一种光催化纤维复合材料的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种光催化纤维复合材料的制备方法，属于复合材料领域。本发明所述光催化纤维复合材料的制备方法，包括下述工艺：将光催化纤维与热固性树脂材料置于混炼装置中，所述光催化纤维与热固性树脂的体积比为5~40:100；混合均匀后在190℃~250℃下保温1h～6h，并压制成型，其中，所述光催化纤维在波长320~365nm的UV照射下，干燥气氛中，照射6小时后NOX分解率为24%以上，纤维直径为1~20μm，纤维长度为100~500mm。该光催化纤维复合材料具有光催化效果好、降解能力强、抗腐蚀性能强、柔韧性好等特点，广泛用于化工、石油、航天航空、建筑等行业。
【专利说明】一种光催化纤维复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光催化纤维复合材料的制备方法，属于复合材料领域。
【背景技术】
[0002]光催化材料是在光的照射下，自身不起变化却可以促进化学反应的物质，光催化材料是利用自然界存在的光能转换成为化学反应所需的能量，来产生催化作用，使周围之氧气及水分子激发成极具氧化力的自由负离子。几乎可分解所有对人体和环境有害的有机物质及部分无机物质，不仅能加速反应，亦能运用自然界的定侓，不造成资源浪费与附加污染形成。光催化材料具有抗菌性、空气净化、除臭、防霉防藻、防污自洁的作用。同时光催化材料具有极高的安全性，甚至可作为食品药品添加剂，经过美国FDA认证，使用非常安全。同时光催化材料具有良好的持久性，由于其仅提供了反应的场所，它本身并不参与化学反应，所以它的作用效果是持久的。
[0003]纺丝为制造化学纤维的一道工序，将某些高分子化合物制成胶体溶液或熔化成熔体后由喷丝头细孔压出形成化学纤维的过程，主要包括溶液纺丝和熔体纺丝两大类。其中，熔融纺丝是一种使用成熟的纺丝方法。熔融纺丝法又分为聚合法、共混纺丝法、皮芯复合纺丝法。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提 供一种光催化纤维复合材料的制备方法，利用该方法制备的光催化纤维具有光催化特性，同时柔韧性好、抗拉强度高，抗腐蚀性能强。
[0005]一种光催化纤维复合材料的制备方法，包括下述工艺:将光催化纤维与热固性树脂材料置于混炼装置中，所述光催化纤维与热固性树脂的体积比为5~40:100 ;混合均匀后在190°C~250°C下保温lh~6h，并压制成型；
[0006]其中，所述光催化纤维在波长32(T365nm的UV照射下，干燥气氛中，照射6小时后NOx分解率为24%以上，纤维直径为I~20 μ m,纤维长度为10(T500mm ；
[0007]所述热固性树脂材料为不饱和聚酯、乙烯基酯、环氧树脂、酚醛树脂或聚酰亚胺树脂。
[0008]本发明所述的光催化纤维复合材料的制备方法优选所述高强度纤维与热固性树脂的体积比为20~40:100。
[0009]本发明所述的光催化纤维复合材料的制备方法优选混合均匀后在190°C "220°C下保温lh~3h。
[0010]本发明所述的光催化纤维复合材料的制备方法优选优选所述热固性树脂材料的粘度至少为15Pa.S。
[0011]本发明所述的光催化纤维复合材料的制备方法优选优选所述光催化纤维在波长32(T365nm的UV照射下，干燥气氛中，照射6小时后NOx分解率为35%以上。
[0012]本发明所述的光催化纤维复合材料的制备方法优选优选所述光催化纤维在波长32(T365nm的UV照射下，干燥气氛中，照射6小时后NOx分解率为50%以上。
[0013]本发明所述光催化纤维优选按下述方法制备。
[0014]一种光催化纤维的制备方法，包括原料处理、制浆、纺丝和热处理的步骤，所述原料处理的步骤中，所述原料按质量百分比，由下述组分组成:
[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 的平均粒径均在 200nm 以下。
[0017]本发明所述光催化纤维的制备方法优选所述原料处理的步骤中，所述原料按质量百分比，由下述组分组成:`
[0018]
TiO225%
Fe2O32%
WO38%
Al2O325%
ZnO5%
SiO225%
ZrO210%。
