CN107760133A - 一种纳米六硼化镧协同增强隔热效果的有机无机复合涂料的制备方法 - Google Patents

一种纳米六硼化镧协同增强隔热效果的有机无机复合涂料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米六硼化镧协同增强隔热效果的有机无机复合涂料的制备方法,首先在分散剂聚乙烯吡咯烷酮的作用下,研磨与超声协同作用下得到平均粒径为纳米级别的六硼化镧浆料,此浆料颗粒分散均匀,隔热效果优异且稳定性能佳;其次通过控制四氯化钛的浓度以及高温处理的温度,得到具有较高的折射率,形态为球形且表面光滑的金红石型纳米钛白粉,且晶体具有良好的结晶度;然后通过控制硅溶胶与纯丙乳液的添加比例将二者混合,得到有机无机复合涂料,配合纳米六硼化镧浆料的添加,对太阳光的反射效率显著提升,从而进一步提升隔热效果;最后通过科学合理的筛选成分配比,制得的反射隔热涂料具有极佳的反射隔热效果。

Description

一种纳米六硼化镧协同增强隔热效果的有机无机复合涂料的 制备方法
技术领域
本发明涉及隔热涂料技术领域,尤其涉及一种纳米六硼化镧协同增强隔热效果的有机无机复合涂料的制备方法。
背景技术
无机涂料都是以普遍存在且容易开采的低廉天然矿石或金属氧化物等为原料,如硅酸钠、硅酸钾和硅溶胶等,与以石油化工产品为主要原料的有机涂料相比,无机涂料在生产工艺、能耗和成本上具有较大优势。无机型反射隔热涂料能够解决目前合成树脂乳液类反射隔热涂料的许多问题,如耐沾污、耐候性差。合成树脂乳液基的有机涂料的涂膜对污染物的吸附性强,污染物易被涂膜吸附,导致使用一段时间后,涂膜的反射性能降低。另外无机硅溶胶键能较高,所以无机涂料对紫外光、废气以及汽车尾气等酸性物质有很好的耐侵蚀性以及抗菌性能,使得无机涂料具有较好的耐候性。合成树脂乳液的突出优点在于成膜性好,目前以合成树脂乳液为基料的反射隔热涂料已有大量研究,而以无机凝胶材料为基料的热反射隔热涂料还鲜有报道。无机涂料也具有一定的缺陷,单独使用硅溶胶时,固化成膜后容易存在裂纹、内部微孔等致命缺陷,且涂膜脆性大,柔韧性差,涂料的流平性不好,装饰效果较差,因此很少单独用其来配制涂料,通常是加入有机高分子乳液制得有机-无机复合型涂料。
纳米六硼化镧作为一种新型重要的无机功能材料,具有熔点高、硬度高、化学稳定性高等基本特性,用途十分广泛,不仅成功应用于雷达航空航天、电子工业、仪表仪器、医疗器械、家电冶金、环保等二十余个军事和高科技领域,而且还应用于隔热涂料,研究者发现六硼化镧具有自由电子的局域表面等离子体共振,纳米级六硼化镧的共振峰值可达 1000nm,吸收波长介于 750 至 1300 nm 之间,因此纳米六硼化镧对太阳光中的近红外辐射有着明显的吸收和散射。本发明拟将纳米六硼化镧添加到反射隔热涂料的制备中,以增强隔热效果。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷,提供一种纳米六硼化镧协同增强隔热效果的有机无机复合涂料的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种纳米六硼化镧协同增强隔热效果的有机无机复合涂料的制备方法,包括以下具体步骤:
(1)将纳米六硼化镧与4-5倍量的无水乙醇混合后加入装有氧化锆珠的反应器中,常温下以1000-1200转/分的速度研磨30-40分钟后加入适量聚乙烯吡咯烷酮,加热至30-35℃,提速至2200-2400转/分的速度研磨5-6小时后出料至超声振荡器中,以一定的超声功率超声15-20分钟,得到纳米六硼化镧浆料;
(2)将适量的浓度为1.6mol/L的四氯化钛溶液加入到具有聚四氟乙烯内衬的高压釜中,加热至150-160℃维持60-80分钟,反应结束后冷却至室温,放入离心机中以一定的速度离心分离15-20分钟,取沉淀,将沉淀用去离子水洗涤2-3次后放入在真空干燥箱中以70-75℃干燥20-24小时,再放入马弗炉中以500-550℃条件高温处理3-3.5小时,冷却后放入纳米粉碎机中进行纳米磨,得到金红石型纳米钛白粉;
