一種光催化纖維復合材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光催化纖維復合材料的制備方法，屬于復合材料領(lǐng)域。本發(fā)明所述光催化纖維復合材料的制備方法，包括下述工藝：將光催化纖維與熱固性樹脂材料置于混煉裝置中，所述光催化纖維與熱固性樹脂的體積比為5~40:100；混合均勻后在190℃~250℃下保溫1h～6h，并壓制成型，其中，所述光催化纖維在波長320~365nm的UV照射下，干燥氣氛中，照射6小時后NOX分解率為24%以上，纖維直徑為1~20μm，纖維長度為100~500mm。該光催化纖維復合材料具有光催化效果好、降解能力強、抗腐蝕性能強、柔韌性好等特點，廣泛用于化工、石油、航天航空、建筑等行業(yè)。
【專利說明】一種光催化纖維復合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光催化纖維復合材料的制備方法，屬于復合材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]光催化材料是在光的照射下，自身不起變化卻可以促進化學反應的物質(zhì)，光催化材料是利用自然界存在的光能轉(zhuǎn)換成為化學反應所需的能量，來產(chǎn)生催化作用，使周圍之氧氣及水分子激發(fā)成極具氧化力的自由負離子。幾乎可分解所有對人體和環(huán)境有害的有機物質(zhì)及部分無機物質(zhì)，不僅能加速反應，亦能運用自然界的定侓，不造成資源浪費與附加污染形成。光催化材料具有抗菌性、空氣凈化、除臭、防霉防藻、防污自潔的作用。同時光催化材料具有極高的安全性，甚至可作為食品藥品添加劑，經(jīng)過美國FDA認證，使用非常安全。同時光催化材料具有良好的持久性，由于其僅提供了反應的場所，它本身并不參與化學反應，所以它的作用效果是持久的。
[0003]紡絲為制造化學纖維的一道工序，將某些高分子化合物制成膠體溶液或熔化成熔體后由噴絲頭細孔壓出形成化學纖維的過程，主要包括溶液紡絲和熔體紡絲兩大類。其中，熔融紡絲是一種使用成熟的紡絲方法。熔融紡絲法又分為聚合法、共混紡絲法、皮芯復合紡絲法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提 供一種光催化纖維復合材料的制備方法，利用該方法制備的光催化纖維具有光催化特性，同時柔韌性好、抗拉強度高，抗腐蝕性能強。
[0005]一種光催化纖維復合材料的制備方法，包括下述工藝:將光催化纖維與熱固性樹脂材料置于混煉裝置中，所述光催化纖維與熱固性樹脂的體積比為5~40:100 ;混合均勻后在190°C~250°C下保溫lh~6h，并壓制成型；
[0006]其中，所述光催化纖維在波長32(T365nm的UV照射下，干燥氣氛中，照射6小時后NOx分解率為24%以上，纖維直徑為I~20 μ m,纖維長度為10(T500mm ；
[0007]所述熱固性樹脂材料為不飽和聚酯、乙烯基酯、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂或聚酰亞胺樹脂。
[0008]本發(fā)明所述的光催化纖維復合材料的制備方法優(yōu)選所述高強度纖維與熱固性樹脂的體積比為20~40:100。
[0009]本發(fā)明所述的光催化纖維復合材料的制備方法優(yōu)選混合均勻后在190°C "220°C下保溫lh~3h。
[0010]本發(fā)明所述的光催化纖維復合材料的制備方法優(yōu)選優(yōu)選所述熱固性樹脂材料的粘度至少為15Pa.S。
[0011]本發(fā)明所述的光催化纖維復合材料的制備方法優(yōu)選優(yōu)選所述光催化纖維在波長32(T365nm的UV照射下，干燥氣氛中，照射6小時后NOx分解率為35%以上。
[0012]本發(fā)明所述的光催化纖維復合材料的制備方法優(yōu)選優(yōu)選所述光催化纖維在波長32(T365nm的UV照射下，干燥氣氛中，照射6小時后NOx分解率為50%以上。
[0013]本發(fā)明所述光催化纖維優(yōu)選按下述方法制備。
[0014]一種光催化纖維的制備方法，包括原料處理、制漿、紡絲和熱處理的步驟，所述原料處理的步驟中，所述原料按質(zhì)量百分比，由下述組分組成:
[0015]
TiO210%-30%
Fe2O30%'Wo
W O,5%~10%
Al2O315% -30%
ZnO0% ~10%
SiO220% ~30%
ZrO25%'10%
[0016]所述Ti02、Fe203、TO3、A1203、ZnO、SiOjP ZrO2 的平均粒徑均在 200nm 以下。
