CN106433219A - 钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料和用其制得的钨/氟共掺杂二氧化钒涂膜及制备方法 - Google Patents

钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料和用其制得的钨/氟共掺杂二氧化钒涂膜及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料和用其制得的钨/氟共掺杂二氧化钒涂膜及制备方法，属于隔热浆料技术领域。该钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料的制备方法包括如下步骤：将V1‑mWmO2‑nFn粉体、分散剂和硅烷偶联剂加入反应其中，超声分散1h，再加入消泡剂，将混合料分散0.5‑2h后搅拌、过滤、静置，即得所述钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料。本发明克服了现有技术的单向控温技术壁垒，实现双向控温和智能温控效果；本发明所制得的浆料粒径分布均匀，稳定性好；本发明采用水溶性浆料，替代传统的有机溶剂浆料，绿色环保。

Description

钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料和用其制得的钨/氟共掺 杂二氧化钒涂膜及制备方法
技术领域
本发明属于隔热浆料技术领域，尤其涉及一种钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料和用其制得的钨/氟共掺杂二氧化钒涂膜及制备方法。
背景技术
钒的各种常见氧化物中，VO2的相变温度与室温25℃最为接近，68℃时VO2发生金属相与半导体相间的可逆转变，温度高于68℃时，VO2以四方金红石结构的金属相存在，当温度低于68℃时，VO2则转变成为半导体相，即MST相变。VO2发生相变前后由于其内部晶型及原子排布的变化，其光学、电学性质也会发生相应变化，发生MST相变时，由于VO2内部晶型的变化，其光学性能也发生一系列变化。单斜结构的VO2(M)中存在0.7eV宽度的禁带，因此半导体态的VO2(M)对紫外光区、可见光区、近红外光区、微波波段等有着较高的透过率。当温度较高时，四方金红石型的VO2(R)中的禁带变为导带，呈现出金属相特性，由于禁带中有大量的自由移动电子，光入射时与电子的碰撞几率大幅增加，光子能量被大量吸收，从而对红外、可见光等波段电磁波的吸收和反射作用增强，透过率降低。太阳电磁辐射能量中的99.9％主要集中在红外及可见紫外光区(波段范围约0.295-2.5μm间)，波长小于0.295μm或大于2.5μm的太阳辐射因大气层中的O3、H2O和其他大气分子的强吸收而不能到达地面。因此，若能成功地将VO2的相变温度降低至室温，其作为汽车/建筑玻璃用的智能窗隔热材料将可实现产业化，实现自动调节室外太阳辐射能流从而智能调控室内温度。
钒有多种氧化物，因此，制备高纯度的VO2比较困难，二氧化钒薄膜的制备因设备昂贵、工艺参数复杂、稳定性差、难成膜等局限性较难推广。相比而言，二氧化钒粉体的制备具有成本低、生产效率高等优点，我们可以将制得的粉体材料进一步制成浆料，以方便制成涂膜。目前，制备掺杂VO2粉体的方法主要有：溶胶-凝胶法、水热合成法、热分解法、化学沉淀法、激光诱导气相沉积法等。
自VO2优异的MST相变特性被发现之后，VO2作为温控材料就成为国内外学者研究的热点之一。目前，国外已取得较大的科研成果，已将其应用于相关领域，而国内对VO2的研究仍处于实验阶段，尤其是关于VO2在控温材料方面的研究刚刚起步，同VO2薄膜材料相比，VO2粉体可以显著减小相变应力，同时电阻率的突变及光透过率均会增加，为了降低其相变温度至室温，申请人通过掺杂钨、氟等元素进入VO2的晶格 中，达到降低相变温度的目的。进而将制备好的V1-mWmO2-nFn粉体添加适当的有机物以得到相应的玻璃隔热涂料，制备出稳定性好，性能优异的玻璃隔热涂膜即可实现智能控温，降低空调能耗。
