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1、第29卷第1期航空材料学报Vol29,No12009年2月JOURNALOFAERONAUTICALMATERIALSFebruary2009纳米二氧化钛对纳米纤维增强透光复合材料性能的影响陈卢松,黄争鸣,薛聪(同济大学航空航天与力学学院,上海200092)摘要:对纳米二氧化钛粒子改性聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)透光复合材料的性能进行研究。通过将二氧化钛纳米粒子分别加在同轴共纺复合纳米纤维的壳/芯结构中,分析了相同含量二氧化钛粒子在不同结构中的分布状况以及对纳米纤维增强透光复合材料透光性和紫外光吸收性的影响。研
2、究结果表明:分布在芯层中的纳米二氧化钛粒-1子对纳米纤维增强透光复合材料的透光性能影响较小,且能在200~400nm的紫外光区域产生明显的吸收峰。关键词:纳米二氧化钛粒子;聚甲基丙烯酸甲酯;透光复合材料;同轴共纺;紫外光中图分类号:TB332文献标识码:A文章编号:1005-5053(2009)01-0081-06随着纳米技术的不断进步,纳米TiO2得到了更保持可见光的透过率且降低紫外光的透过率。[1][2,3]加广泛的应用,尤其是在抗紫外、除菌、光催本工作首先将TiO2纳米粒子分别混溶于壳层[4]化等领域成效
3、显著。对于纳米TiO2粒子的功能PMMA和芯层Nylon-6纺丝溶液中,利用同轴共纺[8]化应用,抗紫外性能是其中非常重要的部分。当粒技术制备壳-芯(core-shell)双层复合纳米纤维。径较大时,对紫外线的阻隔以反射、散射为主,对中再通过热压工艺熔融透光材料(PMMA)壳层,而芯波UVB(280~320nm)区以及UVA(320~400nm)区层的增强材料(Nylon-6)保持原有纤维结构,由此制[5]紫外线都有屏蔽作用且可透过可见光。研究者备出含有TiO2粒子的纳米纤维增强透光复合材料在纤维和树脂基体中添加该粒子,试图利用其屏蔽薄膜。
4、通过对不同质量比以及壳层-芯层分布的紫外光的特点,改善基体的抗老化性能,进而延长复TiO2薄膜透光率的测定,结合壳-芯层纳米纤维结构合材料使用寿命。然而,纳米TiO2粒子的团聚现象性能表征,探讨了TiO2粒子对透光材料光学性能的一直是困扰纳米粒子改性复合材料的关键问题,许影响。[6,7]多研究者试图利用溶胶凝胶法、原位生成等手段改善其分散性,但手段繁琐且效果不佳。寻求一1实验部分种简单而有效的手段能最大程度利用TiO2纳米粒子的功能性是目前二氧化钛应用的一个重要研究方11材料向。聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(methylmethac
5、rylate),聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)具有优异的透光性PMMA)购自LG化工有限公司,型号IH093B。Ny-能和可加工性能,但是力学性能尤其强度和冲击韧lon-6购自上海精尖塑料有限公司。本工作中的度较低,并且PMMA对150~800nm波长范围内的PMMA和Nylon-6皆以三氟乙醇(2,2,2-Trifluoroeth-紫外光及可见光均有很高的透过率,因此需对其进anol)为溶剂,购自上海化学试剂有限公司。这些原行改性,使得PMMA在增加力学性能的同时,尽量材料未经进一步纯化处理。纳米二氧化钛(TiO2)粒子由上海大学纳米技
6、术研究中心提供,金红石型,收稿日期:2008-04-11;修订日期:2008-07-10平均颗粒粒径50nm。乳化剂(NP-4)由河北邢台基金项目:国家自然科学基金(50773054)市合成化学厂提供。对纳米二氧化钛粒子的处理如作者简介:陈卢松(1980),男,博士研究生,(E-mail)jer-图1所示。在同轴共纺时,内外层的溶剂混溶才能rycls@mailtongjieducn保证其良好的可纺性。经实验摸索,具体溶液配制通讯作者:黄争鸣,教授,研究方向:复合材料加工、复合材料力学、纳米纤维材料,(E-mail)Huangzm
7、@mai.ltongj.iedu.方法以及溶质对溶剂的质量比列于表1。cn。82航空材料学报第29卷图1TiO2纳米粒子的均匀化处理Fig1TreatmentofTiOnano-particles2表1制备PMMA/Nylon-6壳-芯复合纳米纤维的溶液参数Table1SolutionparametersforpreparingPMMA/Nylon-6shel-lcorecompositenanofibersShellCoreMaterSolventMatersolvent(massratio)MaterSolve
8、ntMatersolvent(massratio)PMMA2,2,2-Trifluoroethanol210PA-62,2,2-Trifluoroethanol0510
