Ti02聚丙烯酰胺复合水处理剂的热稳定性分析.doc

1、Ti02 聚丙烯酰胺复合水处理剂的热稳定性分析 摘要 采用 TGA 、DSC 和图像分析法研究非晶态纳米 TiO2- 聚丙烯酸酯水处理剂的热稳定性 ,探讨热处理时间、温度、 TTB 含量对纳米复合材料热稳定性的影响。 关键词 纳米材料水处理剂热稳定性纳米 TiO2 的热稳定性好 ,折光指数高 ,对可见光透过率高 , 对紫外光消光系数大 ,因此 TiO2 复合材料在光学材料、非线性材料、信息存储材料和三维图像显示材料件、光屏蔽材料等得到了广泛的应用。折光指数为全息信息存储材料、光学非线性材料的关键因素,体系不同区域折光指数差别越大,全息信息存储材料、 光学非线性材料性能越好,因此得到折光指数高且

2、折光指数可调的透明光学材料是一个有意义的工作。Ti02- 聚丙烯酰胺水处理剂的TGA 和 DTGA 曲线见图 l,水处理剂的起始失重温度Tonset、最大失重速率温度Tmxa和最大失重速率时残余物质量、最大失重速率DTGAmxa 的数据见表 1。从图 1 和表 1 可以看出 :纯聚丙烯酸酯薄膜(无表面活性剂)的起始失重温度 Tonset 为 31.77 ,此时的失重速率 DTGA为 1.84%/min,413.2 时的失重率达97.71%、失重速率为4.08%/min 。大于 450以后 ,没有明显的失重存在,表明有机物残渣基本脱除。对于 TTB 含量 3Owt% 、未经热处理的水处理剂,在1

3、33.01 -255.1温度区间的失重率为4.28%-26.47%, 对应于挥发性未反应单体、表面活性剂、 TTB 水解缩合产物正丁醇和 TiO2 表面吸附水的脱除 ;与纯聚丙烯酸酯薄膜相比 ,虽然水处理剂的起始失重温度 Tonset 略为降低 ,但其最大失重速率温度 Tmxa 增大、最大失重速率时残余物质量和最大失重速率均有所降低。热处理和紫外光光照时间对水处理剂的热稳定性的影响与 TiO2 无机粒子有关 ,热处理会促进水处理剂中无机粒子的进一步生长 ,形成的无机粒子在高分子基体中的物理交联作用增大了对有机高分子链段的抑制作用,从而提高了有机物的热稳定性。从水处理剂的 DSC 曲线 (见图

4、2)可知 :120-200 出现一个吸热峰 ,对应于水处理剂中表面活性剂、 吸附水、 正丁醇等有机物质的脱除 ;230-280 出现一个放热峰 ,对应于 TiO2 表面的 Ti0H 之间的进一步缩聚反应。从图2 和表2 不难看出:对于未经热处理的水处理剂,第一个吸热峰的H 较大,吸热峰的起始温度Tonset 和峰值温度 Tpeka 分别为 123.33和 153.71 ,表明水处理剂的有机小分子较多。水处理剂经90 80h 热处理后 ,吸热峰的 H 值降低 ,吸热峰的起始温度Tonset 和峰值温度Tpeka 分别增大为137.45和 158.14 ,表明热处理会增大无机TiO2 粒子的含量,

5、抑制有机分子的挥发 ,从而提高吸热峰的 Tonset 和 Tpeka。当光照时间从 6min 延长到 60min, 同样会增大无机 TiO2 粒子的含量 ,增加无机粒子对有机分子运动的抑制作用 ,因此吸热峰的起始温度 Tonset 和峰值温度 Tpeka 均相应增大。图 1 Ti02- 聚丙烯酰胺水处理剂的 TGA 和 DTGA 曲线试样 A TTB=0wt%试样 B TTB=30wt%, 无热处理 ,光照 6 分钟试样 C TTB=30wt%,90 温度下热处理80 小时 ,光照 6分钟试样 D TTB=30wt%, 无热处理 ,光照 1 小时表 1 Ti02- 聚丙烯酰胺水处理剂有关参数试

6、样 Tonset( ) Tmax ( ) 残余物质量 最大失重速率 A 317.7 370.9 44.59 10.96B 312.54 379.33 35.31 7.46C 319.85 388.51 35.59 8.01D 325.11 383.3 40.08 8.2试样 A TTB=0wt%试样 B TTB=30wt%, 无热处理 ,光照 6 分钟试样 C TTB=30wt%,90 温度下热处理80 小时 ,光照 6分钟试样 D TTB=30wt%, 无热处理 ,光照 1 小时图 2 Ti02- 聚丙烯酰胺水处理剂的DSC试样 A TTB=0wt%, 光照 6 分钟试样 B TTB=30wt%,90 温度下热处理曲线80 小时 ,光照6分钟试样 C TTB=30wt%, 无热处理 ,光照 1 小时试样 D TTB=30wt%, 无热处理 ,光照 6 分钟表 2 Ti02- 聚丙烯酰胺水处理剂的DSC 数据表 ()试样 B TTB=30wt%,90 温度下热处理80 小时 ,光照 6分钟试样 C TTB=30wt%, 无热处理 ,光照 1 小时试样 D TTB=30wt%, 无热处理 ,光照 6 分钟从表 2 还可以看出 :对于第二个放热峰,热处理和延长紫外光光照时间均会降低放热峰的起始温度Tonset 和峰值温度Tpeka,表明