粉体由于粒子尺寸小，表面原子所占的比例高，因此具有很高的比表面积和表面活性，因而具有奇异的物理化学特性，得到了广泛的应用。然而也正是因为粒径小，纳米材料具有很高的表面能，所以很不稳定，容易团聚，导致其应有的特性难以有效发挥。另一方面，纳米粉体与表面能低的基体亲和性差，相互混合时不能相溶，存在相分离的现象。因此，将粉体应用于涂料时，一般先将其预分散在一定的介质中，形成分散均匀、稳定的浆料，在分散于涂料体系中。
粉体的分散是一个复杂的工艺过程，若想要获得稳定的的浆料，通常需要采用物理机械分散和化学表面改性相结合的方法，即选择适宜的分散方法、分散剂、分散时间等工艺相结合，方可获得长时间稳定的浆料，防止粒子在涂料中的沉降。
然而，现有的隔热浆料的制备存在以下不足：(1)、市场上现有隔热浆料普遍为单向控温，双向控温的尚未普及使用；(2)、现有的浆料大多存在稳定性不好，易团聚，粒子颗粒过大等缺点；(3)、现有浆料较多需以有机材料为溶剂，水溶性浆料较为少见。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料和用其制得的钨/氟共掺杂二氧化钒涂膜及制备方法，该隔热浆料具有双向智能控温、粒径分布均匀、稳定性好，有较好水溶性等优异性能。
本发明采用如下技术方案：
钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料的制备方法，包括如下步骤：将V1-mWmO2-nFn粉体、分散剂和硅烷偶联剂加入反应其中，超声分散1h，再加入消泡剂，将混合料分散0.5-2h后搅拌、过滤、静置，即得所述钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料。
更进一步地，所述的钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料的制备方法，其中，所述V1-mWmO2-nFn中，其中，0≤m≤1，0≤n≤2。
更进一步地，所述的钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料的制备方法，其中，所述加入的分散剂与V1-mWmO2-nFn粉体的质量比为0～0.25，加入的硅烷偶联剂与V1-mWmO2-nFn粉体的质量比为0～0.24，加入的消泡剂与V1-mWmO2-nFn粉体的质量比为0～0.02。
更进一步地，所述的钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料的制备方法中，将混合料置于砂磨分散机中进行砂磨分散。
更进一步地，上述的钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料的制备方法，其中所述硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷或甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种。
更进一步地，上述的钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料的制备方法，其中所述分散剂为电解质型高分子分散剂、非离子型高分子分散剂或无机盐分散剂中的一种。
更进一步地，所述的钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料的制备方法，其中所述分散剂为CTAB、PVP或六偏磷酸钠中的一种。
本发明还提供一种由所述的钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料的制备方法制得的钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料。
用所述钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料制备钨/氟共掺杂二氧化钒涂膜的方法，特征在于，步骤如下：
步骤一，玻璃基底清洗：清除玻璃表面灰尘及污垢，在质量浓度为10％NaOH溶液中浸泡4h‐6h，再在去离子水中超声清洗10‐20min，用无水乙醇擦洗，晾干备用；
