纳米SiO2 对淀粉浆膜耐磨损性能的影响.doc

纳米二氧化硅(同VK-SP30F)对淀粉浆膜耐磨损性能的影响
摘要利用纳米二氧化硅改善淀粉浆料,通过试验分析纳米二氧化硅提高淀粉浆料浆膜耐磨损性能的原理。将处理后的纳米二氧化硅(同VK-SP30F)粒子添加到淀粉浆料中制备成膜,并用耐磨试验机测试了纳米二氧化硅(同VK-SP30F) 粒子含量对浆膜耐磨性能的影响。同时,通过AFM、SEM、视频变焦显微镜对浆膜表观形貌结构和磨损机制进行了表征。结果表明,添加适量纳米二氧化硅(同VK-SP30F)的混合浆料的浆膜比纯淀粉浆料的浆膜具有更好的耐磨损性,而且当纳米二氧化硅(同VK-SP30F)含量为3%时,混合浆料浆膜的耐磨性能最好。
浆料质量是决定经纱上浆质量的主要因素,而浆膜耐磨损性又是检测浆料质量的重要指标之一。目前市场上以淀粉、PVA 和丙烯酸类浆料为主,其中淀粉以其资源丰富,价格低廉,对天然纤维的粘附性较好,环境污染较小等优点广泛用于经纱上浆,但其性能还不能令人满意。为了进一步提高浆料的质量,将纳米材料添加到浆料中,生产出“纳米浆料”,即用无机填充物以纳米尺寸分散在有机聚合物浆料中形成有机和无机纳米复合浆料,但是关于这方面的报道不多。本文采用纳米二氧化硅(同VK-SP30F)作为填料,加入到淀粉浆料中制成浆膜,在耐磨试验机上检测所得浆膜的耐磨性能,利用SEM等手段观察浆膜微观表面形貌,分析纳米材料提高浆膜耐磨性的机理,以期扩展纳米材料在浆料中的应用。
1 试验部分
原料
纳米二氧化硅(同VK-SP30F) ,粒径小于或等于35 nm , %;六偏磷酸钠,分析纯,;TB2225 变性淀粉, % , % , % 。
仪器
电子分析天平,AB2042N ,梅特勒托利多仪器(上海) 有限公司;超声波清洗机,SJ1200 ,33 kHz ,上海精洁超声设备制造有限公司; Zweigle 耐磨试验机,G552 ,德国;扫描电子显微镜(SEM) ,Quanta200 ,荷兰FEI 公司;视频变焦显微镜,DZ3 ,日本Union 公司;原子力显微镜(AFM) ,CSPM3000 ,广州本原纳米仪器公司。
试样制备
分散过程:为了减少纳米粒子的团聚,采用六偏磷酸钠对纳米粉体进行表面处理。控制纳米SiO2在浆膜中的质量分数分别为1 %、2 %、3 %、4 %、5 %、6 % ,分别称取不同质量的纳米二氧化硅(同VK-SP30F),添加适量的六偏磷酸钠, 放到去离子水中, 超声波分散60 min , 以打破团聚体, 形成较为稳定的纳米SiO2 水分散体系,制成悬浮液。调浆过程:按比例称取淀粉和纳米SiO2 水悬浮液,配制含量为6 %的调浆溶液,以120 rPmin的速度搅拌,升温烧煮到95 ℃,并保温1 h ,以使淀粉充分糊化。
制膜过程:将充分糊化后的浆液冷却至50 ℃左右时,量取400 mL ,浇在玻璃板上,在温度为20 ℃,湿度为65 %条件下自然干燥成膜。在恒温恒湿条件下平衡24 h ,以待测试。
性能测试
将制成的浆膜裁成长220 mm ,宽10 mm长条,在G552 耐磨试验机上测试。试验时,选用800 目砂纸,加压质量为250 g ,摩擦次数为1 000次