[0019]本发明所述光催化纤维的制备方法优选所述原料处理的步骤中，所述原料按质量百分比，由下述组分组成:
[0020]
TiO220%
Fe O5%
WO310%
Al2O330%
SiO230%
ZrO25%。
[0021]本发明所述光催化纤维的制备方法优选Ti02、Fe203、WO3> A1203、ZnO, SiO2和ZrO2的粒径为100nnT200nm。
[0022]本发明所述光催化纤维的制备方法优选所述Ti02、Fe203、WO3> A1203、ZnO、SiO2和ZrO2的粒径为100nm~150nm。
[0023]本发明所述光催化纤维的制备方法优选所述制浆步骤为:将原料溶于高聚物溶质中，所述高聚物基体材料的分子量为200000-500000。
[0024]本发明所述光催化纤维的制备方法优选所述纺丝步骤为:所述高聚物基体材料的分子量为 200000-400000。
[0025]本发明所述光催化纤维的制备方法优选高聚物基体材料为聚苯乙烯或聚乙二醇。
[0026]本发明所述光催化纤维的制备方法优选所述制备方法包括下述工艺步骤:
[0027]①原料处理:按比例备料，将Ti02、Fe203、WO3> A1203、ZnO、SiO2和ZrO2平均粒径均在200nm以下的原料均匀混合；
[0028]②制浆:将步骤①所得原料溶于高聚物基体材料中，所述高聚物基体材料的分子量为200000~500000，搅拌均匀；
[0029]③纺丝:将步骤②所得浆液置于熔融纺丝装置中，真空下加热至100°C ~120°C，保温0.5^1h,随后以10(T200m/min的速度进行纺丝，直径为f 20 μ m的原丝；
[0030]④热处理:将步骤 ③所得原丝置于高温炉中，在真空下以2(TlO(rC /min的速度，升温至800°C~1100°C，处理6~48h。
[0031]本发明的有益效果是:本发明所述光催化纤维复合材料的制备方法，包括下述工艺:将光催化纤维与热固性树脂材料置于混炼装置中，所述光催化纤维与热固性树脂的体积比为5~40:100 ;混合均匀后在190°C~250°C下保温ltT6h，并压制成型，其中，所述光催化纤维在波长32(T365nm的UV照射下，干燥气氛中，照射6小时后NOx分解率为24%以上，纤维直径为I~20 μ m,纤维长度为100~500臟。
[0032]该纤维以Ti02、Fe203、WO3> A1203、ZnO、SiO2和ZrO2高强度原料和光催化原料为基质，以高聚物为基体，采用熔融纺丝法进行纺丝。该制备方法具工艺简单、产品质量高等特点，制备的光催化纤维复合材料具有光催化效果好、降解能力强、抗腐蚀性能强、柔韧性好等特点，广泛用于化工、石油、航天航空、建筑等行业。
【具体实施方式】
[0033]下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
[0034]实施例1
[0035]①原料处理:按比例备料，将原料平均粒径均在150nm的原料均匀混合
[0036]TiO225%
Fe2O32%
WO38%
Al20.,25%
ZnO5%
SiO225%
ZrO210%；
[0037]②制浆:将步骤①所得原料溶于高聚物基体材料中，所述高聚物基体材料的分子量为200000，搅拌均匀；
[0038]③纺丝:将步骤②所得浆液置于熔融纺丝装置中，真空下加热至100°C ~120°C，保温Ih,随后以150m/min的速度进行纺丝,直径为5μηι的原丝；
[0039]④热处理:将步骤③所得原丝置于高温炉中，在真空下以25°C /min的速度，升温至 850°C，处理 24h。
[0040]本发明所述光催化纤维在波长32(T365nm的UV照射下，干燥气氛中，照射6小时后NOx分解率为33%，纤维直径为5 μ m，纤维长度为100mm。
[0041]复合材料按下述方法制备:光催化纤维与环氧树脂的体积比为10:100，环氧树脂的粘度为20Pa.S，200°C下固化2h。
[0042]实施例2
[0043]①原料处理:按比例备料，将原料平均粒径均在200nm的原料均匀混合
[0044]
TiO220%
[0045]
Fe2O,5%
WOji10%
Al20.,30%
SiO230%
ZrO25%；
[0046]②制浆:将步骤①所得原料溶于高聚物基体材料中，所述高聚物基体材料的分子量为400000，搅拌均匀；
