纳米ATO粒子分散技术及透光隔热涂料性能研究

论文摘要

建筑节能中,玻璃的透光和隔热是一个非常关键的问题,在使用大面积外窗及透明顶棚的建筑物、汽车窗口等场合,太阳光的热辐射会导致空调能耗的增大,造成很大的能源浪费。为改善这一现象,人们采取了使用金属镀膜热反射玻璃和各种热反射贴膜等产品,用以反射太阳光中的部分能量,从而达到隔热降温的目的。但是这些产品有的隔热效果不佳,有的透光率较低,有的则需要昂贵的设备,工艺条件的控制也很复杂,不利于向市场大面积推广,因此研究开发一种兼有良好透光性和隔热性能的材料,对于解决玻璃隔热问题不仅有重要的理论意义,而且有广阔的市场前景。纳米氧化锡锑(ATO)既可以很好地让可见光透过,同时又能阻隔大部分的红外射线,是一种优良的透光隔热材料。纳米粒子的粒径小,比表面积大,表面自由能高,粒子之间极易团聚,因此纳米涂料的制备不能像传统涂料那样通过颜填料和基料之间的简单混配得到。本文通过透射电子显微镜观察了纳米粒子的表面形貌特征;研究了pH值对纳米粒子分散体系稳定性的影响;考察了分散设备和分散工艺对分散体系稳定性的影响;分析了分散剂种类、分散剂复合、分散剂掺量等对纳米粒子分散效果的影响,找出了最佳分散剂和最佳掺量。用分散良好的纳米ATO粒子水性浆料来制备透光隔热涂料,重点研究了纳米ATO粒子水性浆料与树脂的相溶性,以及纳米ATO透光隔热涂料颜料体积浓度、涂膜厚度、实心玻化微珠掺量对透光性和隔热性的影响,并将自制的透光隔热涂膜与汽车窗用隔热膜和建筑外窗隔热膜进行了性能比较,测试结果表明,试验制备的涂膜能够很好的满足汽车及建筑外窗的透光隔热要求,而且与常规隔热膜相比,有较强的性能优势。将纳米ATO应用于涂料中制备出纳米复合涂料,可以解决“透光与隔热”这一矛盾性问题,而且不需要昂贵的大型设备投资,制备及施工工艺简便易行,可以有效降低生产成本,有利于向市场推广,具有极高的应用价值。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 文献综述
• 1.1 绪论
• 1.2 纳米材料的简介
• 1.3 纳米材料的性质
• 1.3.1 小尺寸效应
• 1.3.2 表面效应
• 1.3.3 量子尺寸效应
• 1.3.4 宏观量子隧道效应
• 1.4 纳米二氧化锡锑粒子
• 1.4.1 纳米二氧化锡锑的简介
• 1.4.2 纳米二氧化锡锑的制备
• 1.4.3 纳米二氧化锡锑的应用
• 1.5 纳米涂料及其发展概况
• 1.5.1 纳米涂料的基本概念
• 1.5.2 纳米涂料的种类及应用
• 1.5.3 纳米涂料国内外研究概况
• 1.5.4 纳米涂料的制备方法简介
• 1.5.5 纳米涂料的制备中的关键问题
• 1.6 国内外纳米透光隔热薄膜的研究进展
• 1.6.1 国内纳米透光隔热薄膜的研究
• 1.6.2 国外纳米透光隔热薄膜的研究
• 2 实验部分
• 2.1 纳米氧化锡锑的分散
• 2.1.1 主要实验原料与试剂
• 2.1.2 主要实验设备与仪器
• 2.1.3 实验基础配方
• 2.1.4 实验方法
• 2.1.5 分散效果表征
• 2.2 透光隔热涂料的制备
• 2.2.1 实验原料及仪器
• 2.2.2 实验方法
• 3 纳米氧化锡锑的分散性研究
• 3.1 纳米粒子的分散机理
• 3.2 纳米粒子的分散方法
• 3.2.1 物理分散
• 3.2.2 化学分散
• 3.3 纳米粒子分散体系稳定性的表征
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 透射电子显微镜观察颗粒的表面形态
• 3.4.2 分散容器和分散轮对分散效果的影响
• 3.4.3 pH 值对分散体系稳定性的影响
• 3.4.4 高速分散转速对分散体系稳定性的影响
• 3.4.5 高速分散时间对分散体系稳定性的影响
• 3.4.6 超声波分散对分散体系稳定性的影响
• 3.4.7 球磨时间对分散体系稳定性的影响
• 3.4.8 不同分散方法对分散效果的影响
• 3.4.9 分散方法对分散体系粒度的影响
• 3.4.10 分散剂对分散体系稳定性的影响
• 3.5 小结
• 4 透光隔热涂料的制备与性能研究
• 4.1 成膜物质的选择
• 4.2 涂料配比的影响
• 4.2.1 涂层透过率的测定
• 4.2.2 PVC 对红外光区平均透过率影响
• 4.3 涂膜厚度的影响
• 4.4 涂膜隔热性能的测试
• 4.4.1 光照条件
• 4.4.2 日照环境
• 4.5 实心玻化微珠改性研究
• 4.6 涂料及其涂层常规性能测试
• 4.7 制备涂膜与其他隔热材料对比实验
• 4.7.1 制备涂膜与汽车隔热膜对比实验
• 4.7.2 制备涂膜与建筑外窗用隔热膜对比实验
• 4.8 市场化应用的成本分析
• 4.9 结论
• 5 结论与展望
• 5.1 实验结论
• 5.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献