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专业知识 | 二氧化钛在锦纶中的应用在锦纶纤维生产中,通常选用钛白粉作消光剂,目前消光剂用锐钛矿相的二氧化钛。它的优点有:来源丰富、性质稳定、具有优异的消光效应。加入消光剂二氧化钛后制得的锦纶纤维既有良好的力学性能,又有良好的服用性能,该纤维与天然纤维有相仿的不透明度,印染后可获得艳丽的色彩。 除考虑钛白粉的折射率之外,还应考虑对锦纶纤维消光性和可纺性产生影响的其它指标。 (1)粒径 根据光散射的原理,二氧化钛的粒径等于被散射光波长的一半时,散射力最大。由于可见光波长为400~700nm,所以二氧化钛粒径选择在200nm~350nm范围时,在锦纶纤维中的消光效果最佳。因为当粒径太大时(如大于0.8μm以上),会降低钛白粉对短波光的散射能力,影响钛白粉在纤维中的消光效果;同时粒径大,会使过滤性能变差,容易堵塞喷丝板,对纺丝造成不利影响。当粒径太小时(如小于0.1 μm),发生光的衍射,光会从颗粒的周围通过,不发生反射,晶体颗粒会变为透明状态,钛白粉丧失消光能力。 (2)二氧化钛的分散性 纳米粒子具有很大的比表面积和表面自由能,因此粒子之间易凝聚,而且二氧化钛为无机物,属于极性、水不溶性物质,而锦纶纤维属于有机高分子,其极性较小,而这表面性能相差很大,相容性不好,也会引起二氧化钛粒子的团聚。如果将这些二氧化钛粒子直接加到聚合溶液中,不易分散均匀,不但影响消光效果,还易引起喷丝板堵塞,缩短组件使用周期,影响纺丝正常进行,且纺丝时也容易产生毛丝,最终影响纤维的性能。此外锐钛矿相二氧化钛的光催化活性较高,光照时容易使有机物发生光降解。因此,有必要对超细粉体二氧化钛进行表面改性。二氧化钛表面改性的方法,按照原理可分为物理法和化学法,按表面改性剂的种类可分为无机改性和有机改性。 不少专利文献中公开了对消光剂二氧化钛超细粉体的表面改性方法。美国专利US3324071、US3709710、US3893973中公开了用MnO、Sb2O3对二氧化钛粉体进行无机改性,以降低二氧化钛的光催化等活性,减轻了由于光照引起聚酰胺纤维力学性能恶化的现象。Motoyuki等研究了用含有亲水和疏水基团的硅烷偶联剂对二氧化钛改性,可有效地提高二氧化钛在各种有机溶剂中的分散。Lihong Tian等报道了用含有乙氧基团的偶联剂对二氧化钛进行表面改性,通过降解罗丹明一B溶液对其光催化活性进行评价,发现改性后的钛白粉催化活性很强,主要是因为改性后的钛白粉表面有很高的负电荷。上述研究和技术在改善消光剂二氧化钛粉体耐候性和分散性方面都起到一定的作用,但是若将这些产品直接用于化纤工业中,在锦纶基体中良好的分散性与相容性尚有待提高。 |