本没有光催化降解能力,150min 后罗丹明B 基本没有被降解, 添加光催化剂的涂膜光催化活性得到大大改善,尤其是改性后的涂膜光催化活性最强,从光催化降解罗丹明B 的紫外图可以看出:随光照时间的增加,罗丹明-B 溶液紫外和可见部分的吸收峰值有明显下降,表明发色基团浓度降低,而且整个吸收光谱中未见到任何新的吸收峰的出现,因此确定罗丹明B 分子在光催化过程中被逐渐降解, 当光照150min 左右, 罗丹明-B 溶液在紫外与可见光区吸收峰全部消失,说明此时罗丹明B 已被彻底降解。由此可以看出复合纳米TiO2的涂膜具有光催化活性,能够降解有机物。
3 结论
采用硅烷偶联剂对纳米TiO2进行表面改性,能够改善其在有机介质中易团聚的缺点,使得其光催化活性得到更好的发挥。本文制备的复合涂料不仅能提高其涂料及涂膜的整体性能,还能使所得涂层具有光催化活性,能够光催化降解有机污染物。