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纳米TiO2(VKT25, VK-TA18)在塑料中的应用进展

纳米TiO2VKT25, VK-TA18在塑料中的应用进展

 

1.在通用塑料中的应用

包括钛白粉在内的许多无机填料填充塑料,对制品的成本、力学性能等有很大的改善而被大量使用,纳米粒子的超微尺寸和表面活性效应能够对聚合物材料内部的缺陷进行修饰,并可减少内部残留的活性基团,从而能够大幅度提高聚合物材料的强度、韧性、耐老化性及耐热等性能。

 

2. PP中的应用

提高PP的韧性及耐老化性能直是人们关注的焦点。对以纳米TiO2SiO2为添加剂加入到聚丙烯共混形成的复合材料的耐老化等性能进行研究结果表明未加纳米粒子的PP经紫外线照射200h后拉伸强度损失50%以上,冲击强度损失1/3 以上,当照射700h,拉伸强度损失88.38%,冲击强度损失近50%,已经没有使用价值。 加入纳米粒子后,耐老化性能大大提高,而且不同种类的纳米粒子有不同改善效果,纳米TiO2VKT25, VK-TA18的效果优于纳米Si02。研究纳米TiO2填充PP复合的力学性能和耐老化性能结果表明添加1 %~2 %的纳米TiO2VKT25, VK-TA18可以明显改善PP的抗冲击性能,纳米质量分数在1%~4%对复合材料的拉伸强度几乎没有影响,而添加少量的纳米Ti02可以大大提高PP的耐紫外光老化性能,说明纳米TiO2VKT25, VK-TA18对紫外光有极强的吸收能力,能改进材料的耐候性,提高户外制品的使用寿命。

 

3.PSHIPS改性中的应用

粒径为10nm(VK-TG01)TiO2填充(PS/二乙烯苯)共聚物,发现可明显提高基础树脂的耐热性能,且介电常数随TiO2含量的增加而提高,同时介质损耗因数也有所增大,但介电常数基本上不随频率的变化而变化,这种材料基本上达到了微波通讯材料的要求。用纳米级TiO2 VKT25, VK-TA18填充高抗冲聚苯乙烯( HIPS)回收料发现, TiO2含量仅为1 %时,可同时提高材料的缺口冲击强度、拉伸强度和耐热温度,使HIPS回收料重新利用,具有很好的经济效益。对纳米TiO2 表面进行预处理,采用大分子分散剂通过母料法制备了高性能的HIPS/TiO2纳米复合材料。实验结果表明,TiO2VKT25, VK-TA18含量为2%时,材料的缺口冲击强度、拉伸强度、弹性模量达最大值,且材料的硬度、耐热温度、阻燃性能随TiO2含量的增加而提高。

 

4.在抗菌塑料和保鲜薄膜中的应用

目前在抗菌塑料中广泛采用的抗菌剂为银系抗菌剂,其杀菌性能虽高,但遇光照或保存时极易变色,而且从塑料中析出对人体不利。另外,由于银的活泼性,容易发生氧化还原反应引起塑料颜色黄变,这些问题都将给塑料的应用带来不良的影响。有资料表明,纳米TiO2由于具有优良的光催化性能而具有很好杀菌效果。现在国内外关于TiO2填充到聚合物中制成抗菌塑料的研究不多。据报道宣城晶瑞研制的纳米TiO2VKT25, VK-TA18添加到PP,经抗菌实验测试,其抗菌率优良; 报道采用锐钛矿型纳米TiO2 ,经表面包覆处理,添加于PE等树脂中,制成的抗菌塑料,具备长效广谱的抗菌效果,安全稳定,实施方便,在净化环境方面具有广阔的应用前景。纳米级TiO2VKT25, VK-TA18的高稳定性及其无毒 、抗菌等优异性能,使其在食品包装用塑料薄膜中有着广阔的应用前景。通过在PVC树脂中增加含有TiO2母粒等功能材料研制出高强度的阻氧纳米苹果保鲜膜,经测试结果表明,添加纳米粒子能明显地提高膜的拉伸强度,降低氧和水蒸汽的透过量,而几乎不影响CO2的透过量,用于苹果的保鲜具有良好的效果,对国内的保鲜膜技术革命有很好的启迪作用。

 

5.在热固性塑料中的应用

 

增强增韧作用的应用

用未经表面处理和经表面处理的纳米Ti02VKT25, VK-TA18对不饱和聚酯(UP)树脂进行了填充改性研究了纳米TiO2用量对不饱和聚酯树脂的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、断裂伸长率的影响。结果表明:经表面处理的纳米TiO2VKT25, VK-TA18用量为4 %时,材料的增韧增强效果好,而且其玻璃化温度比纯不饱和聚酯树脂大,经处理的填充复合材料的玻璃化温度更高。以纳米TiO2VKT25, VK-TA18为填料制备了环氧树脂/TiO2纳米复合材料,对纳米TiO2 对复合材料性能的影响进行了研究。结果表明,纳米TiO2经偶联剂表面处理后,可对环氧树脂实现增强增韧,当填充量为3 %时,材料的拉伸弹性模量提高了37 % ,拉伸强度提高了44%,冲击强度提高了898%,其他性能也有明显改善。

 

催化性能的应用

双马来酰亚胺(BMD)是制备高性能复合材料的一种重要基础树脂,在航空航天领域有着广泛的应用,但大多数双马来酰亚胺单体的熔点偏高,固化温度偏高,且因固化树脂交联密度大而使材料呈脆性,原来是采用与橡胶、热塑性树脂共混或进行M ichael加成共聚等方法加以改性,但这些方法的共同缺点是树脂的耐热性下降。在研究发现纳米TiO2BMI单体聚合具有催化作用的基础上,研究了纳米TiO2VKT25, VK-TA18对引入芳香二胺、N-取代苯基马来酰亚胺等组分的改性、双马树脂固化反应性和固化树脂热稳定性的影响,,结果表明,纳米TiO2 的引入可使固化温度下降45~105,固化物的耐热温度指数提高19~27

 

6.其他

纳米TiO2VKT25, VK-TA18还可应用于导电塑料;利用其对有机物的光催化降解的性能,可以设计光降解塑料,以减少“白色污染”等。

 

7.结语

随着人们对纳米无机粒子/塑料复合材料的深入研究,纳米无机粒子在塑料改性中必将得到进一步的广泛应用。

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