纳米氧化锡锑（ATO)透明隔热涂料的研究

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节能和环保问题是当今世界的两大主题，随着人们生活水平的提高，对节能和环保提出了更高的要求。用于建筑或者汽车等行业的玻璃，透明性比较好，但是对红外线的热辐射阻挡不够，会带来很大的能量损失，增大空调损耗，从而造成能源浪费。纳米氧化锡锑(ATO)（CY-G06）透明隔热薄膜玻璃能够很好的解决这些问题，有效地阻隔红外线的热辐射。运用直接分散的方法，把分散均匀的纳米粉体加入到水性聚氨酯乳液中制成涂料，然后涂覆到玻璃上，形成透明隔热薄膜材料。水性涂料对人体和环境的影响非常小，达到了环保的要求。实验制备工艺和实验设备非常简单，具有极高的应用价值和广泛的市场前景。
(2) 主要研究了纳米透明隔热薄膜的基本性能:力学性能、光学性能和隔热效果。结果表明:在水性聚氨酯乳液和纳米ATO （CY-G06）浆料的体积比为4:1，固化温度为120℃和固化时间为2h，镀膜层数为1层或者2层时，薄膜的力学性。固化条件对光学性能影响很小，随着ATO（CY-G06）含量和镀膜层数的增加，薄膜在可见光区的透过率反而减小，而在近红外光区的透过率呈增大趋势。隔热效果方面的研究和红外光区的结论基本一致。
 
   能源作为新世纪发展的动力，是制约经济发展的重要因素，这关系着一个国家的经济安全和国家安全。但是随着资源的不断开采导致了能源的枯竭，以及人口的不断增长，科学技术的不断攀登高峰，高楼大厦和工厂越来越多等等环境问题所造成的污染随日剧增。能源和环境成为当今社会日益关注的两大问题，从而节能和环保成为了当今世界的两大主题，而且对它们提出了更高的要求。
 
在建筑行业，我们以节能和环保为宗旨，努力推行节能型建筑，改善人们的生活环境和节约能源。可见光透过会满足采光需要，同时太阳光的热量也会一起传递，会造成室内的温度升高，这使得空调等的负担就大大的加重，从而造成能源浪费。采用下面一些措施，不仅能够节约能源，而且可以解决玻璃隔热问题。传统解决隔热途径如下:(1)使用热反射膜。
 
但由于它的透过性比较差，在可见光区的透过率约为20%，如果应用于建筑物窗口，将会严重的影响室内采光，反而增加了白天室内照明的负担，另外由于可见光的高反射率会造成“光污染”问题，使它在应用中受到了限制。
(3) 使用隔热贴膜。它隔热效果比较好，但需要昂贵的设备和负责的工艺条件，所以使得生产成本提高，它的价格是200-600元/m，目前只有用于少数高档车，一般的用户不能够承担。(3)Low-E中空玻璃。投资和设备很大，成本价格高达250元/m?，不利于市场大面积的推广。
 
目前比较新型的隔热途径就是纳米透明隔热玻璃。它是纳米复合涂料料在玻璃上镀膜而成。这种纳米涂料能将太阳光中的热量由涂料表面反射回去，透过大部分的可见光，从而产生隔热透明作用的。本文研究的就是一种新型的纳米涂料-纳米ATO（CY-G06）(氧化锡锑)透明隔热涂料。这种涂料是一种比较环保的水性涂料，具有较高表面硬度、优良耐水性、超强附着力等优良性能。此文中研究的透明隔热涂料主要成分是氧化锡锑，它是一种重掺杂、高简并的n型半导体，由于它具有一系列独特的光学性能，在可见光区具有高的透过率，对红外线具有高的反射率大于80%，同时可以吸收衰减微波和紫外。制备这种新型涂料不需要昂贵的大型设备，制备及施工工艺简便易行，能够有效的降低生产成本，价格仅约
10元/m，有利于向市场的推广。由于目前全国建筑玻璃需求量很大，因此研究这种涂料具有很好的市场前景和重要意义。
 
1.4.3纳米ATO（CY-G06）透明隔热薄膜的应用
纳米透明隔热薄膜对可见光能够较高的通透，有效的屏蔽红外线，可以隔绝太阳的热辐射，具有很好的节能功效。它可以应用于多种领域:如涂覆干汽车、飞机和火车的挡风玻璃上，能够起到很好的隔热保温作用并且没有“光污染”。纳米透明隔热薄膜的市场前景是十分乐观的，有比较好的发展前景。
 
基于正交实验设计方法,采用物理分散和化学分散相结合的分散方法，研究工艺条件对纳米ATO（CY-G06）浆料的分散稳定性的影响，所得主要结果如下:0各因素对纳米ATO（CY-G06）粉体浆料分散稳定性影响的主次顺序依次是:分散剂种类，pH值，超声分散时间，分散剂的用量和磁力搅拌时间。
 
