CN105524517B - 喷射法制备纳米ato隔热复合涂料的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及隔热涂料的加工领域，具体是喷射法制备纳米ATO隔热复合涂料的工艺，包括向纳米ATO粉末中加入乙醇搅拌均匀，配制成浆料；将搅拌均匀的浆料通过喷嘴由上向下垂直喷射至高速旋转的滚轮表面；滚轮将浆料甩向一侧的雾化室；向雾化室内通入高压惰性气体撞击浆料液滴；再将浆料液滴与气体喷射至雾化室一侧的收集室；然后从收集室上侧回收惰性气体，从收集室下侧收集ATO浆料；向收集的ATO浆料中加入乙醇和硅烷偶联剂，并搅拌均匀后静置，得到ATO隔热涂料。本发明将喷射的ATO浆料通过旋转滚轮的离心力打碎，再通过高速惰性气体撞击，破坏了浆料中ATO粒子的团聚，提高了ATO浆料的分散效果，从而使得制备的ATO隔热涂料性能稳定、隔热效果较好。

Description

喷射法制备纳米ATO隔热复合涂料的工艺
技术领域
本发明涉及隔热涂料的制备领域，具体说是喷射法制备纳米ATO隔热复合涂料的工艺。
背景技术
目前，由于纳米透明隔热涂料能够很好的透过可见光和阻隔红外光，得到了越来越多涂料生产商的重视。现在，在国内，关于这种涂料的研究还处于初级阶段，也仅仅应用于运行空调系统的建筑物和运输工具上。纳米ATO即掺锑二氧化锡是透明隔热涂料中的主要材料，其是一种具有良好导电性能且透明的N型半导体材料，纳米导电粒子含有一定浓度的电子空穴，而引起自由载流子的吸收：对于占太阳能量5%的紫外线区（200—380nm），ATO颗粒几乎完全吸收；对于占50%能量的可见光区（380—780nm），ATO不吸收；对于占50%能量的近红外区域（780—2600nm），由于太阳光的频率高于纳米粒子的振动频率，故起到对近红外光能量的阻隔作用。因此，若将ATO纳米颗粒均匀分散到涂料中制得涂料，再涂覆到玻璃表面，能起到既不影响室内的采光，又达到良好隔热效果。由于现有的纳米ATO涂料的制备方法的不足，制备的涂料中ATO粒径分布不均，影响隔热效果。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种隔热效果较好的喷射法制备纳米ATO隔热复合涂料的工艺。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：喷射法制备纳米ATO隔热复合涂料的工艺，包括以下步骤：
（1）向纳米ATO粉末中加入乙醇搅拌均匀，配制成浆料；
（2）将搅拌均匀的浆料通过喷嘴由上向下垂直喷射至高速旋转的滚轮表面；
（3）滚轮将浆料甩向一侧的雾化室，形成浆料液滴；
（4）由下向上向雾化室内通入高压惰性气体撞击浆料液滴；
（5）再将浆料液滴与气体喷射至雾化室一侧的收集室；
（6）然后从收集室上侧回收惰性气体，从收集室下侧收集ATO浆料；
（7）向收集的ATO浆料中加入乙醇和硅烷偶联剂，并搅拌均匀后静置，得到ATO隔热涂料。
作为优选，步骤（1）中ATO粉末的粒径为30—40nm，配制的浆料中ATO的含量为20—30wt%。
作为优选，步骤（2）中浆料喷射的质量流率为6—8g/s。
作为优选，喷嘴与滚轮之间的垂直距离为0.01—0.1mm。
作为优选，滚轮的直径为40—50mm，滚轮转速为300-350r/min。
作为优选，在雾化室内，惰性气体流向与水平方向的夹角为45°—90°，惰性气体的流速为30m/s。
