CN106349897A - 铋/氮掺杂钛酸铝基红外复合材料及其制备方法 - Google Patents

铋/氮掺杂钛酸铝基红外复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106349897A
CN106349897A CN201610755178.6A CN201610755178A CN106349897A CN 106349897 A CN106349897 A CN 106349897A CN 201610755178 A CN201610755178 A CN 201610755178A CN 106349897 A CN106349897 A CN 106349897A
Authority
CN
China
Prior art keywords
infrared
composite material
filler
ecru
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610755178.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106349897B (zh
Inventor
韩爱军
杨瑞
叶明泉
陈昕
陈星星
袁凛
臧垚
张树婷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Science and Technology
Original Assignee
Nanjing University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Science and Technology filed Critical Nanjing University of Science and Technology
Priority to CN201610755178.6A priority Critical patent/CN106349897B/zh
Publication of CN106349897A publication Critical patent/CN106349897A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106349897B publication Critical patent/CN106349897B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D167/00Coating compositions based on polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D167/08Polyesters modified with higher fatty oils or their acids, or with natural resins or resin acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00Compounds of titanium
    • C01G23/003Titanates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/004Reflecting paints; Signal paints
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/80Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明公开一种铋/氮掺杂钛酸铝基红外复合材料及其制备方法。红外复合材料的组成及重量百分含量为:成膜材料,57~67,米黄色红外填料,24~29,溶剂,8~13,消泡剂,0.5,增稠剂,0.5;其中,所述米黄色红外填料通式为BixAl1‑ xTi(O,N)3的粉末,式中,x=0、0.1、0.3、0.5、0.7或1.0。制备方法包括:将米黄色红外填料的原料混合、水浴加热、预处理、干燥、煅烧、氨解,得到米黄色粉末;以及按红外复合材料配比先将成膜材料、溶剂、消泡剂及增稠剂混合搅拌均匀,再加入米黄色红外填料研磨均匀使其充分分散,得到红外复合材料。本发明的复合材料,环境友好,隔热性能好。

