專利名稱：高隔熱性納米復(fù)合材料及其隔熱制品的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可用于玻璃，透明樹脂、塑料、熱密封橡膠、金屬以及貼 覆的有機(jī)膜等材料表面的高隔熱性納米復(fù)合材料及其隔熱制品的制備方法。
背景技術(shù)：
研究一種可涂于玻璃，透明樹脂、塑料、熱密封橡膠、金屬以及貼覆的有 機(jī)膜等材料表面的高隔熱性納米復(fù)合材料及其隔熱制品是國內(nèi)外涂料行業(yè)的一 個(gè)熱點(diǎn)。但在以往的產(chǎn)品制備過程中并未注重產(chǎn)品的原材料隔熱效果的改進(jìn)和 考慮材料的涂膜的效率性。
在粉體生產(chǎn)環(huán)節(jié)，已申報(bào)的中國專利有申請?zhí)枮?00510072252. 6的"納 米級氧化銦錫復(fù)合粉體的制備方法"、申請?zhí)枮?00310111223. 7的"In202、 ITO 單分散納米粉體的水熱制備法"、申請?zhí)枮?1803102.1的"氧化銦中固溶錫德 ITO粉末制造方法以及ITO靶的制造方法"均將改善的是ITO粉體的導(dǎo)電性能， 而未對隔熱效果進(jìn)行研究、分析和對比，并制出具有高隔熱性能的ITO產(chǎn)品。
在涂料生產(chǎn)環(huán)節(jié)，已申報(bào)的中國專利有申請?zhí)枮?911454.6的"水性反 輻射隔熱涂料"，申請?zhí)枮?3111863.1的"水性環(huán)氧改性丙烯酸熱反射隔熱涂 料"和申請?zhí)枮?00410014672. 4的"納米透明隔熱復(fù)合涂料及其該涂料的隔熱 效果測試裝置"，前兩者均采用聚合物與無機(jī)填料復(fù)合制成隔熱涂料，其組分中 所使用的是普通無機(jī)隔熱粉，雖隔熱但不透明；第三者采用的高分子樹脂為水性聚氨酯樹脂、水性丙烯酸樹脂或聚硅氧烷樹脂，組分中所使用的是納米隔熱
粉體濕漿(AT0水性濕漿或IT0乙醇漿料)，得到的涂料可見光透過率80%,涂 覆前后溫差為5°C，其隔熱效果差，由于且未能與高涂膜效率的熱固化樹脂和 UV樹脂進(jìn)行搭配，應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)時(shí)，還不能滿足于實(shí)際的應(yīng)用。
世界專利W00009446 "透明導(dǎo)電納米復(fù)合涂料及制備方法"采用IT0水漿與 聚乙烯醇等成膜劑混合制備成一種透明導(dǎo)電納米復(fù)合涂料，沒有提到隔熱性。 而世界專利W09919267 "隔熱涂料"采用膽甾醇類作隔熱層，具有透明性，但隔
熱效果較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)創(chuàng)新有以下兩點(diǎn)第一、提高納米粉體隔的隔熱效果。 通過從改善IT0現(xiàn)有粉體工藝入手，采用新的改良助劑及工藝制成高性能納米 隔熱復(fù)合粉體。第二、提高該產(chǎn)品的涂膜效率。將該粉體分散到水性或溶劑型 溶液中形成漿料，通過把漿料與熱固化樹脂或UV樹脂混合后進(jìn)行噴涂，并用相 應(yīng)的成膜設(shè)備干燥成膜。
這種隔熱制品克服己有專利技術(shù)中所公開的隔熱涂料的不足，即具有透明性 但隔熱效果差或滿足不了實(shí)際需求，或具有隔熱性能但沒有透明性，或工業(yè)化 涂膜效率低的不足，提出了一種具有最佳透明性和能更高效滿足于實(shí)際應(yīng)用的 隔熱性能的材料，可用于玻璃，透明樹脂、塑料、熱密封橡膠或金屬，或用于 貼覆的有機(jī)膜等材料的納米透明隔熱涂料，并將其涂覆后形成隔熱制品。通過以上兩種技術(shù)改進(jìn)制成的隔熱制品具備高性能的隔熱效果，通過自制的 隔熱效果測試裝置，測得在隔熱環(huán)境下覆膜前后的基材所產(chǎn)生的溫差為7-12°C;
且在廣20分鐘即可實(shí)現(xiàn)膜層徹底干燥。高隔熱性納米ITO粉體與普通納米ITO 粉體產(chǎn)品形狀迥異(如圖1、 2);且用高隔熱性ITO粉體制備的隔熱制品效果對 比也很明顯(如圖3、 4)。