步骤二，涂膜制备：将钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料与丙烯酸树脂均匀混合，再加入成膜助剂、流平剂及消泡剂，机械搅拌，混合均匀后静置10-20min，用300-600目的绢布过滤，得钨/氟共掺杂二氧化钒涂料，将所得钨/氟共掺杂二氧化钒涂料淋涂在步骤一所得玻璃基底的表面，室温下自然晾干，即得所述钨/氟共掺杂二氧化钒涂膜。
本发明还提供一种由所述的制备钨/氟共掺杂二氧化钒涂膜的方法制得的钨/氟共掺杂二氧化钒涂膜。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
(1)本发明克服了现有技术的单向控温技术壁垒，实现双向控温和智能温控效果；(2)本发明所制得的浆料粒径分布均匀，稳定性好；(3)本发明采用水溶性浆料，替代传统的有机溶剂浆料，绿色环保。
附图说明
图1为硅烷偶联剂对V0.95W0.05O1.95F0.05浆料稳定性的影响曲线示意图；
图2为硅烷偶联剂KH560的用量对V0.95W0.05O1.95F0.05浆料稳定性的影响曲线示意图；
图3为分散剂种类对浆料稳定性的影响曲线示意图；
图4为分散剂PVP含量对V0.95W0.05O1.95F0.05浆料稳定性的影响曲线示意图；
图5a为0.5h砂磨时间下浆料的粒度分布曲线；
图5b为1.0h砂磨时间下浆料的粒度分布曲线；
图5c为1.5h砂磨时间下浆料的粒度分布曲线；
图5d为2.0h砂磨时间下浆料的粒度分布曲线；
图6为载玻片涂覆不同V0.95W0.05O1.95F0.05浆料比例时涂层的光透过率曲线；
图7为不同涂层厚度对涂膜光学性能的影响曲线示意图；
图8a为不同掺杂比下的V1-mWmO2-nFn涂层在299K时的紫外/可见/近红外透过率示意
图；其中a为V0.99W0.01O1.99F0.01涂层，b为V0.97W0.03O1.97F0.03涂层，c为V0.95W0.05O1.95F0.05涂层，d为V0.93W0.07O1.93F0.07涂层，e为V0.91W0.09O1.91F0.09涂层；
图8b为同掺杂比下的V1-mWmO2-nFn涂层在323K时的紫外/可见/近红外透过率示意图，其中a为V0.99W0.01O1.99F0.01涂层，b为V0.97W0.03O1.97F0.03涂层，c为V0.95W0.05O1.95F0.05涂层，d为V0.93W0.07O1.93F0.07涂层，e为V0.91W0.09O1.91F0.09涂层；
图9为自制的隔热效果测试装置示意图，其中，1、氙灯；2、风速测定仪；3、第一温度传感器；4、风机；5、操控面板；6、第二温度传感器；7、遮盖板；8、试验箱体；9、双面贴垫块；10、参比试件；
图10为不同粉体固含量的V1.95W0.05O1.95F0.05浆料在红外灯照射下的升温速率示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1
钨氟共掺杂二氧化钒粉体的制备：
本发明以V2O5为原料，用水热法制备钨氟共掺杂二氧化钒粉体，具体实验步骤如下：
称取0.8g的五氧化二钒(V2O5)、1.67g草酸(C2H2CO4·2H2O)溶解于60mL去离子水中，50℃恒温水浴中搅拌至固体全部溶解，此时溶液呈土黄色，继续恒温水浴搅拌至溶液为深蓝色，此时草酸已将V5+还原为V4+，添加一定比例掺杂剂(钨酸钠：Na2WO4·2H2O及氟化铵：NH4F等)和浓度为0.15M的沉淀剂(尿素：H2NCONH2)10mL后，搅拌均匀，将混合液转移入100mL聚四氟乙烯内衬的不锈钢水热反应釜中，在160-190℃下水热反 应3-5d。将水热反应后所得蓝黑色沉淀过滤、洗涤，然后置于电热恒温鼓风干燥箱内60℃干燥8h得到干燥的前驱体粉末。经研磨后将前驱体粉体置于磁方舟中，在氩气氛中，600-800℃高温煅烧5-8h，冷却、研磨得到蓝黑色钨/氟共掺杂二氧化钒粉体。
实施例2
按一定比例称量V1-mWmO2-nFn粉体，加入分散剂、硅烷偶联剂，超声分散1h，然后滴加极少量的消泡剂，在砂磨分散机中砂磨分散90min后搅拌、过滤、静置即得到V1-mWmO2-nFn浆料。然后采用沉降法测试浆料的分散稳定性，再对浆料进行粒度测试等表征及分析。