Description

铋/氮掺杂钛酸铝基红外复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于红外复合材料技术领域,特别是一种环境友好、价格低廉、隔热性能好的铋/氮掺杂钛酸铝基红外复合材料及其制备方法。
背景技术
太阳辐射能量的98%都处在0.15~3μm波段内(包括紫外、可见光波段和近红外波段),其中可见光波段(400nm-700nm)和近红外波段(700-2500nm)总辐射能量之和占太阳总辐射能量的95%左右。如果能够将可见光和近红外光反射就能够使太阳照射下的物体变得凉爽,以节约能源。
目前,国内外研究学者和机构已经对具有反射性能的材料开展了很多研究,特别是在近红外波段的反射性能研究。真田和俊研究了红外线反射性能在实际中的应用,其采用的黑色颜料、涂料和树脂组合物的近红外反射性能可以达到65%左右(真田和俊,红外线反射用黑色颜料、涂料和树脂组合物,中华人民共和国国家知识产权局,2008年)。马丁-扬森等研究了三种晶体结构的氧化物-氮化物基着色颜料,扩宽了着色颜料的色谱宽度并增强了颜色强度(CN95108649-氧化物-氮化物基着色颜料及其制备和用途.1995年)。很多研究机构也迫切地在寻找无毒、高性能的红外复合材料的制备工艺和优化条件,以取代传统的有毒低性能材料,从而适应社会对环境保护和产品性能的要求。
然而,上述反射材料制备方法普遍存在制备温度高、反应时间长、原料来源困难、应用不广泛等问题。同时,作为红外复合材料时,没有对其隔热性能进行深入研究。
总之,现在技术存在的问题是:红外反射材料隔热性能不好、环境不友好,成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铋/氮掺杂钛酸铝基红外复合材料,隔热性能好,环境友好,成本低廉。
本发明的另一目的在于提供一种铋/氮掺杂钛酸铝基红外复合材料的制备方法。
实现本发明目的的技术解决方案为:
一种铋/氮掺杂钛酸铝基红外复合材料,其组成及重量百分含量为:
成膜材料,57~67;
米黄色红外填料,24~29;
溶剂,8~13;
消泡剂,0.5;
增稠剂,0.5;
其中,所述米黄色红外填料为BixAl1-xTi(O,N)3的粉末,式中,x=0、0.1、0.3、0.5、0.7或1.0。
优选地,所述成膜材料为醇酸清漆。
优选地,所述溶剂为松香水。
优选地,所述消泡剂为DC-65有机硅消泡剂。
优选地,所述增稠剂为羧甲基纤维素钠。
实现本发明另一目的的技术解决方案为:
一种铋/氮掺杂钛酸铝基红外复合材料及其制备方法,包括如下步骤:
(10)制备米黄色红外填料:将米黄色红外填料的原料混合、水浴加热、预处理、干燥、煅烧、氨解,得到米黄色红外填料粉末,待用;
(20)混料:按配比先将成膜材料、溶剂、消泡剂及增稠剂混合搅拌均匀,再加入米黄色红外填料研磨均匀使其充分分散,得到红外复合材料。
优选地,所述(10)制备米黄色红外填料步骤包括:
(11)原料混合:将钛酸四丁酯溶于乙二醇中,得到乳白色粘稠基液,将五水合硝酸铋和九水合硝酸铝在室温下搅拌溶于上述粘稠基液中,得到反应液;
(12)水浴加热:将所述反应液水浴加热,搅拌同时缓慢加入一水合柠檬酸;
(13)预处理:继续搅拌,以氨水溶液作为中和试剂和反应促进剂,调节反应液PH值,并继续升温,得到粘稠状液体;
(14)干燥:将上述粘稠状液体放入烘箱中干燥,得到干凝胶;
(15)煅烧:将干凝胶研磨后放入马弗炉中煅烧,制得前驱体粉末;
(16)氨解:将上述前驱体粉末置于管式炉中,氨解,在氨气气氛下随炉冷却,研磨,得到所述米黄色红外填料粉末。
优选地,所述(11)原料混合及(12)水浴加热步骤中,五水合硝酸铋、九水合硝酸铝、钛酸四丁酯、一水合柠檬酸的重量比为(0~29.10):(22.51~0):20.42:75.65。
优选地,所述(12)水浴加热步骤中,加热温度为85℃,加热时间为3h。