作为优选，ATO浆料、乙醇、硅烷偶联剂的体积比为1：（3—5）：（0.02—0.1）。
作为优选，收集的ATO浆料在转速为250—350r/min的磁力搅拌下加入乙醇和硅烷偶联剂，并搅拌1—2h后静置。
作为优选，雾化室内安装有喷射器，雾化室内浆料和气体通过喷射器喷射至收集室。
本发明将喷射的ATO浆料通过旋转滚轮的离心力打碎，再通过高速惰性气体撞击，破坏了浆料中ATO粒子的团聚，然后将分散后的浆料和气体通过喷射器喷射至收集室，再次对浆料分散，大大提高了ATO浆料的分散效果；同时通过乙醇、硅烷偶联剂ATO浆料制得ATO隔热复合有机涂料，不仅隔热性能较好，而且疏水性能强。
具体实施方式
下面将详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
本发明的喷射法制备纳米ATO隔热复合涂料的工艺，其采用以下步骤：
首先向纳米ATO粉末中加入乙醇搅拌均匀，配制成浆料，再将搅拌均匀的浆料通过喷嘴垂直喷射至高速旋转的滚轮表面；在实施过程中应保证浆料喷射的质量流率为6—8g/s、喷嘴与滚轮之间的垂直距离为0.01—0.1mm，同时采用的滚轮直径为40—50mm，滚轮转速为300-350r/min；在实施过程中，喷嘴与滚轮的作用使浆料第一分散，而甩向雾化室的浆料通过高速气体撞击，实现第二次分散；这样使得ATO颗粒粒径更小，为制备性能稳定的涂料打好基础；在雾化室内通过喷射器再次喷射至收集室，这样可使浆料在气体的压力再次混合，然后通过喷射器第三次分散，进一步提高ATO的分散质量。
由于通入雾化室内的惰性气体本身具有压力，只需在雾化室的侧壁开孔，再在孔内安装喷射器就可实现喷射，因此加工简单，成本低；在雾化室内浆料从上向下运动，而气体由下向上撞击浆料，从而使得两者充分接触，使得分散更加均匀；发生撞击后，由于两者密度不同，在重力的作用下会分离，因此可从雾化室上侧收集气体，下侧收集分散后的ATO浆料，操作方便简单。在雾化室内，气体的流向与水平方向的夹角最好为45°--90°，且气体流速保持30m/s为宜，这样使分散效果更好。
收集分散后的ATO浆料后，向其缓慢加入乙醇和硅烷偶联剂，并在转速为250—350r/min的磁力搅拌下加入乙醇和硅烷偶联剂，并搅拌1—2h后静置，从而得到ATO隔热复合涂料。在本发明中，分散前，ATO粉末的粒径为30—40nm，配制的浆料中ATO的含量为20—30wt%，且ATO浆料、乙醇、硅烷偶联剂的体积比为1：（3—5）：（0.02—0.1）。由于ATO的含量、浓度等参数会影响最终涂料的隔热效果，本发明采用上述参数可获得最佳的隔热效果。
实施例1
取粒径约为30nm的ATO粉末，加入乙醇配制成20wt%的浆料，再将浆料通过喷嘴垂直喷射至旋转的滚轮表面；保持浆料喷射的质量流率为6g/s、喷嘴与滚轮之间的垂直距离为0.01mm、滚轮直径为40mm，滚轮转速为300r/min；同时，在雾化室内，以与水平方向保持45°夹角，并以30m/s的流速通入氩气撞击浆料；然后在气体的压力作用下浆料通过喷射器喷射至收集室，再从收集室上侧回收气体，从收集室底部收集ATO浆料；接着，向收集的ATO浆料中缓慢加入乙醇和硅烷偶联剂，其中ATO浆料、乙醇、硅烷偶联剂的体积比为1：3：0.02，并以转速为250r/min的磁力搅拌2min后静置，获得纳米ATO复合涂料。对涂料的性能检测可知，涂料中的ATO平均粒径约8nm，涂料制成薄膜涂层后，其可见光均匀透过率约81%，红外区阻隔率约83%，对水的接触角约为96.2°。
实施例2