1、硅烷偶联剂对V0.95W0.05O1.95F0.05浆料稳定性的影响
粉体的团聚问题会很大程度的影响到最终产物涂料及涂层的功能效果，通常纳米颗粒的分散方式有物理分散和化学分散两类。其中，物理分散法主要有超声波分散、机械搅拌分散和高能处理分散。化学分散法因为其能改变粉体颗粒的表面性质，因此其能弥补物理分散撤去外力后重新团聚的不足，具有持久性和稳定性，常用的化学分散法有偶联剂法、酯化法、表面活性剂法等。本申请将V1-mWmO2-nFn粉体通过添加硅烷偶联剂进行表面改性，使其形成均匀稳定的浆料。
采用3种硅烷偶联剂对粉体表面进行改性，分别是：氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(KH560)、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)。三种硅烷偶联剂均按V0.95W0.05O1.95F0.05粉体质量的2％称取，制备V0.95W0.05O1.95F0.05浆料，然后将所制得的浆料取一定量放入带刻度的离心管中，并用保鲜膜密封好，进行静置分层实验，每隔一段时间记录下上清液所占总体积比，表1和图1为不同硅烷偶联剂对浆料稳定性的影响。由测试结果可知，KH560作为偶联剂是V0.95W0.05O1.95F0.05浆料的沉降速度是最慢的，即此时浆料分散稳定性最强。
表1硅烷偶联剂对V0.95W0.05O1.95F0.05浆料稳定性的影响
2、硅烷偶联剂KH560的用量对V0.95W0.05O1.95F0.05浆料稳定性的影响
分别称取V0.95W0.05O1.95F0.05粉体质量的0％、0.3％、0.6％、0.9％、1.2％、1.5％、1.8％、2.1％的KH560来制备V0.95W0.05O1.95F0.05浆料，取一定量试样放入带刻度的离心管中，并用保鲜膜密封好，静置48h后记录上层清液占浆料总体积的百分比，结果见图2。由图2可知，当偶联剂用量为粉体质量的1.8％时，所制备的浆料稳定性最高，这是由于当偶联剂用量不足时，KH560对粉体的表面包覆不完全，从而导致未被包覆的颗粒或未被完全包覆的颗粒在布朗运动中发生碰撞而团聚，当偶联剂用量高于1.8％时，上清液高度反而升高，这是由于过量的偶联剂容易使相互运动中的离子发生桥联，从而导致浆料体系稳定性下降。
3、分散剂种类对浆料稳定性的影响
粉体的分散通常要借助于分散剂的作用，目前市场上可用的分散剂种类很多，如电解质型高分子分散剂CTAB、TPAB、P30等；非离子型的高分子分散剂聚乙烯吡咯烷酮PVP、PEG-600、X-100等；无机盐分散剂六偏磷酸钠(NaPO3)6等。本实验分别采用同等质量的CTAB、PVP以及六偏磷酸钠作为分散剂，制备V0.95W0.05O1.95F0.05浆料，图3为分散剂种类对浆料稳定性的影响，结果表明电解质型高分子分散剂CTAB的分散效果比无机盐分散剂六偏磷酸钠的分散效果好，而非离子型高分子分散剂PVP比电解质型的CTAB要好，这是因为改性后的V0.95W0.05O1.95F0.05粒子表面包覆了硅烷偶联剂，而无机盐与硅烷偶联剂的结合效果并不明显，电解质型的分散剂由于其带有电子，其包覆在离子表面时粒子与离子间形成双电子互斥的稳定体系，因而其稳定性要高于无机盐类分散剂；而非离子型高分子分散剂的效果最佳，是由于非离子型共聚物在粒子表面的吸附力很强，且非离子型分散剂的分子量大，具有显著的空间位阻效应。因此，选用了聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)为分散剂。
4、分散剂PVP含量对V0.95W0.05O1.95F0.05浆料稳定性的影响
如图4所示，通过一定时间间隔对试样中上清液所占比记录结果可知：当分散剂用量为V0.95W0.05O1.95F0.05粉体质量的1.5％时，浆料稳定性较高，且随着PVP含量的增大，V0.95W0.05O1.95F0.05浆料稳定性先升高后下降，这是由于分散剂含量不足时，不能完全包覆V0.95W0.05O1.95F0.05粉体，从而导致包覆与未包覆的粉体所带电荷不同而相互吸引产生团聚现象；若分散剂过量，则过量的分散剂游离在溶液中，容易引起絮凝团聚，从而导致浆料稳定性下降，只有当分散剂用量适中时才能达到较好的分散效果。