优选地,所述(13)预处理步骤中,氨水溶液浓度为1~4mol/L,反应液PH调节至8~9。
优选地,所述(14)干燥步骤中,干燥温度为100~130℃,干燥时间为4~10h。
优选地,所述(15)煅烧步骤中,煅烧温度为700~950℃,煅烧时间为2~4h。
优选地,所述(16)氨解步骤中,氨解温度为800~1000℃,氨解时间为3~5h。
本发明与现有技术相比,其显著优点为:
1、隔热性能好:制备的BixAl1-xTi(O,N)3粉末,由于原子内或原子间的电荷跃迁,呈米黄色且在近红外波段具有良好的反射性能,能有效反射近红外波段辐射能量,因此本专利的红外复合材料,与现有的相似颜色的红外复合材料相比,具有更好的阻隔太阳热能向涂层内部传递的性能,可降低室内温度3.8℃~4.9℃;
2、环境友好:不含Pb、Cd、Cr、Ni等重金属氧化物,有利于环境保护及人类健康;
3、成本低:制备方法简单,合成设备及原料易得,成本低廉。
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1为隔热性能测试实验装置图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员进一步理解本发明,以下实施例均按相同的制备方法制备。
首先,制备米黄色红外填料:将米黄色红外填料的原料混合、水浴加热、预处理、干燥、煅烧、氨解,得到米黄色红外填料粉末;其中,原料五水合硝酸铋、九水合硝酸铝、钛酸四丁酯、一水合柠檬酸均为市售分析纯。米黄色红外填料原料配比如表1所示,从而得到通式为BixAl1-xTi(O,N)3的粉末,如表1所示。
表1米黄色红外填料原料配比及米黄色红外填料成分表
然后,混料:按表2所示的红外复合材料配比先将成膜材料、溶剂、消泡剂及增稠剂混合搅拌均匀,再加入米黄色红外填料研磨均匀使其充分分散,得到红外复合材料。
其中,醇酸清漆、松香水、DC-65有机硅消泡剂以及羧甲基纤维素钠均为市售原料。
表2红外复合材料配比表
将实施例及对比例的红外复合材料按标准JG/T 23-2001均匀涂刷于铝板(厚度2mm)上,涂刷层厚度为60μm,涂刷后在自然环境下放置7天,制成红外复合材料测试板。
为检验本发明铋/氮掺杂钛酸铝基红外复合材料的隔热效果,将表2所述实施例中的红外复合材料与由市售的氧化铁黄(Y01)颜料按与实施例中的红外复合材料相同的混料方法制得的材料(对比例)相比较。比较实验使用的装置如图1所示。其中测试仪器包括:近红外灯(BR 125 IR Red, 250 W);数字温度计(VC6801A)。
装置模拟倾斜房屋而制,其中,箱体为中空,四面及底部材料为聚苯乙烯泡沫板,厚度为10mm, 箱体的长×宽×高max×高min为 80×80×150×120mm,在箱体的一面开孔固定温度计探头,探头位于箱体中心,具体步骤如下:
(1)将由实施例及对比例制备的红外复合材料测试板,放在箱体上方,涂刷涂料的一面朝上,两箱体的几何中心应在灯泡的中心正下方,而且两箱体相邻面相距40mm;
(2)近红外灯与箱体最高点之间的距离为150mm,打开稳压电源,20分钟后两个箱体的内部空气温度稳定,温度计显示数值基本不变。计算两箱体内温度差值,结果如表3所示。温度差=实施例箱体的内部温度—对比例箱体的内部温度。
表3 实施例与对比例之间的箱体内部温度差
实施例 1 2 3 4 5 6
温度差(℃) -4.9 -4.0 -3.8 -4.2 -4.1 -4.5
从表3中的测试结果可以看出,本发明的各实施例对应的箱体内部温度,均低于对比例对应的箱体内部温度,相差分别为-4.9、-4.0、-3.8、-4.2、-4.1、-4.5。本发明的铋/氮掺杂钛酸铝基红外复合材料可有效阻隔太阳热能向涂层内部传递,达到降低内部空间温度,节省高温天气制冷能耗,缓解城市热岛效应的效果。而且,原料及成品中均不含Cd、Cr、Ni等重金属氧化物,有利于环境保护及人类健康;制备方法简单,合成设备及原料易得,成本低廉。

