二氧化钛超微粉体是最重要的白色颜料,全球产量约800万吨/年,为提高其与纸张、涂料及防晒霜中有机物、成纤用聚合物的相容性,必须精确控制其粒度分布并进行无机包膜降低其光催化活性、有机包膜等后处理。自2012年起项目团队分别开展了钛白粉研磨、有机改性、无机包膜等应用研究,通过研磨后其D50或平均粒径控制在280nm、无机包膜层厚度在1-3nm范围内可调、有机包膜层与第一大化纤聚酯纤维、第二大化纤品种聚酰胺相容。通过无定形绝缘的无机包膜后,二氧化钛超微粉体的光催化活性显著降低、能使全消光聚酰胺纤维保持大有光纤维相同的耐光照性,不影响纤维的耐黄变及色牢度等性能。
为避免干燥、粉碎等工艺的能耗及导致的团聚,项目组与企业合作,生产出了含量30wt%的锦纶专用钛白粉浆料,弃用了使用前还需要打浆等工序,得到了全消光切片后纺丝组件使用周期更长。项目成果“锦纶专用TiO2消光剂绿色制造及全消光锦纶产业化应用成套技术”已经通过了中国纺织工业联合会组织的验收,结论为成果达到国际水平。
(1) 溶胶-凝胶包膜工艺,得到了无机包膜层厚度均匀,二氧化硅等膜层致密,大大减轻了二氧化钛在稀硫酸中的溶出率,验证了包膜层中针孔小、能抑制光生载流子迁移到二氧化钛表面,并抑制了二氧化钛的光活性。
(2) 开发了浓度为30wt%的锦纶专用钛白粉浆料,工艺中无需干燥、气流粉碎,既节约了干燥粉碎等工艺的能耗,又避免了干燥过程导致的团聚,而且,还节省了干粉使用时的打浆工艺。
(3) 与尼龙6的单体己内酰胺水溶液混合后,过滤性能大大提高,纺丝组件的使用周期得到明显延长,减少了组件维护所耽误的工期。
二氧化钛超微粉体是最重要的白色颜料。用于纸张、涂料及防晒霜领域。
张青红,东华大学材料学院教授委员会委员、教授、博士生导师。主要研究薄膜太阳能电池、可穿戴电子材料与器件、功能纳米晶在化纤中的应用研究等。先后主持完成国家支撑计划和国家自然科学基金面上项目等基础研究项目10余项,与恒逸石化等知名企业开展了产学研合作研究,部分成果在恒逸石化实现了产业化应用。在Science、Science Advances、Advanced Materials, Advanced Functional Materials, Chemical Engineering Journal、Nature Communications等刊物发表SCI收录论文300余篇,他引18000余次、H因子69,连续六年入选Elsevier化学工程、材料科学与工程等领域“中国高被引学者”,获得50余项中国发明专利授权。2022年入选全球2%顶尖科学家(终身科学影响力榜单)。
先后获得国家级教学成果二等奖、广东省科学进步一等奖、中国纺织工业联合会科技进步一等奖、上海市自然科学二等奖等奖励。中国化工学会化工新材料理事、《无机材料学报》编委。
项目组与企业合作,生产出了含量30wt%的锦纶专用钛白粉浆料,弃用了使用前还需要打浆等工序,得到了全消光切片后纺丝组件使用周期更长。产品就有广泛的应用前景。