5、砂磨分散时间对浆料粒径的影响
以KH560作为硅烷偶联剂，聚乙烯吡咯烷酮PVP作为分散剂，制备成稳定的V0.95W0.05O1.95F0.05浆料时，再将试样稀释一定倍数后放入比色皿中进行粒度测试。图5a、5b、5c、5d分别为0.5h、1.0h、1.5h、2.0h砂磨时间下浆料的粒度分布曲线。由图可知，0.5h、1.0h、1.5h、2.0h砂磨时间下，浆料的平均粒径分别为288.7nm、230.2nm、202.1nm、195.6nm，可见，随着砂磨分散时间的增加，浆料的平均粒径逐渐减小，综合粒度变化幅度，以及考虑时间及效率成本，将最佳的砂磨时间定为1.5h。
实施例3
玻璃基底清洗：首先清除玻璃表面灰尘及污垢，在质量浓度为10％NaOH溶液中浸泡4h，再在去离子水中超声清洗15min，用无水乙醇擦洗，晾干备用。
涂膜制备：将V1-mWmO2-nFn浆料与一定比例的丙烯酸树脂均匀混合，再添加一定比例的成膜助剂、流平剂、消泡剂，机械搅拌，混合均匀后静置10min，用400目的绢布过滤，得到V1-mWmO2-nFn涂料，将所得涂料采用淋涂的方法在干净、干燥的玻璃基底表面涂覆，室温下自然晾干，即得到V1-mWmO2-nFn涂层。并对涂层进行紫外/可见/近红外光学性能测试，以及附着力、硬度、隔热性能、耐水性等性能测试。
1、浆料用量对光学性能的影响
太阳光的主要光谱能段可分为三段：200nm～380nm为紫外线光区；380nm～760nm为可见光光区；760nm～2500nm为红外线光光区。合适的浆料比例会极大的影响涂层的光学性能，本组实验浆料中粉体固含量均为20％，但涂料中浆料所占配比不同进而制备成涂层，测试其光学性能，实验结果如图6所示：其中a是未涂覆涂膜的空白载玻片的透过率曲线，b、c、d、e曲线分别为V0.95W0.05O1.95F0.05浆料所占比例为10％、20％、30％、40％时的光透过率曲线。
由图6可知，涂过涂层的载玻片在可见光区透过率相差并不大，基本都在80％左右，但涂过不同涂料的试样，红外光区透过率出现一定的差异。其中，浆料所占比为10％时，所测试样红外光阻隔率最高为44％，浆料所占比为20％时，所测试样红外阻隔率最高为48％，浆料所占比为30％时，试样红外阻隔率最高为60％，当浆料比例为40％时红外阻隔率最高为55％，较浆料用量30％时略低，这是由于过多的填料导致粒子间隙较多，而未能被有限的基料完全填满，聚集到一起的粒子会通过减少散射的比表面积而降低散射效率，使涂层的红外阻隔性能有一定的下降，另一方面，过多的浆料会使涂料整体的稳定性下降，导致难获得分散性好且易存储的涂料，且由于浆料比例过多，涂料涂层颜色过深从而导致可见光区透过率下降，因此，选取浆料用量比为30％时为最佳比例。
2、涂层厚度对涂膜光学性能的影响
涂膜的厚度也是影响其光学性能的重要因素之一，由于附在玻璃表面的膜厚度难以测量，本实验以不同次数的涂膜(涂覆次数越多涂层越厚)来探究涂层厚度对其光学性能的影响，其中，a为涂覆一层涂膜的曲线，b为涂覆两层涂膜的曲线，c为涂覆三层涂膜的曲线，d为涂覆四层涂膜的曲线，e涂覆五层涂膜的曲线。从图7中曲线的变化趋势可以看出，涂层厚度对其光的透过率有很大影响。温度为299K时，最初涂覆层数的增加会显著提高红外线阻隔率；但是随着厚度的增加，涂层的红外阻隔率几乎不再有较明显的变化，可见光透过率却逐渐降低，宏观表现为涂膜厚度的增加，玻璃的颜色加深，整体的透明度下降。实验表明，当涂膜次数过多或膜厚度过大时，在自然晾干过程中很容易导致涂层龟裂，因此，在实际制备过程中要综合考虑涂层的红外阻隔性能与透明度来决定涂覆的层数。本申请所测试样如未特殊说明的均为涂覆一层时的光学性能谱图。
3、不同掺杂比对V1-mWmO2-nFn涂层透光率的影响
由不同掺杂比下V1-mWmO2-nFn粉体的相变温度结果可知，随着掺杂比例的增加，粉体的相变温度有着不同程度的降低。