[0017]本發(fā)明所述光催化纖維的制備方法優(yōu)選所述原料處理的步驟中，所述原料按質(zhì)量百分比，由下述組分組成:`
[0018]
TiO225%
Fe2O32%
WO38%
Al2O325%
ZnO5%
SiO225%
ZrO210%。
[0019]本發(fā)明所述光催化纖維的制備方法優(yōu)選所述原料處理的步驟中，所述原料按質(zhì)量百分比，由下述組分組成:
[0020]
TiO220%
Fe O5%
WO310%
Al2O330%
SiO230%
ZrO25%。
[0021]本發(fā)明所述光催化纖維的制備方法優(yōu)選Ti02、Fe203、WO3> A1203、ZnO, SiO2和ZrO2的粒徑為100nnT200nm。
[0022]本發(fā)明所述光催化纖維的制備方法優(yōu)選所述Ti02、Fe203、WO3> A1203、ZnO、SiO2和ZrO2的粒徑為100nm~150nm。
[0023]本發(fā)明所述光催化纖維的制備方法優(yōu)選所述制漿步驟為:將原料溶于高聚物溶質(zhì)中，所述高聚物基體材料的分子量為200000-500000。
[0024]本發(fā)明所述光催化纖維的制備方法優(yōu)選所述紡絲步驟為:所述高聚物基體材料的分子量為 200000-400000。
[0025]本發(fā)明所述光催化纖維的制備方法優(yōu)選高聚物基體材料為聚苯乙烯或聚乙二醇。
[0026]本發(fā)明所述光催化纖維的制備方法優(yōu)選所述制備方法包括下述工藝步驟:
[0027]①原料處理:按比例備料，將Ti02、Fe203、WO3> A1203、ZnO、SiO2和ZrO2平均粒徑均在200nm以下的原料均勻混合；
[0028]②制漿:將步驟①所得原料溶于高聚物基體材料中，所述高聚物基體材料的分子量為200000~500000，攪拌均勻；
[0029]③紡絲:將步驟②所得漿液置于熔融紡絲裝置中，真空下加熱至100°C ~120°C，保溫0.5^1h,隨后以10(T200m/min的速度進行紡絲，直徑為f 20 μ m的原絲；
[0030]④熱處理:將步驟 ③所得原絲置于高溫爐中，在真空下以2(TlO(rC /min的速度，升溫至800°C~1100°C，處理6~48h。
[0031]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所述光催化纖維復合材料的制備方法，包括下述工藝:將光催化纖維與熱固性樹脂材料置于混煉裝置中，所述光催化纖維與熱固性樹脂的體積比為5~40:100 ;混合均勻后在190°C~250°C下保溫ltT6h，并壓制成型，其中，所述光催化纖維在波長32(T365nm的UV照射下，干燥氣氛中，照射6小時后NOx分解率為24%以上，纖維直徑為I~20 μ m,纖維長度為100~500臟。
[0032]該纖維以Ti02、Fe203、WO3> A1203、ZnO、SiO2和ZrO2高強度原料和光催化原料為基質(zhì)，以高聚物為基體，采用熔融紡絲法進行紡絲。該制備方法具工藝簡單、產(chǎn)品質(zhì)量高等特點，制備的光催化纖維復合材料具有光催化效果好、降解能力強、抗腐蝕性能強、柔韌性好等特點，廣泛用于化工、石油、航天航空、建筑等行業(yè)。
【具體實施方式】
[0033]下述非限制性實施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
[0034]實施例1
[0035]①原料處理:按比例備料，將原料平均粒徑均在150nm的原料均勻混合
[0036]TiO225%
Fe2O32%
WO38%
Al20.,25%
ZnO5%
SiO225%
ZrO210%；
[0037]②制漿:將步驟①所得原料溶于高聚物基體材料中，所述高聚物基體材料的分子量為200000，攪拌均勻；
[0038]③紡絲:將步驟②所得漿液置于熔融紡絲裝置中，真空下加熱至100°C ~120°C，保溫Ih,隨后以150m/min的速度進行紡絲,直徑為5μηι的原絲；
[0039]④熱處理:將步驟③所得原絲置于高溫爐中，在真空下以25°C /min的速度，升溫至 850°C，處理 24h。
[0040]本發(fā)明所述光催化纖維在波長32(T365nm的UV照射下，干燥氣氛中，照射6小時后NOx分解率為33%，纖維直徑為5 μ m，纖維長度為100mm。
[0041]復合材料按下述方法制備:光催化纖維與環(huán)氧樹脂的體積比為10:100，環(huán)氧樹脂的粘度為20Pa.S，200°C下固化2h。
[0042]實施例2
[0043]①原料處理:按比例備料，將原料平均粒徑均在200nm的原料均勻混合
[0044]
TiO220%
[0045]
Fe2O,5%
WOji10%
Al20.,30%
SiO230%
