二氧化钛是一种性能优异的白色填料,为无毒无味的粉体。由于其出色的性能,如高遮盖力、高折光指数,高光散射力、高耐候性、高光泽、高稳定性等,越来越受到涂料配方者的青睐。目前在很多涂料配方中都含有二氧化钛,特别是在红外热反射隔热涂料中,二氧化钛更是必不可少的组分[1-3]。将红外热反射隔热涂料涂覆到织物上可制得能显著屏蔽太阳热辐射热量的隔热涂层织物,与传统降温方法相比,它不需消耗能量就能有效降低暴露在太阳下物体的表面温度,从源头上阻止热量向物体内部的传递,进而达到节能降温的目的。本文选用对近红外辐射具有高反射、低吸收的金红石型TiO2作为功能粒子,通过涂层整理的方法将TiO2粒子牢固地粘附在织物上,制得了隔热性能较好的TiO2隔热涂层织物;分析讨论了影响其隔热性能的各项因素。
1试验
1.1 试验材料及药品
材料 经退浆、煮练后未漂白的纯棉织物(平纹,经、纬纱线密度为33 tex×26 tex,经、纬向密度为338 根/10 cm×259 根/10 cm)、涤纶织物(平纹,经、纬纱线密度均为20 tex,经、纬向密度为395 根/10 cm×295 根/10 cm)、涤/棉织物(平纹,经、纬纱线密度均为23 tex,经、纬向密度为543 根/10 cm×285 根/10 cm)。
药品 金红石型TiO2(工业级,杜邦钛白科技(上海)有限公司),聚偏氟乙烯(PVDF,工业级,上海三爱富新材料股份有限公司),聚氨酯(PU,工业级,韩国(株)爱特聚氨酯有限公司),N,N-二甲基甲酰胺(DMF,分析纯,天津市科密欧化学试剂有限公司), 六偏磷酸钠(分析纯,天津市科密欧化学试剂有限公司)。
1.2 试验仪器
LTF 97885涂层机(瑞士 Werner Mathis公司),控温织物隔热性能测试箱(自制),QUANTA 200扫描电子显微镜(捷克FEI公司),LD电子天平(沈阳龙腾电子有限公司),D-7401-50型电动搅拌器(天津市华兴科学仪器厂),202 电热恒温干燥箱(天津市实验仪器厂),WSD-3U荧光白度仪(北京康光仪器有限公司)。
1.3 隔热涂料的制备
1.3.1PVDF基隔热涂料的制备
隔热涂料中,TiO2的质量分数为18.0 %,PVDF的质量(g)与DMF的体积(mL)比为1:10。试验步骤如下:
1)将TiO2粉末加入到盛有DMF的烧杯中,所得的混合物在电动搅拌器中搅拌分散一定时间后,向其中加入六偏磷酸钠溶液,继续搅拌分散。2)将PVDF粉末加入到盛有DMF的烧杯中,用玻璃棒搅拌至完全溶解均匀,静置至其中不含气泡。3)将1)中分散均匀的TiO2加入到2)中搅拌至混合均匀,即得所需隔热涂料。
1.3.2PU基隔热涂料的制备
隔热涂料中,TiO2的质量分数为18.0 %,PU的质量(g)与DMF的体积(mL)比为3:20。试验步骤如下:
1) 将PU胶粒溶于盛有DMF的烧杯中,直至其完全溶解均匀,同时也将TiO2粉末均匀地加入到盛有DMF的烧杯中,用玻璃棒搅拌使其分散均匀。2) 在一定转速下,将分散均匀的TiO2悬浮液缓慢地加入到PU溶胶中,搅拌混合均匀,静置至其中不含气泡,即得所需隔热涂料。
1.4 涂层织物的制备
将所配制的隔热涂料在LTF 97885涂层机上涂覆到织物上,制得涂层织物。涂层工艺为:
基布 ®第一次涂覆 ®烘干(100 ℃×3 min) ®第二次涂覆 ®烘干(100 ℃×3 min) ®水洗 ®烘干。
1.5 分析测试及性能表征
1.5.1隔热性能
采用自制的控温织物隔热性能测试箱,测试不同热辐射时间下试样内侧的温度(T)。以其与未受热辐射前试样内侧的初始温度(T0)之差(△T),评价试样的隔热性能[4-5]。
1.5.2扫描电镜分析
将待测试样均匀地粘贴在样品板上,喷金,完毕后采用QUANTA 200扫描电子显微镜观察试样的形态及其粒子聚集状态,拍照记录[6]。
1.5.3白度
将试样折叠成4层,在WSD—3U荧光白度仪上测试hunter白度。经、纬向各测3次,取其算术平均值。
2 结果与讨论
2.1 TiO2涂层前后织物及纤维的形貌
棉织物经TiO2涂层前后的SEM照片如图1所示。由图1可知,经TiO2涂层后,在织物表面形成了一层致密的PVDF-TiO2高分子膜,PVDF和TiO2填充了纤维交织点间空隙,使纱线结构变得较为紧密。
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