PVC建筑膜材亲水表面处理及其性能研究

【摘要】随着上海世博会、北京奥运会以及广州亚运会等一系列国际盛会的举办，PVC建筑膜结构材料在我国得到长足发展，应用越来越广泛。近年来，环境污染加剧，作为长期在自然环境下使用的材料，PVC建筑膜材表面发粘易玷污，而且清洁困难，这极大地影响了其在膜材领域中的推广应用。1997年，Wang等人发现在紫外光照射下水在TiO2表面的接触角由数十度降为零度，呈现超亲水状态。众多学者后续研究认为，当TiO2表面的水接触角<15°时，水具有很高的流动性使得薄膜有一定的自清洁效果。同时，锐钛矿TiO2在紫外光照射下具有良好的光氧化还原性，能够将有机污染物氧化分解，进一步提高薄膜的自清洁效果。因此，采用锐钛矿TiO2对PVC建筑膜材进行表面处理，构筑亲水表面是实现膜材防污自清洁的有效途径。本课题主要通过反相微乳液水热法制备催化活性优良的锐钛矿TiO2，将自制的锐钛矿TiO2对PVC建筑膜材进行表面处理并对处理后膜材的亲水性能展开研究。首先，将微乳液法和水热法有机结合，成功制备催化活性优良的锐钛矿TiO2，研究不同(TBT):(H2O)摩尔比对锐钛矿TiO2的影响；其次，锐钛矿TiO2表面处理PVC建筑膜材，研究膜材在紫外光照射下的降解行为；最后，在PVC膜材和TiO2之间加入二氧化硅隔离层并研究复合膜的亲水性能。反相微乳液水热法制备TiO2，调整反应体系中(TBT):(H2O)摩尔比，采用X射线衍射、透射电镜以及荧光光谱等方法对二氧化钛粉体的物相、结构以及形貌等进行表征。分析结果表明：（1）在一定范围内（TBT）：（H2O）摩尔比的增加，二氧化钛的晶粒尺寸先变小，后变大，其平均粒度在18nm~32nm之间。（2）锐钛矿TiO2的形貌受（TBT）：（H2O）摩尔比的影响，由无规则形态向规则形貌转变，颗粒尺寸也随之变均匀。（3）（TBT）：（H2O）摩尔比为1:25，锐钛矿TiO2粉体的光催化活性最好，经过2h的10W紫外灯辐照后，亚甲基蓝的降解率达到92.24%，高于商业化P25（85.42%）。PVC建筑膜材进行二氧化钛表面处理，研究TiO2对膜材催化降解行为。通过对经紫外光辐照后的PVC膜材和TiO2处理后的PVC膜材的重量、表面形貌、化学结构和表面元素等分析可知：紫外光照下锐钛矿TiO2对PVC膜材的催化降解作用非常明显。与PVC膜材的降解速率相比（K=0.0171），处理后的PVC复合膜降解更快（K=0.0483），主要原因是二氧化钛与紫外线起协同作用加速了膜材的降解。溶胶凝胶法制备SiO2作为隔离层，研究经SiO2、TiO2涂覆后，PVC建筑膜材的亲水性能。实验结果表明：（1）无定形二氧化硅层的涂覆改善了TiO2层和PVC膜材之间的粘结作用，阻止二氧化钛对PVC膜材的光催化降解，对膜材起到保护作用。（2）PVC复合膜的水接触角随着二氧化钛用量的增加而逐渐变小，当二氧化钛用量为5%时，紫外光照后PVC复合膜的接触角降至15°左右。（3）PVC复合膜的水接触角随着紫外光照时间的延长而变小，紫外光照2h后，复合膜的水接触角由42.2°降为10.9°。（4）PVC复合膜的水接触角随着遮光时间的增加而增大，遮光48h后，复合膜的水接触角为36.8°。
【作者】郑海明；
【导师】韩建；
【作者基本信息】浙江理工大学，纺织工程，2014，硕士
【关键词】反相微乳液水热法；锐钛矿二氧化钛；催化活性；光催化降解；表面处理；亲水性能；

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