圖1為高隔熱性納米ITO粉體在10萬倍掃描電鏡下的形態(tài)照片。
圖2為普通納米工TO粉體在10萬倍掃描電鏡曉的形態(tài)照片。
圖3為含高隔熱性納米ITO粉體和含普通ITO粉體與普通玻璃進(jìn)行的隔熱效果對比。
圖4為含高隔熱性納米ITO粉體與單片lowi玻璃進(jìn)行的隔熱效果對比。
具體實(shí)施例方式
在粉體生產(chǎn)環(huán)節(jié)，由于要使得產(chǎn)品具有高隔熱性能而不是強(qiáng)化其no的導(dǎo) 電性能，在工藝流程中，需加入有機(jī)、無機(jī)改性劑。通過在共沉淀前對鹽溶液 進(jìn)行混合后，便與在共沉淀后這種有機(jī)、無機(jī)改性劑能均勻包裹著前體。從而 在煅燒過程中對材料起到均勻改性作用。這種有機(jī)、無機(jī)改性劑的實(shí)施方法如
下
有機(jī)、無機(jī)改性劑，其特征在于組成及重量分如下
有機(jī)改性材料 0.廣0.5g
無機(jī)改性材料 0.4 1.0g 去離子水 100g有機(jī)改性材料為一種水性高分子聚合物材料，無機(jī)改性材料為MLM或金 屬鹽溶液中的一種或多種的混合物。
將高隔熱性納米no粉體均勻的涂布到隔熱制品表面，核心環(huán)節(jié)就看產(chǎn)品
是否能均勻分散到漿料中。在這一過程中，制備高性能納米IT0漿料，其特征
在于組成及重量分如下
水或溶劑型溶液 10(T200ml 高性能IT0粉體 5 20g 分散劑及助 廣0.05ml
其中所述的水性或溶劑型溶液可以為去離子水、乙醇、乙二醇中的一種或 多種的混合溶液。分散劑為高分子類或有機(jī)類離子型分散劑中的一種或多種配 得的混合分散劑；高性能IT0粉體為自制材料；高性能納米IT0隔熱漿料為粒 徑范圍20-100nm，固含量在5-15%范圍內(nèi)的納米IT0水性或溶劑型漿料，其制 法為將重量份為5 20份自制的納米IT0粉體、體積份為100-200份的水或有 機(jī)溶劑中，體積份為l-0.05份分散劑和其它助劑混合，先在球磨機(jī)上分散一定 時(shí)間后，再在高速分散機(jī)上短時(shí)間分散，可獲得粒徑范圍20-100nm，固含量在 5-15%范圍內(nèi)的半透明均一的納米ITO漿料；
在以往的公開專利中，并未強(qiáng)調(diào)涂料的涂布效率，因此在與能進(jìn)行高效率 涂布的樹脂搭配過程中，需要額外的處理工藝才能保證納米材料在體系中的穩(wěn) 定性問題。高性能納米透明隔熱涂料，其特征在于組成及重量份如下 高分子樹脂 40 65ml 高隔熱性納米ITO漿料 10 20ml
7固化劑及助劑 10 20ml 增稠劑 5 15ml 其中所述的透明樹脂為熱固化樹脂或UV樹脂；固化劑可選用中溫或高溫固 化劑或輻射固化劑L涂料助劑至少包括分散劑、固化劑、消泡劑、成膜助劑和 增稠劑的一種，分散劑為一種非離子型聚合物，消泡劑為磷脂酸類或脂肪酸及 其酯類，增稠劑為高分子聚合物或甲基類纖維素；稀釋劑為醇類。 用以制備的隔熱制品，其特征在于基材及隔熱性能如下
基材玻璃，透明樹脂、塑料、熱密封橡膠或金屬，用于貼覆的有機(jī)膜等材料。
隔熱性能通過自制的隔熱效果測試裝置，測得在隔熱環(huán)境下透過涂覆前
后的基材所產(chǎn)生的溫差為7-12°C。
本發(fā)明的有益效果
參照有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，對本發(fā)明納米透明隔熱涂料的基本性能進(jìn)行測定，結(jié) 果表明本發(fā)明涂料所形成的硬度能達(dá)到H級；附著力為3級；耐水性，耐熱性
和耐候性良好；透光性能為可見光范圍內(nèi)平均透過率大于80%，對于1000-2500nm 波長的紅外線的屏蔽率在75%以上；通過自制的隔熱效果測試裝置，測得在隔熱 環(huán)境下透過涂覆前后的基材所產(chǎn)生的溫差為7-12°C，涂抹后僅需1 20分鐘即可 實(shí)現(xiàn)完全固化。
權(quán)利要求