(3)将硅溶胶加入到高速分散机中,在500-600转/分的转速下加入1%的硅烷偶联剂KH-570,然后加入纯丙乳液,搅拌3-4小时制成混合基料待用;按照配方将成膜助剂、分散剂、增稠剂、消泡剂等成分加入到去离子水中搅拌5-8分钟,然后加入纳米六硼化镧浆料、金红石型纳米钛白粉,以1200-1500转/分的速度搅拌60-90分钟后加入混合基料,继续搅拌30-40分钟即可。
所述的一种纳米六硼化镧协同增强隔热效果的有机无机复合涂料的制备方法,步骤(1)所述的氧化锆珠的质量为纳米六硼化镧与无水乙醇总量的3.8-4倍;所述的聚乙烯吡咯烷酮的添加量为纳米六硼化镧质量的10%。
所述的一种纳米六硼化镧协同增强隔热效果的有机无机复合涂料的制备方法,步骤(1)所述的以一定的超声功率是指以400W的超声功率。
所述的一种纳米六硼化镧协同增强隔热效果的有机无机复合涂料的制备方法,步骤(2)所述的以一定的速度是指4000-5000转/分的速度。
所述的一种纳米六硼化镧协同增强隔热效果的有机无机复合涂料的制备方法,步骤(3)所述的配方具体是指:硅溶胶25-27、纯丙乳液20-24、成膜助剂1-2、分散剂0.8-1、增稠剂0.5-0.6、消泡剂0.1-0.2、纳米六硼化镧浆料24-28、金红石型纳米钛白粉12-15、去离子水15-16。
所述的一种纳米六硼化镧协同增强隔热效果的有机无机复合涂料的具体配方,所述的成膜助剂是指醇酯十二,所述的分散剂是指分散剂5050,所述的增稠剂是指型号为Pu637的汉高增稠剂,所述的消泡剂是指型号为NXZ的汉高消泡剂。
本发明的优点是:本发明首先在分散剂聚乙烯吡咯烷酮的作用下,研磨与超声协同作用下得到平均粒径为纳米级别的六硼化镧浆料,具有自由电子的局域表面等离子体共振,共振峰值可达 1000 nm,吸收波长介于 750 至 1300 nm 之间,因此纳米六硼化镧对太阳光中的近红外辐射有着明显的吸收和散射,而且此浆料颗粒分散均匀,隔热效果优异且稳定性能佳;其次通过控制四氯化钛的浓度以及高温处理的温度,得到具有较高的折射率,形态为球形且表面光滑的金红石型纳米钛白粉,且晶体具有良好的结晶度;然后通过控制硅溶胶与纯丙乳液的添加比例将二者混合,得到有机无机复合涂料,与单纯的纯丙乳液相比,涂膜的太阳光反射比和远红外反射比均有提高,因为硅溶胶成膜后形成的Si-O-Si结构与无定形二氧化硅相似,而无定型二氧化硅的折光率为树脂乳液的数倍;配合纳米六硼化镧浆料的添加,对太阳光的反射效率显著提升,从而进一步提升隔热效果;最后通过科学合理的筛选成分配比,制得的反射隔热涂料具有极佳的反射隔热效果,而且辊涂或喷涂等施工简便,生产周期短,保温效果显著,对建筑物的节能降耗做出积极的贡献。
具体实施方式
一种纳米六硼化镧协同增强隔热效果的有机无机复合涂料的制备方法,包括以下具体步骤:
(1)将纳米六硼化镧与4倍量的无水乙醇混合后加入装有氧化锆珠的反应器中,常温下以1000转/分的速度研磨30分钟后加入适量纳米六硼化镧质量10%的聚乙烯吡咯烷酮,加热至30℃,提速至2200转/分的速度研磨5小时后出料至超声振荡器中,以400W的超声功率超声15分钟,得到纳米六硼化镧浆料;
(2)将适量的浓度为1.6mol/L的四氯化钛溶液加入到具有聚四氟乙烯内衬的高压釜中,加热至150℃维持60分钟,反应结束后冷却至室温,放入离心机中以4000转/分的速度离心分离15分钟,取沉淀,将沉淀用去离子水洗涤2次后放入在真空干燥箱中以70℃干燥20小时,再放入马弗炉中以500℃条件高温处理3小时,冷却后放入纳米粉碎机中进行纳米磨,得到金红石型纳米钛白粉;
(3)将硅溶胶加入到高速分散机中,在500转/分的转速下加入1%的硅烷偶联剂KH,然后加入纯丙乳液,搅拌3小时制成混合基料待用;将醇酯十二、分散剂5050、型号为Pu637的汉高增稠剂、型号为NXZ的汉高消泡剂等成分加入到去离子水中搅拌5分钟,然后加入纳米六硼化镧浆料、金红石型纳米钛白粉,以1200转/分的速度搅拌60分钟后加入混合基料,继续搅拌30分钟即可。
所述的一种纳米六硼化镧协同增强隔热效果的有机无机复合涂料的制备方法,步骤(1)所述的氧化锆珠的质量为纳米六硼化镧与无水乙醇总量的3.8倍。
所述的一种纳米六硼化镧协同增强隔热效果的有机无机复合涂料的制备方法,步骤(3)所述的配方具体是指:硅溶胶25、纯丙乳液20、醇酯十二1、分散剂50500.8、型号为Pu637的汉高增稠剂0.5、型号为NXZ的汉高消泡剂0.1、纳米六硼化镧浆料24、金红石型纳米钛白粉12、去离子水15。