不同掺杂比(a为V0.99W0.01O1.99F0.01；b为V0.97W0.03O1.97F0.03；c为V0.95W0.05O1.95F0.05；d为V0.93W0.07O1.93F0.07；e为V0.91W0.09O1.91F0.09下的V1-mWmO2-nFn涂层分别在323K(50℃)和299K(26℃)时的紫外/可见/近红外透过率。由于实验条件的限制，本测试只能通过对载玻片直接加热并迅速测试的原始办法测得高温下V1-mWmO2-nFn(R)涂层的光谱透过率。
图8a和图8b为钨/氟掺杂比例与涂层的光谱透过率曲线，由图8a和图8b可知，本组试样涂层在780nm～1250nm光区间的灵敏度/转化效能均较接近，但在可见光区透过率波动较大。由图可知，当温度为299K(26℃)时所测得的光谱曲线在红外光区段透过率为48％～61％，而当测试温度为323K(50℃)时，红外光区段的透过率分布在10％～30％之间，同一试样在不同温度下测得的光谱透过率不同，这是由于V1-mWmO2-nFn由于温度的变化发生了MST相变，在高温下呈现出金属性对红外的透过率降低所致，本实验结果再次验证了通过掺杂可有效降低二氧化钒相变温度这一说法。对比图8中不同掺杂比下的涂层光谱透过率可知，随着钨/氟掺杂比的增加，涂层的光谱透过率并不呈现某一规律性变化，因此，掺杂比并不是影响涂层光谱透过率的主要因素之一。
实施例4涂膜的性能测试
1、钨/氟共掺杂二氧化钒涂膜隔热温差测试
本申请采用自制的隔热效果测试装置(如图9所示)测试相同掺杂比但浆料中粉体固含量不同的V1.95W0.05O1.95F0.05样品在红外灯照射下的温度变化，由于红外灯的能量主要集中在红外光区，能量高，被照射物体升温明显，然后通过外接温度显示器记录升温速度。测试结果如图10所示，空白玻璃升温速率最快，且经过30min的测试，空白玻璃最终温度高于涂膜玻璃50℃，所有样品均体现出先升温块后升温慢的特点，但通过观察测试结果可知，随着粉体固含量的增加，试样的升温速度逐渐下降，这与掺杂使相变温度变低有着密切的关系，一旦温度达到相变点，即显现金属特性，对光的透过率降低，宏观表现为测试盒内温度升高的速率降低，长时间的累计效果导致温差越来越大。该测试结果表明，随着粉体固含量的增加，涂料的隔热性能也有着不同程度的增加，本组实验中，粉体固含量占浆料质量的20％时隔热效果最好。
2、涂膜硬度的测定
参考GB/T6739－1996《膜硬度铅笔测定法》，采用手动法测定涂层的铅笔硬度，从硬度大的铅笔开始此方法，对同一硬度标号的铅笔重复划五道痕，若有两次及以上的划伤涂层时换上一级的铅笔，直至只有一次或没有破坏涂层的铅笔，此时铅笔的硬度就代表涂层的硬度。
3、涂膜附着力的测定
附着力是检测涂层与基底黏附牢度的重要参数，通过对附着力的测试可以明确判断所得涂料的力学性能。参考GB/T9286－1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》，用刀具将涂层按横竖1mm的间距划格，再用3M胶带粘住网格区部分，用力蹭胶带，使胶带全面接触涂层，然后平稳地撕开胶带，通过网格面积受损程度判断涂层在基材上的附着力，破坏程度与附着力等级间的关系如表2所示。
表2附着力等级与涂层破坏程度间的关系
4、涂膜耐酸碱性测定
按照GB/T 1733－93《漆膜耐水性测定法》，将涂覆有涂层的载玻片斜插入手中约1/2，浸泡36小时后取出，观察涂层的变化，由此测定涂层的耐水性能。对涂覆两层V1.95W0.05O1.95F0.05涂料的样品进行上述机械性能测试，测试结果如下表3所示。
表3涂膜机械性能测试结果
因此，本实申请采用3种硅烷偶联剂对粉体表面进行改性，其中KH560作为偶联剂的V0.95W0.05O1.95F0.05浆料的沉降速度是最慢的，即KH560作为偶联剂时浆料分散稳定性最强；
通过对硅烷偶联剂KH560的用量进行选择，当KH560含量为粉体总质量的1.8％时，浆料稳定性最佳，这是由于过量的偶联剂容易使相互运动中的离子发生桥联，从而导致浆料体系稳定性下降；
通过相同含量不同分散剂种类的对比可知，非离子型高分子分散剂聚乙烯吡咯烷酮PVP用量为粉体质量的1.5％时V0.95W0.05O1.95F0.05浆料的分散效果最好；