ZrO25%；
[0046]②制漿:將步驟①所得原料溶于高聚物基體材料中，所述高聚物基體材料的分子量為400000，攪拌均勻；
[0047]③紡絲:將步驟②所得漿液置于熔融紡絲裝置中，真空下加熱至10(TC ~120°C，保溫Ih,隨后以150m/min的速度進行紡絲,直徑為10 μ m的原絲；
[0048]④熱處理:將步驟③所得原絲置于高溫爐中，在真空下以50°C /min的速度，升溫至 1100°C，處理 6h。
[0049]本發(fā)明所述光催化纖維在波長32(T365nm的UV照射下，干燥氣氛中，照射6小時后NOx分解率為51%，纖維直徑為10 μ m,纖維長度為200mm。
[0050]復合材料按下述方法制備:光催化纖維與環(huán)氧樹脂的體積比為40:100，環(huán)氧樹脂的粘度為15pa.s.220°C下固化4h。
【權(quán)利要求】
1.一種光催化纖維復合材料的制備方法，其特征在于:包括下述工藝:將光催化纖維與熱固性樹脂材料置于混煉裝置中，所述光催化纖維與熱固性樹脂的體積比為5~40:100 ；混合均勻后在190°C~250°C下保溫ltT6h，并壓制成型， 其中，所述光催化纖維在波長32(T365nm的UV照射下，干燥氣氛中，照射6小時后NOx分解率為24%以上，纖維直徑為I~20 μ m,纖維長度為10(T500mm ； 所述熱固性樹脂材料為不飽和聚酯、乙烯基酯、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂或聚酰亞胺樹脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述高強度纖維與熱固性樹脂的體積比為 20~40:100。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:混合均勻后在190°C~220°C下保溫lh~3h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述熱固性樹脂材料的粘度至少15Pa.S。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述纖維按下述方法制備:包括原料處理、制漿、紡絲和熱處理的步驟，其特征在于:所述原料處理的步驟中，所述原料按質(zhì)量百分t匕，由下述組分組成:TiO210%-30% Fe 2 O:?0%~5%W0.,5%-10%Al2O315%-30%ZnO0%-]0%SiO220% ~30%ZiO25%~10% 所述 Ti02、Fe203、WO3> A1203、ZnO, SiO2 和 ZrO2 的平均粒徑均在 200nm 以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于:所述Ti02、Fe203、WO3>A1203、ZnO, SiO2和ZrO2 的粒徑為 100nnT200nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于:所述制漿步驟為:將原料溶于高聚物溶質(zhì)中，所述高聚物基體材料的分子量為200000-500000。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:所述紡絲步驟為:所述高聚物基體材料的分子量為 200000-400000。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于:所述高聚物基體材料為聚苯乙烯或聚乙二醇。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:所述制備方法包括下述工藝步驟: ①原料處理:按比例備料，將Ti02、Fe203、WO3>A1203、ZnO、SiO2和ZrO2平均粒徑均在200nm以下的原料均勻混合； ②制漿:將步驟①所得原料溶于高聚物基體材料中，所述高聚物基體材料的分子量為200000~500000，攪拌均勻； ③紡絲:將步驟②所得漿液置于熔融紡絲裝置中，真空下加熱至10(TC~120°C，保溫.0.5~lh，隨后以10(T200m/min的速度進行紡絲，直徑為f 20 μ m的原絲； ④熱處理:將步驟③所得原絲置于高溫爐中，在真空下以2(TlO(rC /min的速度，升溫M 8000C ~1100°C，處理 6~48h。
【文檔編號】C08L79/08GK103804870SQ201210462150
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月15日
【發(fā)明者】張子瑜 申請人:大連捌伍捌創(chuàng)新工場科技服務有限公司