氧化锡锑透明隔热涂层材料的制备研究

【摘要】建筑节能的发展要求建筑玻璃具有很好的透光性,同时能够阻挡太阳光的红外辐射。目前,常见的镀膜玻璃、贴膜玻璃、中空玻璃等节能玻璃具有一定的隔热效果,但可见光区的透过率普遍偏低,影响建筑采光。因此,有必要研究一种隔热效果及透光性俱佳的透明隔热涂料。锑掺杂氧化锡(ATO)涂层是一种透光性和隔热性能较好的透明隔热涂层材料,其ATO纳米粉体填料是关键,然而由于ATO纳米粉体比表面积大,表面活性高,颗粒之间极易发生团聚,必须先对其进行分散改性才能用于透明隔热涂料的制备。本论文首先采用水热法制备了晶粒细小的ATO纳米粉体,对ATO纳米粉体进行表面改性制备了ATO分散性好的隔热浆料；再以该ATO分散浆料为隔热填料,与水性聚氨酯涂料基底进行复合制备了水性透明隔热涂料,经旋涂后制备出光学性能良好的透明隔热涂层,为节能玻璃的制备提供了一种新的途径。主要研究成果如下：(一)ATO纳米粉体的制备与结构表征以含锡、锑的无机盐SnCl45H2O、SbCl3为原料,采用水热法制得ATO纳米粉体,考察了锑掺杂量、水热温度、水热时间对ATO纳米粉体结构的影响。结果表明：在180℃的温度下水热反应16h后,Sb元素全部固溶进SnO2的晶格,且Sb在纳米粉体的分布比较均匀,ATO纳米粉体粒径在10nm左右。随着锑掺杂量的增加,纳米粉体的粒径逐渐减小,晶面间距先变小后变大,当掺杂量为10at.%时,晶面间距最小。随着水热温度的升高,所得粉体由无定形向晶形转变,粉体的结晶性变好。随着水热时间的延长,粉体的粒径逐渐变大,晶面间距先减小后增大,当反应时间为16h时,晶面间距最小。(二)ATO纳米粉体的改性与水性隔热浆料的制备以乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)为表面改性剂,对ATO纳米粉体进行表面改性并制得水性ATO隔热浆料,研究了改性前后纳米ATO浆料的分散稳定性及其表面改性机理,探讨了VTES用量、反应温度、反应时间对表面接枝改性的影响。结果表明：经VTES表面改性后,ATO浆料的分散性及稳定性明显改善,浆料中ATO粒子的平均粒径由改性前的221.0nm降至121.1nm,静置24h后液面相对高度仍达96.3%。制成透明隔热涂料后,涂膜试样在可见光区的透光性和红外光区的屏蔽能力均明显提高。当VTES用量为0.4m1,反应温度为30℃,反应时间为2h时,ATO粉体表面接枝的VTES接枝率最大。(三)ATO透明隔热涂层材料的制备与表征以水性ATO隔热浆料和水性聚氨酯为主要原料,采用共混法制备了水性透明隔热涂料,经旋涂制膜,考察了旋涂转速、ATO浆料含量、涂膜层数对涂膜光学性能的影响。研究结果表明：制备的ATO水性透明隔热涂料的成膜性较好,所得涂层与玻璃基板之间附着力较强,表面比较致密、均匀,ATO纳米颗粒在聚氨酯涂层内部的分散性较好。当涂料中ATO浆料含量为25vo1.%时,所得涂层的可见光透明度最佳,达84.7%。随着旋涂层数的增加,涂层的厚度逐渐增大,单层涂膜的平均厚度约为1.01μm,同时涂层在紫外、可见、红外光区的透过率均逐渐下降,其中红外光区下降幅度最大、可见光区下降幅度最小,旋涂6次所得涂膜的综合光学性能最佳,其红外平均透过率仅为21.6%,而可见光透过率高达70.7%。
【作者】张超；
【导师】杨辉；
【作者基本信息】浙江大学，材料科学与工程，2014，硕士
【关键词】透明隔热涂料；透明导电氧化物薄膜；锑掺杂氧化锡；节能门窗；镀膜玻璃；

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