[发明专利]含有多层结构纳米复合颗粒的液相分散体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含有多层结构纳米复合颗粒的液相分散体，包括多层结构纳米复合颗粒及液相介质；所述多层结构纳米复合颗粒的里层为具有红外线阻隔功能的掺杂氧化物，中层为具有紫外线吸收功能的金属氧化物，次外层为具有降低金属氧化物催化性能的二氧化硅，最外层为有机包覆层；所述多层结构纳米复合颗粒均匀地分散在液相介质中。本发明得到的分散体同时具有紫外线吸收和红外线阻隔功能，可见光透过率≧70％，紫外线吸收率≧99％，红外线阻隔率为≧90％；且分散体具有良好的稳定性；液相分散体放置5个月无沉淀。本发明合成的原料易得，价格低廉，生产成本低。

技术领域

本发明属于节能和环保技术材料领域，尤其是涉及一种含有多层结构纳米复合颗粒的液相分散体及其制备方法。

背景技术

太阳光由紫外线(200nm-380nm)，可见光(380nm-760nm)和红外线(760nm-2500nm)组成。紫外线不仅对人体的皮肤、眼睛及免疫系统造成伤害，也会导致皮具、塑胶等物件的老化褪色，影响物品使用寿命。红外线是热量的主要来源，它极大地增加了室内空调和负荷，消耗大量的能量。因此，需要对红外线进行阻隔和紫外线进行吸收，阻隔率越高越好，也就是透过率越低越好。

众所周知，许多金属氧化物具备优异的紫外线吸收或红外线阻隔功能，因而成为当前的研究热点。其中，紫外线吸收材料主要包括氧化锌、氧化钛等金属氧化物；红外线阻隔材料主要包括钨青铜类化合物、钼青铜类化合物、氧化铟锡(ITO)、掺杂氧化钒等。一般来说，上述无机紫外线吸收材料的纳米粒子与有机聚合物复合后能够得到具有紫外线吸收功能的有机无机纳米复合材料；而红外线阻隔材料的纳米粒子与有机聚合物复合后能够得到具有红外线阻隔功能的有机无机纳米复合材料。上述复合材料在紫外线吸收或红外线阻隔透明器件或材料领域具有广阔的应用前景。为了保证复合材料的高透明特性，要求无机纳米粒子具有足够小的粒径，而且在有机聚合物中具有很好的分散性。然而，纳米颗粒的表面能很大，处于高度的热力学不稳定状态，颗粒之间易团聚，将其添加到透明有机体系中，容易导致材料透明度明显下降，不能发挥其纳米功效。为了解决纳米颗粒在应用过程中的分散难题，最为有效的方法之一就是制备透明性良好、均匀稳定的纳米颗粒液相透明分散体。与传统的纳米粉体相比，分散体中的纳米颗粒在液相介质中存在更多的相互作用力，使其保持均一规则的形貌和尺寸，并能稳定地分散，有利于在后续的应用中降低纳米颗粒团聚的可能性，从而提高纳米颗粒的利用价值，制备出性能更加优异的材料。

目前，已经报道的许多金属氧化物纳米分散体仅具有紫外线吸收或者红外线阻隔功能，功能单一。为了满足实际应用的要求，需要不同功能的纳米分散体混合使用，在此过程中可能会造成颗粒的团聚，并且多种分散体的制备过程中会消耗更多的表面改性剂，增加成本。因此，在具有可见光透过率高的基础上，制备具有紫外线吸收作用，又同时具有阻隔红外线功能的纳米分散体成为一个重要的亟待解决的课题。

随着科学技术的不断进步，透明纳米复合材料因其具有许多独特的性能而引起广泛的关注，一方面保持了聚合物在可见光范围内的高透光性，另一方面通过结合功能性无机纳米颗粒而实现紫外线和红外线的调控阻隔作用，从而降低热量传递达到节能效果。已经报道的具有红外线阻隔功能的金属氧化物经紫外光照射后，纳米颗粒中的金属的价态会被还原，使得可见光透过率下降。且实验研究发现，紫外光照射后具有紫外线吸收功能的金属氧化物的催化性能大大提升，可加快反应RH→R.+H.(R表示烃基，R.表示氢自由基)的反应速度，破坏聚合物的结构，加速聚合物材料的老化，大大缩短透明纳米复合材料的使用寿命。然而，现有技术中缺乏既能阻隔红外线又能吸收紫外线，同时还能保证使用寿命的材料。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种含有多层结构纳米复合颗粒的液相分散体；该分散体同时具有紫外和红外阻隔功能，可见光透过率≧70％，紫外线吸收率≧99％，红外线阻隔率为≧90％；且分散体具有良好的稳定性；液相分散体放置5个月无沉淀。

本发明要解决的第二个技术问题是提供上述含有多层结构纳米复合颗粒的液相分散体的制备方法。