Claims (13)

1.一种铋/氮掺杂钛酸铝基红外复合材料,其组成及重量百分含量为:
成膜材料,57~67;
米黄色红外填料,24~29;
溶剂,8~13;
消泡剂,0.5
增稠剂,0.5;
其中,所述米黄色红外填料为BixAl1-xTi(O,N)3粉末,式中,x=0、0.1、0.3、0.5、0.7或1.0。
2.根据权利要求1所述的红外复合材料,其特征在于:所述成膜材料为醇酸清漆。
3.根据权利要求1所述的红外复合材料,其特征在于:所述溶剂为松香水。
4.根据权利要求1所述的红外复合材料,其特征在于:所述消泡剂为DC-65有机硅消泡剂。
5.根据权利要求1所述的红外复合材料,其特征在于:所述增稠剂为羧甲基纤维素钠。
6.一种如权利要求1所述的铋/氮掺杂钛酸铝基红外复合材料的制备方法,包括如下步骤:
(10)制备米黄色红外填料:将米黄色红外填料的原料混合、水浴加热、预处理、干燥、煅烧、氨解,得到米黄色红外填料粉末;
(20)混料:按配比先将成膜材料、溶剂、消泡剂及增稠剂混合搅拌均匀,再加入米黄色红外填料研磨均匀使其充分分散,得到红外复合材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于:所述制备米黄色红外填料步骤包括:
(11)原料混合:将钛酸四丁酯溶于乙二醇中,得到乳白色粘稠基液,将五水合硝酸铋和九水合硝酸铝在室温下搅拌溶于上述粘稠基液中,得到反应液;
(12)水浴加热:将所述反应液水浴加热,搅拌同时缓慢加入一水合柠檬酸;
(13)预处理:继续搅拌以氨水溶液作为中和试剂和反应促进剂,调节反应液PH值,并继续升温,得到粘稠状液体;
(14)干燥:将上述粘稠状液体放入烘箱中干燥,得到干凝胶;
(15)煅烧:将干凝胶研磨后放入马弗炉中煅烧,制得前驱体粉末;
(16)氨解:将上述前驱体粉末置于管式炉中,氨解,在氨气气氛下随炉冷却,研磨,得到所述米黄色红外填料粉末。
8.根据权利要求7所述的红制备方法,其特征在于:所述(11)原料混合及(12)水浴加热步骤中,五水合硝酸铋、九水合硝酸铝、钛酸四丁酯、一水合柠檬酸的重量比为(0~29.10):(22.51~0):20.42:75.65。
9.根据权利要求7所述的红外复合材料制备方法,其特征在于:所述(12)水浴加热步骤中,加热温度为85℃,加热时间为3h。
10.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于:所述(13)预处理步骤中,氨水溶液浓度为1~4mol/L,反应液PH调节至8~9。
11.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于:所述(14)干燥步骤中,干燥温度为100~130℃,干燥时间为4~10h。
12.根据权利要求7所述的料制备方法,其特征在于:所述(15)煅烧步骤中,煅烧温度为700~950℃,煅烧时间为2~4h。
13.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于:所述(16)氨解步骤中,氨解温度为800~1000℃,氨解时间为3~5h。
CN201610755178.6A 2016-08-27 2016-08-27 铋/氮掺杂钛酸铝基红外复合材料及其制备方法 Expired - Fee Related CN106349897B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610755178.6A CN106349897B (zh) 2016-08-27 2016-08-27 铋/氮掺杂钛酸铝基红外复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610755178.6A CN106349897B (zh) 2016-08-27 2016-08-27 铋/氮掺杂钛酸铝基红外复合材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106349897A true CN106349897A (zh) 2017-01-25
CN106349897B CN106349897B (zh) 2019-04-12