Claims (6)

1.一种纳米六硼化镧协同增强隔热效果的有机无机复合涂料的制备方法,其特征在于,包括以下具体步骤:
(1)将纳米六硼化镧与4-5倍量的无水乙醇混合后加入装有氧化锆珠的反应器中,常温下以1000-1200转/分的速度研磨30-40分钟后加入适量聚乙烯吡咯烷酮,加热至30-35℃,提速至2200-2400转/分的速度研磨5-6小时后出料至超声振荡器中,以一定的超声功率超声15-20分钟,得到纳米六硼化镧浆料;
(2)将适量的浓度为1.6mol/L的四氯化钛溶液加入到具有聚四氟乙烯内衬的高压釜中,加热至150-160℃维持60-80分钟,反应结束后冷却至室温,放入离心机中以一定的速度离心分离15-20分钟,取沉淀,将沉淀用去离子水洗涤2-3次后放入在真空干燥箱中以70-75℃干燥20-24小时,再放入马弗炉中以500-550℃条件高温处理3-3.5小时,冷却后放入纳米粉碎机中进行纳米磨,得到金红石型纳米钛白粉;
(3)将硅溶胶加入到高速分散机中,在500-600转/分的转速下加入1%的硅烷偶联剂KH-570,然后加入纯丙乳液,搅拌3-4小时制成混合基料待用;按照配方将成膜助剂、分散剂、增稠剂、消泡剂等成分加入到去离子水中搅拌5-8分钟,然后加入纳米六硼化镧浆料、金红石型纳米钛白粉,以1200-1500转/分的速度搅拌60-90分钟后加入混合基料,继续搅拌30-40分钟即可。
2.根据权利要求1所述的一种纳米六硼化镧协同增强隔热效果的有机无机复合涂料的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述的氧化锆珠的质量为纳米六硼化镧与无水乙醇总量的3.8-4倍;所述的聚乙烯吡咯烷酮的添加量为纳米六硼化镧质量的10%。
3.根据权利要求1所述的一种纳米六硼化镧协同增强隔热效果的有机无机复合涂料的制备方法,其特征在于,步骤(1)所述的以一定的超声功率是指以400W的超声功率。
4.根据权利要求1所述的一种纳米六硼化镧协同增强隔热效果的有机无机复合涂料的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述的以一定的速度是指4000-5000转/分的速度。
5.根据权利要求1所述的一种纳米六硼化镧协同增强隔热效果的有机无机复合涂料的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述的配方具体是指:硅溶胶25-27、纯丙乳液20-24、成膜助剂1-2、分散剂0.8-1、增稠剂0.5-0.6、消泡剂0.1-0.2、纳米六硼化镧浆料24-28、金红石型纳米钛白粉12-15、去离子水15-16。
6.根据权利要求5所述的一种纳米六硼化镧协同增强隔热效果的有机无机复合涂料的具体配方,其特征在于,所述的成膜助剂是指醇酯十二,所述的分散剂是指分散剂5050,所述的增稠剂是指型号为Pu637的汉高增稠剂,所述的消泡剂是指型号为NXZ的汉高消泡剂。
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