[发明专利]一种纳米隔热涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米隔热涂料及其制备方法。涂料在玻璃上刷涂成膜后可保证良好的透光性，并具有优异的隔热性能；属于环保节能新材料。

背景技术

近年来，随着我国经济飞速发展，城市建设日新月异，每天都有新的建筑拔地而起。建筑物的玻璃窗口及透明顶棚等在太阳光的热辐射下，温度逐渐升高，会增加空调的使用率，使得能耗增高。根据美国能源部统计数据，空调制冷能量的30％～50％是消耗在从窗户透过的太阳能。另外，太阳光中的紫外线还会加速建筑物内家具和物品的老化失效，甚至对人体造成危害。针对上述太阳光热辐射的弊端，传统的解决方案是使用金属镀膜热反射玻璃和各种热反射贴膜等产品达到隔热降温的目的。然而，这些解决方法存在透光性不理想和成本较高等问题。本项目制备一种含纳米氧化物/金属单质的透明隔热涂料，将其涂覆于玻璃表面后在保证充分透光的前提下，起到阻隔紫外、红外线进而隔热的作用。

目前，国内外已有一些透明隔热涂料的研究。其中透明隔热性能较好的是含纳米氧化铟锡(ITO)的隔热涂层，它在保证一定的透光率前提下很好地解决了玻璃的隔热问题。纳米ITO制成的膜有很高的红外屏蔽效果和较高的透光性，已部分投入实际应用。然而，此材料价格昂贵，难以得到普及。另外，有些添加了空心微珠和纳米颗粒的涂料，尽管其导热系数小，对于紫外及近红外线都具有很好的反射性，有着良好的隔热性，但由于空心微珠自身的不透明性，使涂层透光性能得不到满足。研究表明，许多纳米氧化物和金属单质颗粒，如二氧化钒、氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锌、氧化铈、氧化铁、掺锑氧化锡、镍、银、铝等对紫外及近红外线都具有一定的屏蔽和反射作用，可以隔绝部分太阳辐照的热量。同时，这些纳米颗粒在增强涂层的耐磨、耐候性和自洁性等方面都有较好的作用。因此，将纳米氧化物和单质金属颗粒按照一定的配比添加到涂料中得到纳米隔热涂料，并刷涂于玻璃上，将得到透光性好，隔热效率高，具有优异综合性能的隔热涂层。

发明内容

现有透明隔热技术多采用纳米ITO粉体作为添加物，但生产投资大，成本高，涂层的综合性能也不够理想。为克服上述缺点，本发明公开一种纳米隔热涂料及其制备方法，将ATO和二氧化钒进行掺杂固溶处理，同纳米金属单质、水、醇及分散剂依次通过机械搅拌、超声振荡和高压均质处理，得到初级分散体。将初级分散体、高分子乳液、涂料助剂依次通过机械搅拌和高压均质处理，得到纳米隔热涂料。该涂料可应用在建筑玻璃、汽车玻璃等需要隔绝太阳辐照热量同时又必需保证一定光线透过率的场合。

一种纳米隔热涂料及其制备方法，其特征在于，按照如下步骤进行：

A)纳米颗粒添加物的改性制备

将纳米级掺锑二氧化锡(ATO)和二氧化钒(VO₂)进行二氧化硅(SiO₂)掺杂改性制备，所得改性纳米颗粒为ATO/SiO₂和VO₂/SiO₂氧化物固溶体。

B)将掺杂改性后的纳米氧化物固溶体和纳米金属单质、水、醇及分散剂依次通过机械搅拌、超声振荡和高压均质处理，得到初级分散体。将初级分散体、高分子乳液、涂料助剂依次通过机械搅拌和高压均质处理，得到纳米隔热涂料。

A)中所述掺杂改性制备过程为：以纳米ATO、纳米VO₂、正硅酸四乙酯、氨水、去离子水、无水乙醇、表面活性剂为原料，各原料摩尔分数配比如下：

纳米ATO：70～90

纳米VO₂：10～30

正硅酸四乙酯：03～3

氨水：0.3～1.8

去离子水：2～8

无水乙醇：15～90

表面活性剂：0.06～0.20

将正硅酸四乙酯、氨水、去离子水、无水乙醇、表面活性剂混合后在60℃下反应1小时，然后将预先配制好的质量浓度为30％的纳米ATO或纳米VO₂去离子水溶液加入到上述反应体系中，继续反应0.5小时，取出后抽滤、干燥，得到固体混合物。将固体混合物在800℃下煅烧5～8小时，得到纳米级改性ATO/SiO₂或VO₂/SiO₂氧化物固溶体。