Family

ID=57857648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610755178.6A Expired - Fee Related CN106349897B (zh) 2016-08-27 2016-08-27 铋/氮掺杂钛酸铝基红外复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106349897B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107337975A (zh) * 2017-07-21 2017-11-10 南京理工大学 基于铝复合物的红外反射隔热涂料及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1121944A (zh) * 1994-08-19 1996-05-08 凯尔迪克陶瓷颜料股份公司 氧化物-氮化物基着色颜料及其制备和用途
WO1999019408A1 (fr) * 1997-10-13 1999-04-22 Rhodia Chimie Composition oxynitruree a base d'un alcalino-terreux et de tantale ou d'un alcalino-terreux et de niobium, procedes de preparation et utilisation comme pigment colorant
EP1020509A1 (de) * 1999-01-16 2000-07-19 Philips Patentverwaltung GmbH Farbbildschirm mit Farbpigment
CN1376634A (zh) * 2002-04-22 2002-10-30 中国科学院上海硅酸盐研究所 纳米钛铬氧氮化物粉体的制备方法
CN104119720A (zh) * 2014-06-07 2014-10-29 内蒙古大学 一种可以反射近红外辐射的红色颜料
CN104250513A (zh) * 2014-09-25 2014-12-31 南京理工大学 一种黄棕色近红外反射型隔热涂料及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1121944A (zh) * 1994-08-19 1996-05-08 凯尔迪克陶瓷颜料股份公司 氧化物-氮化物基着色颜料及其制备和用途
WO1999019408A1 (fr) * 1997-10-13 1999-04-22 Rhodia Chimie Composition oxynitruree a base d'un alcalino-terreux et de tantale ou d'un alcalino-terreux et de niobium, procedes de preparation et utilisation comme pigment colorant
EP1020509A1 (de) * 1999-01-16 2000-07-19 Philips Patentverwaltung GmbH Farbbildschirm mit Farbpigment
CN1376634A (zh) * 2002-04-22 2002-10-30 中国科学院上海硅酸盐研究所 纳米钛铬氧氮化物粉体的制备方法
CN104119720A (zh) * 2014-06-07 2014-10-29 内蒙古大学 一种可以反射近红外辐射的红色颜料
CN104250513A (zh) * 2014-09-25 2014-12-31 南京理工大学 一种黄棕色近红外反射型隔热涂料及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LILI LIU ET AL: "Synthesis and characterization of Al3+ doped LaFeO3 compounds:A novel inorganic pigments with high near-infrared reflectance", 《SOLAR ENERGY MATERIALS & SOLAR CELLS》 *
WEI ZHENG ET AL: "Synthesis and characterization of blue TiO2/CoAl2O4 complex pigments with good colour and enhanced near-infrared reflectance properties", 《THE ROYAL SOCIETY OF CHEMISTRY》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107337975A (zh) * 2017-07-21 2017-11-10 南京理工大学 基于铝复合物的红外反射隔热涂料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106349897B (zh) 2019-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Thongkanluang et al. Preparation of NIR reflective brown pigment
CN104250513B (zh) 一种黄棕色近红外反射型隔热涂料及其制备方法
WO2017028471A1 (zh) 一种建筑用水性反射隔热仿石岩彩涂料系统及其制备方法
CN104845428B (zh) 添加剂组合物、绝热涂料及用途
CN102618157B (zh) 一种红外低发射率涂料及其制备方法
CN106366892B (zh) 一种耐刮型户外粉末涂料
CN108165158A (zh) 一种防水隔热玻璃涂料的制备方法
CN106497260A (zh) 一种耐洗刷隔热外墙涂层材料及其制备方法
CN110511638A (zh) 一种功能性隔热环保涂层材料及其制备方法
CN106349897A (zh) 铋/氮掺杂钛酸铝基红外复合材料及其制备方法
CN112646426A (zh) 一种淡黄色制冷涂料及其制备方法和应用
CN106366875B (zh) 铁/氮掺杂钛酸铝基红外复合材料及其制备方法
CN106336789A (zh) 铁/氮掺杂钛酸铈基红外复合材料及其制备方法
CN104250514B (zh) 一种深棕色近红外反射型隔热涂料及其制备方法
CN107384072B (zh) 基于钼酸铋复合物的红外反射隔热涂料及其制备方法
CN106366878B (zh) 锰/氮掺杂铝酸锌基红外复合材料及其制备方法
CN106318162A (zh) 铁/氮掺杂钛酸镁基红外复合材料及其制备方法
CN106243944B (zh) 铈/氮掺杂钛酸铝基红外复合材料及其制备方法
CN106243664B (zh) 铁/氮掺杂钛酸镧基红外复合材料及其制备方法
CN101230223A (zh) 真空微珠超薄隔热涂料及其制备方法
CN106318161B (zh) 铈/氮掺杂钛酸镧基红外复合材料及其制备方法
CN103102756B (zh) 一种内墙保温涂料
CN107286776B (zh) 基于铈掺杂复合物的红外反射隔热涂料及其制备方法
CN106433457A (zh) 一种含改性酪素‑明胶的太阳能吸热涂料
CN115772351A (zh) 一种被动辐射制冷材料、制备方法和用途

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190412

Termination date: 20200827