[0047]③纺丝:将步骤②所得浆液置于熔融纺丝装置中，真空下加热至10(TC ~120°C，保温Ih,随后以150m/min的速度进行纺丝,直径为10 μ m的原丝；
[0048]④热处理:将步骤③所得原丝置于高温炉中，在真空下以50°C /min的速度，升温至 1100°C，处理 6h。
[0049]本发明所述光催化纤维在波长32(T365nm的UV照射下，干燥气氛中，照射6小时后NOx分解率为51%，纤维直径为10 μ m,纤维长度为200mm。
[0050]复合材料按下述方法制备:光催化纤维与环氧树脂的体积比为40:100，环氧树脂的粘度为15pa.s.220°C下固化4h。
【权利要求】
1.一种光催化纤维复合材料的制备方法，其特征在于:包括下述工艺:将光催化纤维与热固性树脂材料置于混炼装置中，所述光催化纤维与热固性树脂的体积比为5~40:100 ；混合均匀后在190°C~250°C下保温ltT6h，并压制成型， 其中，所述光催化纤维在波长32(T365nm的UV照射下，干燥气氛中，照射6小时后NOx分解率为24%以上，纤维直径为I~20 μ m,纤维长度为10(T500mm ； 所述热固性树脂材料为不饱和聚酯、乙烯基酯、环氧树脂、酚醛树脂或聚酰亚胺树脂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述高强度纤维与热固性树脂的体积比为 20~40:100。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:混合均匀后在190°C~220°C下保温lh~3h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述热固性树脂材料的粘度至少15Pa.S。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述纤维按下述方法制备:包括原料处理、制浆、纺丝和热处理的步骤，其特征在于:所述原料处理的步骤中，所述原料按质量百分t匕，由下述组分组成: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 的平均粒径均在 200nm 以下。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于:所述Ti02、Fe203、WO3>A1203、ZnO, SiO2和ZrO2 的粒径为 100nnT200nm。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于:所述制浆步骤为:将原料溶于高聚物溶质中，所述高聚物基体材料的分子量为200000-500000。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于:所述纺丝步骤为:所述高聚物基体材料的分子量为 200000-400000。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于:所述高聚物基体材料为聚苯乙烯或聚乙二醇。
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于:所述制备方法包括下述工艺步骤: ①原料处理:按比例备料，将Ti02、Fe203、WO3>A1203、ZnO、SiO2和ZrO2平均粒径均在200nm以下的原料均匀混合； ②制浆:将步骤①所得原料溶于高聚物基体材料中，所述高聚物基体材料的分子量为200000~500000，搅拌均匀； ③纺丝:将步骤②所得浆液置于熔融纺丝装置中，真空下加热至10(TC~120°C，保温.0.5~lh，随后以10(T200m/min的速度进行纺丝，直径为f 20 μ m的原丝； ④热处理:将步骤③所得原丝置于高温炉中，在真空下以2(TlO(rC /min的速度，升温M 8000C ~1100°C，处理 6~48h。
【文档编号】C08L79/08GK103804870SQ201210462150
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月15日 优先权日:2012年11月15日
【发明者】张子瑜 申请人:大连捌伍捌创新工场科技服务有限公司