1、高隔熱性納米復(fù)合材料及其隔熱制品的制備方法。其特征在于，將金屬銦和金屬錫溶解于無機(jī)酸中后，將有機(jī)、無機(jī)復(fù)合改性劑放入鹽溶液中，并用一定濃度的堿溶液滴加到制備好的混合溶液中形成銦錫共沉淀物，通過漂洗、過濾、濃縮形成前體；將前體放入真空或加有惰性氣體的密閉煅燒爐中，設(shè)定溫度160~300度烘干1~3小時(shí)，用500~1000度高溫煅燒2~5小時(shí)，退火后形成藍(lán)色或綠色納米氧化銦錫(ITO)粉體。該粉體在掃描電鏡下觀察，其形狀呈不規(guī)則條形狀，條形直徑在15~30nm左右。通過添加分散劑，將粉體均勻分散到水或有機(jī)溶劑中形成納米氧化銦錫(ITO)漿料。然后，通過增稠劑、分散劑、穩(wěn)定劑、固化劑把漿料與熱固化聚氨酯樹脂，UV樹脂混合形成一種穩(wěn)定的半透明涂料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高隔熱性納米復(fù)合材料及其隔熱制品的制備方法， 制備一種濃度在0.5% 1.5%有機(jī)、無機(jī)復(fù)合改性劑，添加到銦、錫混合鹽溶 液中。該有機(jī)、無機(jī)復(fù)合改性劑的配比如下有機(jī)改性材料 0. 1 0. 5g無機(jī)改性材料 0. 4 1. Og去離子水 100g
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高隔熱性納米復(fù)合材料及其隔熱制品的制備方法， 將前體放入有真空狀態(tài)或加入有惰性氣體的密閉煅燒爐中，設(shè)定溫度160 300 度烘干廣3小時(shí)，用500 1000度高溫煅燒2 5小時(shí)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高隔熱性納米復(fù)合材料及其隔熱制品的制備方法， 高隔熱性ITO粉末成藍(lán)色或淡黃色，其形狀呈不規(guī)則條形狀，條形直徑在 15 30nm左右。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高隔熱性納米復(fù)合材料及其隔熱制品的制備方法，將高隔熱性納米氧化銦錫(IT0)粉體按照固含量在5-15%的比例配成納米; 化銦錫(IT0)水性或溶劑型漿料。水或溶劑型溶液 高隔熱性IT0粉體100 200ml 5 20g分散劑 1 0.05ml
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高隔熱性納米復(fù)合材料及其隔熱制品的制備方法， 將隔熱漿料與熱固化聚氨酯樹脂或UV樹脂混合后，通過與增稠劑、分散劑、穩(wěn)定劑和固化劑混合后即形成涂料' 高分子樹脂 納米ITO漿料固化劑及助劑 增稠劑 分散劑 穩(wěn)定40 65 10 20 10 20 5 15 0. 1 2% 0. 1~1%
全文摘要
本發(fā)明涉及高隔熱性納米復(fù)合材料及其隔熱制品的制備方法。其特征在于通過制備一種高隔熱性納米氧化銦錫(ITO)粉體，該粉體顏色成藍(lán)色或綠色，在掃描電鏡下觀察，其形狀呈不規(guī)則條狀，條形直徑在15~30nm左右。將這種粉體均勻分散到水或有機(jī)溶劑中形成漿料，再將其與熱固化聚氨酯樹脂或UV樹脂形成一種半透明涂料。將該涂料涂膜在玻璃、透明樹脂、塑料、熱密封橡膠、金屬或用于貼覆的有機(jī)膜等材料表面，通過固化設(shè)備20分鐘內(nèi)徹底干燥成膜，并形成一層超高性能透明隔熱復(fù)合材料。該材料耐候性能高、具有透明，可對熱輻射形成有效隔絕。通過自制的隔熱效果測試裝置，測得在隔熱環(huán)境下覆膜前后的基材所產(chǎn)生的溫差為7-12℃。
文檔編號C01B13/14GK101306834SQ20071003501
公開日2008年11月19日 申請日期2007年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月29日
發(fā)明者朱協(xié)斌, 陳楚偉 申請人:長沙美豐納米科技有限公司