取粒径约为35nm的ATO粉末，加入乙醇中配制成25wt%的浆料，再将浆料通过喷嘴垂直喷射至旋转的滚轮表面；保持浆料喷射的质量流率为7g/s、喷嘴与滚轮之间的垂直距离为0.05mm、滚轮直径为45mm，滚轮转速为320r/min；同时，在雾化室内，以与水平方向保持60°夹角，并以30m/s的流速通入氩气撞击浆料；然后在气体的压力作用下浆料通过喷射器喷射至收集室，再从收集室上侧回收气体，从收集室底部收集ATO浆料；接着，向收集的ATO浆料中缓慢加入乙醇和硅烷偶联剂，其中ATO浆料、乙醇、硅烷偶联剂的体积比为1：4：0.07，并以转速为300r/min的磁力搅拌40min后静置，获得纳米ATO涂料。对涂料的性能检测可知，涂料中的ATO平均粒径约6nm，涂料制成薄膜涂层后，其可见光均匀透过率约90%，红外区阻隔率约89%，对水的接触角约为97.8°。
实施例3
取粒径约为40nm的ATO粉末，加入乙醇中配制成30wt%的浆料，再将浆料通过喷嘴垂直喷射至旋转的滚轮表面；保持浆料喷射的质量流率为8g/s、喷嘴与滚轮之间的垂直距离为0.1mm、滚轮直径为42mm，滚轮转速为350r/min；同时，在雾化室内，以与水平方向保持90°夹角，并以30m/s的流速通入氩气撞击浆料；然后在气体的压力作用下浆料通过喷射器喷射至收集室，再从收集室上侧回收气体，从收集室底部收集ATO浆料；接着，向收集的ATO浆料中缓慢加入乙醇和硅烷偶联剂，其中ATO浆料、乙醇、硅烷偶联剂的体积比为1：5：0.1，并以转速为350r/min的磁力搅拌30min后静置，获得纳米ATO涂料。对涂料的性能检测可知，涂料中的ATO平均粒径约8nm，涂料制成薄膜涂层后，其可见光均匀透过率约86%，红外区阻隔率约86%，对水的接触角约为96.7°
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.喷射法制备纳米ATO隔热复合涂料的工艺，包括以下步骤：
（1）向纳米ATO粉末中加入乙醇搅拌均匀，配制成浆料；
（2）将搅拌均匀的浆料通过喷嘴由上向下垂直喷射至高速旋转的滚轮表面；
（3）滚轮将浆料甩向一侧的雾化室，形成浆料液滴；
（4）由下向上向雾化室内通入高压惰性气体撞击浆料液滴；
（5）再将浆料液滴与气体喷射至雾化室一侧的收集室；
（6）然后从收集室上侧回收惰性气体，从收集室下侧收集ATO浆料；
（7）向收集的ATO浆料中加入乙醇和硅烷偶联剂，并搅拌均匀后静置，得到ATO隔热复合涂料；步骤（1）中ATO粉末的粒径为30—40nm，配制的浆料中ATO的含量为20—30wt%；步骤（2）中浆料喷射的质量流率为6—8g/s；喷嘴与滚轮之间的垂直距离为0.01—0.1mm；滚轮的直径为40—50mm，滚轮转速为300-350r/min；在雾化室内，惰性气体的流向与水平方向的夹角为45°—90°，惰性气体的流速为30m/s；ATO浆料、乙醇、硅烷偶联剂的体积比为1：（3—5）：（0.02—0.1）。
2.根据权利要求1所述喷射法制备纳米ATO隔热复合涂料的工艺，其特征在于：收集的ATO浆料在转速为250—350r/min的磁力搅拌下加入乙醇和硅烷偶联剂，并搅拌1—2h后静置。
3.根据权利要求1所述喷射法制备纳米ATO隔热复合涂料的工艺，其特征在于：雾化室内安装有喷射器，雾化室内浆料和气体通过喷射器喷射至收集室。
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