摻雜二氧化釩納米分散體的制備及在節(jié)能涂料中的應(yīng)用研究.pdf

1、在我國(guó)社會(huì)總體耗能中，建筑耗能占36％左右，其中超過(guò)50％的耗能則是通過(guò)門窗玻璃損失的，因此玻璃節(jié)能技術(shù)亟待發(fā)展。在玻璃節(jié)能領(lǐng)域中，涂層型玻璃的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便且成本低，但大多節(jié)能玻璃都無(wú)法根據(jù)外界溫度等變化對(duì)玻璃的透過(guò)率進(jìn)行智能調(diào)節(jié)。二氧化釩有特殊的熱致相變性能，作為玻璃節(jié)能材料可智能調(diào)節(jié)近紅外線波段的透過(guò)率，減少太陽(yáng)輻射能進(jìn)入室內(nèi)，從而節(jié)約空調(diào)耗能、減少溫室氣體排放。論文采用水熱法合成摻雜鎢的二氧化釩(WVO)納米分散體，采用溶液共混法

2、制備WVO/銫鎢青銅(CsxWO3)/聚氨酯納米復(fù)合涂層材料，并將其涂覆于聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)基底上形成復(fù)合膜材料，最后將該膜材料覆于玻璃上制備納米復(fù)合節(jié)能玻璃。研究了制備、改性和共混工藝條件對(duì)WVO納米顆粒晶型、形貌、分散性以及其膜材料和玻璃性能等的影響。論文主要的研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下。
　　以五氧化二釩和草酸為原料，鎢酸為摻雜劑，采用水熱法制備出了WVO納米顆粒，并通過(guò)球磨和表面改性處理制備出N-甲基吡咯烷酮相的WVO

3、納米分散體。研究了鎢加入量、反應(yīng)物摩爾比、水熱溫度、水熱時(shí)間等制備工藝條件對(duì)WVO晶型、形貌及相變前后透過(guò)率變化的影響;球磨時(shí)間、球磨溶劑類型等球磨工藝條件對(duì)WVO形貌、粒徑和相變性能的影響;改性劑種類、改性劑用量、改性溫度、改性時(shí)間等改性工藝條件對(duì)WVO形貌和分散性的影響。確定了適宜的工藝條件如下:還原劑為草酸，鎢酸加入量為0.5at.％，草酸/五氧化二釩摩爾比為1∶3，溶液pH值為1.27，攪拌時(shí)間3h，水熱溫度為280℃，水熱時(shí)間

4、為24h;球磨溶劑為乙醇/丁醇，其摩爾比為1∶1，球磨時(shí)間為20min，球磨液濃度為5g·L-1;改性劑種類為改性劑E，改性劑用量為50wt％，改性的液相介質(zhì)為甲醇，改性時(shí)間為2h，改性溫度為60℃。制備得到的WVO納米顆粒粒徑較小且分布均勻，一次粒徑為5-20nm，二次分散粒徑為27nm，改性劑接枝率為13.1wt％，在N-甲基吡咯烷酮中的分散穩(wěn)定性好。WVO納米顆粒的相變溫度為55.2℃，在相變時(shí)具有較高的相變潛熱33.5W·g-1

5、。
　　將WVO分散體與市售CsxWO3分散體混合均勻，并與樹(shù)脂涂料共混涂覆在PET基底上，得到了具有明顯相變性能的透明納米復(fù)合膜材料。研究了涂料種類、WVO納米顆粒含量、CsxWO3納米顆粒含量、膜材料厚度等工藝條件對(duì)復(fù)合膜材料的光學(xué)性能、力學(xué)性能及相變性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)樹(shù)脂涂料為聚氨酯，WVO納米顆粒含量為20wt％，CsxWO3納米顆粒含量為10wt％，膜材料厚度為15μm時(shí)，制備得到的納米復(fù)合膜材料透明度高且具有明顯

6、的相變特性，膜材料在550nm處的可見(jiàn)光透過(guò)率達(dá)到78％的同時(shí)，相變前后在2500nm處的近紅外線透過(guò)率由59％變?yōu)?8％，透過(guò)率的變化達(dá)到41％。
　　將納米復(fù)合膜材料覆于玻璃表面制備了納米復(fù)合隔熱玻璃。隔熱測(cè)試結(jié)果表明，所得結(jié)果如下，WVO/CsxWO3/TPU納米復(fù)合玻璃有良好的隔熱性能，在相同的光照射60s后，復(fù)合玻璃另一側(cè)的空氣溫度較空白玻璃低6℃;貼覆WVO/CsxWO3/TPU膜材料的玻璃在光照射35s后發(fā)生了相變，