相同掺杂比但浆料中粉体固含量不同的V1.95W0.05O1.95F0.05样品，随着粉体固含量的增加，涂层的隔热性能有着一定程度的增强，当粉体占浆料固含量的20％时所制得的涂层隔热效果最佳。
通过对涂层光谱透过率的测试可知，涂层中浆料的使用量以及涂层的涂覆层数会对涂层光学性能造成影响，而粉体的掺杂比并不是影响涂层光学性能的主要因素之一。浆料用量为30％，砂磨时间1.5h，涂覆层数为1-2时所得涂层的可见光透过率及红外阻隔性能可达最佳值，红外阻隔率达70％～90％，且对可见光区的透过率在80％以上。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将V1- mWmO2-nFn粉体、分散剂和硅烷偶联剂加入反应其中，超声分散1h，再加入消泡剂，将混合料分散0.5-2h后搅拌、过滤、静置，即得所述钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料。
2.根据权利要求1所述的钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料的制备方法，其特征在于，所述V1-mWmO2-nFn中，其中，0≤m≤1，0≤n≤2。
3.根据权利要求1或2所述的钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料的制备方法，其特征在于，所述加入的分散剂与V1-mWmO2-nFn粉体的质量比为0~0.25，加入的硅烷偶联剂与V1- mWmO2-nFn粉体的质量比为0~0.24，加入的消泡剂与V1-mWmO2-nFn粉体的质量比为0~0.02。
4.根据权利要求1所述的钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料的制备方法，其特征在于，将混合料置于砂磨分散机中进行砂磨分散。
5.根据权利要求1至4任一项所述的钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷、缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷或甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种。
6.根据权利要求1至4任一项所述的钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料的制备方法，其特征在于，所述分散剂为电解质型高分子分散剂、非离子型高分子分散剂或无机盐分散剂中的一种。
7.根据权利要求6所述的钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料的制备方法，其特征在于，所述分散剂为CTAB、PVP或六偏磷酸钠中的一种。
8.由权利要求1所述的钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料的制备方法制得的钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料。
9.用权利要求1所述钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料制备钨/氟共掺杂二氧化钒涂膜的方法，特征在于，步骤如下：
步骤一，玻璃基底清洗：清除玻璃表面灰尘及污垢，在质量浓度为10%NaOH溶液中浸泡4h-6h，再在去离子水中超声清洗10-20min，用无水乙醇擦洗，晾干备用；
步骤二，涂膜制备：将钨/氟共掺杂二氧化钒纳米隔热浆料与丙烯酸树脂均匀混合，再加入成膜助剂、流平剂及消泡剂，机械搅拌，混合均匀后静置10-20min，用300-600目的绢布过滤，得钨/氟共掺杂二氧化钒涂料，将所得钨/氟共掺杂二氧化钒涂料淋涂在步骤一所得玻璃基底的表面，室温下自然晾干，即得所述钨/氟共掺杂二氧化钒涂膜。
10.由权利要求9所述的制备钨/氟共掺杂二氧化钒涂膜的方法制得的钨/氟共掺杂二氧化钒涂膜 。
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