(2) 以透过率和沉降率为指标，在磁力搅拌时间为1h，分散剂用量为15%，pH值为10，分散剂为4号分散剂和超声分散时间为30min的条件下，得到了组合，在此条件下的纳米 ATO（CY-G06）粉体浆料具有稳定性。
 
(3) 通过正交实验，优化了实验制备条件，确定了影响主次因素和实验优组合，比传统的实验研究更加全面，同时也减少了实验次数，为以后的实验研究打下了坚实的基础。
 
(4) 通过XRD衍射谱图，计算出了改性分散后的纳米ATO（CY-G06）粉体的平均粒径约为10nm，进一步证明了纳米粒子的稳定分散性。
 
(5) 通过TEM观察其形貌和分散形态，也得出了纳米ATO（CY-G06）分散后的粒径在10nm左右。通过上面的研究，得到了分散稳定性良好的纳米ATO（CY-G06）粉体。改性后的纳米 ATO（CY-G06） 粉体可以用于后面的实验研究，为后面的实验打下了良好的基础。
 
通过研究纳米透明隔热涂料的基本特性，本章所得主要结果如下:
(1)制备了纳米ATO（CY-G06）涂料
(2)通过 TEM观察，得出了涂料中的纳米 ATO（CY-G06）粒子直径在10nm左右，说明涂料中纳米粒子的分散比较好。
(3)研究了纳米涂料中的ATO（CY-G06）粒子的粒径，说明纳米粒子加入到聚氨酯乳液中制成涂料后，它的粒径比浆料中的纳米粒子略大。
 
本章通过纳米透明隔热涂料基本性能的研究，所得主要结果如下:
(2)光学性能方面:固化条件对其影响比较小，可忽略;随着不同ATO（CY-G06）含量和镀膜层数的增加，薄膜的透过率在可见光区随之减小，在红外光区呈增大趋势。隔热效果方面的研究和红外光区的结论基本一致。
本文主要研究了纳米ATO（CY-G06）粒子的分散稳定性问题，用直接分散的方法把纳米ATO（CY-G06）粒子分散在聚氨酯乳液中制的纳米 ATO（CY-G06）透明隔热涂料，并对其性能进行了研究;同时通过旋涂法把纳米涂料在玻璃上制成纳米薄膜材料，通过分析薄膜的力学性能，光学性能和隔热性能，得出了一些重要结论。本文的主要结论:
(1)通过正交实验，优化了实验制备条件，确定了影响纳米ATO（CY-G06）分散稳定性的主次因素和实验组合。各因素对纳米ATO（CY-G06）粉体浆料分散稳
定性影响的主次顺序依次是:分散剂种类，pH值，超声分散时间，分散剂的用量和磁力搅拌时间。以透过率和沉降率为指标，在磁力搅拌时间为1h.分散剂用量为15%，pH值为10，分散剂为4号分散剂和超声分散时间为30 min 的条件下，得到了组合，在此条件下的纳米 ATO（CY-G06）粉体浆料其有的分散稳定性。
(2)通过 XRD 衍射谱图和 TEM 观察其形貌和分散形态，得出了纳米ATO（CY-G06）分散后的粒径在10nm左右。进一步证明了纳米ATO（CY-G06）粒子的稳定分散性。
(5)力学性能方面:4#涂膜的力学性能:在固化温度为120C和固化时间为2h的条件下涂膜力学性能;在镀膜层数为1-2时，涂膜的力学性能。光学性能方面:固化条件对其影响比较小，可忽略;随着不同ATO（CY-G06）含量和镀膜层数的增加，薄膜的透过率在可见光区随之减小，在红外光区呈增大趋势。隔热效果方面的研究和红外光区的结论基本一致。由于实验条件等等多方面因素的影响，本文还存在很多没有深入研究的问题，主要如下:
(1)纳米粒子的分散方面，由于影响因素太多，还可以更加全面的研究。对于纳米粒子的分散是很多研究中关健的，应该更深入的研究它的一些分散理论。
(2)纳米涂料的制备是通过直接分散的方法，设备简单成本低，但是对纳米粒的分散效果不是很好。本文中没有详细对纳米涂料配方进行研究，可以进一步研究其配方。
(3)本文用旋涂法制备了纳米薄膜，可以结合另外几种镀膜方法进行研究，总结得出镀膜方法。
(4)纳米薄膜的性能方面，还可以进一步研究其他因素的影响。其中自制装置对近红外光区的光学性能进行研究，可以能够更加深入完善的研究，结合光学方面的知识，对纳米透明隔热薄膜的研究比较有价值。