[发明专利]一种锐钛型纳米二氧化钛在纺织物表面的分散方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米二氧化钛(nmTiO₂)的分散方法，特别是一种锐钛型nmTiO₂在纺织物表面的分散方法。

背景技术

锐钛型nmTiO₂是一种具有光催化分解有机物、灭菌、超亲水性等性能的环保材料。

利用光激发锐钛型nmTiO₂产生光催化作用来促进化学反应的进行是源于上世纪东京大学工学研究科教授工学博士藤岛先生，当时被称之为《藤岛效应》。从发现至今已过了四十多年，世界各国对锐钛型nmTiO₂的光催化应用研究也愈加深入。

研究结果发现：锐钛型nmTiO₂光催化反应主要为界面反应，使吸附在它表面的物质与游离基反应，该游离基对于苯、甲醛等有机分子及细菌有分解和杀灭的作用，而对人体并无伤害。

锐钛型nmTiO₂光催化剂在近紫外光(阳光或荧光灯)照射下，分子中的电子被激发，生成电子-空穴对，由于带正电的空穴具有很强的氧化能力，能使水分子生成氢氧自由基(·OH)的强氧化剂；带负电的电子能使空气中的氧气(O₂)还原，生成另一种强活性自由基·O^2-。·OH和·O^2-活性自由基上的光子能量相当于3600K高温的热能产生的能量，足以使大多数有机物质“燃烧”，分解。

锐钛型nmTiO₂光催化剂在纤维纺织物上的应用，主要是为了赋予纺织物具有光催化的功能，获得降解有机污染物、灭菌等自清洁能力。这种具有光催化功能的纺织物用于汽车内饰材料，以及室内装饰的家纺材料，使得这些材料本身获得降解有机污染物、净化车内和室内空气的性能。另外，它也可用于服装面料，使之具有良好的灭菌、抗紫外线功能和一定的自清洁能力。

目前，国内外将锐钛型nmTiO₂光催化剂应用在纤维纺织物上，所采取的方法是在喷丝过程中就将其掺在纤维原料中。采用该方法生产的锐钛型nmTiO₂光催化涤纶纤维纺织物已经在日本获得初步应用，但由于所使用的工艺是将nmTiO₂光催化剂事先做成微米级的隔离小球，再在聚酯熔融状态时混入，一同拉丝成形，因此，易发生喷嘴堵塞现象。另外，nmTiO₂光催化剂被包裹在这种隔离小球内，与空气和光线的接触就不充分，使得光催化效率受到很大影响。国内有研发机构对这一方法改进后申请的专利中，提出在加工完成后再次对已成形的纤维进行空气等离子体刻蚀，使纤维表面产生更多的微孔以增加暴露在空气中的nmTiO₂比表面积，其光催化效率有所提高，但同时纤维的强度有明显的下降，且加工过程和设备复杂，难以形成产业化生产。对于天然纤维纺织物，该方法就根本无法实施。这些问题都限制了锐钛型nmTiO₂光催化剂在纤维或纺织物领域的推广及应用，特别是形成规模化生产的关键技术还未得到解决。

市场上对锐钛型nmTiO₂光催化材料的氧化分解有机物、光催化灭菌及超亲水性等性能和机理逐渐认可。但由于锐钛型nmTiO₂不易分散，高温时因晶型转型而失去光催化功能等特性，致使至今成熟的产品很少，将其分散并附着在纺织物上更有相当难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种锐钛型nmTiO₂在纺织物表面的分散方法，将锐钛型nmTiO₂分散在纺织物上，使之在含385nm紫外光(阳光、荧光灯、近紫外灯等)照射时发生光催化反应，达到杀灭沾染的细菌，分解纺织物上吸附的有机污染物，并自清洁的目的。它能克服现有锐钛型nmTiO₂在纺织物表面分散的困难。

环境温度为室温(20-25℃)时，在2000-2500ml蒸馏水中加入10.005g-12.505g聚乙烯吡咯烷酮(以下简称PVP)(PVP的重量为溶剂重量的0.5％)待其完全溶解后，再加入70.009g-87.504g羟丙基甲基纤维素(以下简称纤维素)(纤维素重量为溶剂重量的3.5％)，使用砂磨机在2500-3000r/min的速度下搅拌3小时，得到PVP浓度为0.5％、纤维素浓度为3.5％，粘度(用涂-4杯粘度计测定)为5分40秒至9分的，含PVP和纤维素的体系溶液。