建筑节能用透明隔热纳米复合涂料

摘要：现代建筑和交通工具的设计中广泛使用大面积玻璃窗和玻璃幕墙,夏天太阳光热辐射会增加室内空调的使用率,冬天室内热量易玻璃散失而造成能源。研究采暖和空调能耗中50%左右是由门窗的传热引起的。因此开发新型隔热保温、降低能耗,具有的现实和广阔的市场前景。近年来研究发现掺锑的纳米氧化锡(ATO)和掺铝/镓的纳米氧化锌(AZO/GZO)等具有优良的可见光透光率和良好的红外光屏蔽效果,并且其成本远低于主要使用的氧化铟锡(ITO),因此这几种在建筑节能领域广泛的应用前景。本论文以聚合物基纳米复合为研究方向,以制备具有隔热保温功能的透明涂料为目的,利用聚合热解法制备了ATO、GZO和AZO系列功能粒子,然后与透明环氧树脂复合制备出了性能优异的透明隔热涂料,并对其光学和隔热性能了研究。主要研究结果如下:(1)首次聚合热解法制备了不同Sb掺杂量的ATO纳米粒子。Sb掺杂含量的增加,纳米粒子粒径变小;掺杂摩尔百分含量为15at%时,纳米粒子的粒径最小为25nm。Sb元素的掺杂对SnO2的导电性能具有的改善,当掺杂量在10at%以内时,Sb掺杂量的增加,ATO的电导率逐渐增大,但继续提高掺杂比例时,电导率降低。(2)同样聚合-热解法制备了GZO和AZO纳米导电氧化物。GZO粒子的电阻率随Ga掺量增加先降低后增加,GZO纳米粒子导电性能最佳的掺杂比为4at%,电阻率为3.108kΩ·m。AZO纳米粒子有同样的规律,其中Al元素的最佳掺杂比例为8at%,电阻率为1.356kΩ·m。对GZO纳米粒子H2还原处理,还原后纳米粒子的电阻率可降低三个数量级。(3)本研究环氧树脂作为功能涂料的基体,以ATO、GZO和AZO三种纳米粒子作为功能粒子,利用共混法制备了三个系列的透明隔热功能涂料。(4)涂料的UV-VIS-NIR光谱研究结果:纳米粒子含量对涂料光学性能影响,纳米粒子含量越高红外屏蔽效果越,但纳米粒子含量的增加也会导致涂料可见光透过率的下降。其中ATO型功能涂料在可见光区透过率最高,GZO型功能涂料的红外屏蔽效果最好,AZO型功能涂料综合性能最佳,其可见光平均透过率约为50%,红外光屏蔽率可达75%。(5)涂料的隔热保温性能研究:ATO、GZO和AZO三种类型透明隔热功能涂料都具有的隔热保温性能,其中相同含量的纳米粒子中,GZO纳米涂料的隔热效果最佳,ATO和AZO纳米涂料次之,在模拟环境中GZO纳米涂料涂敷玻璃与普通玻璃的隔热温差最大可达到12℃。关键词：透明隔热论文纳米复合论文红外屏蔽论文聚合热解法论文锑掺杂氧化锡(ATO)论文镓掺杂氧化锌(GZO)论文铝掺杂氧化锌(AZO)论文

摘要4-6

Abstract6-10

章 绪论10-23

1.1 引言10-11

1.2 建筑节能用透明隔热11-14

1.2.1 中空玻璃12

1.2.2 镀膜玻璃12-14

1.2.3 透明隔热涂料14

1.3 纳米透明隔热涂料14-19

1.3.1 纳米透明隔热涂料简介14-15

1.3.2 纳米透明隔热涂料的应用及性能15

1.3.3 纳米透明隔热涂料的优越性15-16

1.3.4 纳米复合透明隔热涂料的研究现状16-17

1.3.5 纳米复合透明隔热涂料的节能机理17-19

1.4 透明导电氧化物19-22

1.4.1 透明导电氧化物概述19-20

1.4.2 透明导电氧化物的分类20

1.4.3 透明导电氧化物的制备技术20

1.4.4 透明导电氧化物的研究现状20-22

1.5 选题的及研究内容22-23

章 ATO 纳米粒子的制备及性能研究23-33

2.1 引言23-24

2.2 实验24-26

2.2.1 实验试剂24

2.2.2 ATO 纳米粒子的制备24-25

2.2.3 ATO 测试表征及仪器25-26

2.3 结果与讨论26-32

2.3.1 ATO 形成机理26-27

2.3.2 ATO 结构和形貌表征27-30

2.3.3 ATO 粉末导电性能的研究30-32

2.4 小结32-33

章 GZO/AZO 纳米粒子的制备及性能研究33-47

3.1 引言33

3.2 实验33-36

3.2.1 实验药品33-34

3.2.2 GZO 纳米粒子的制备34

3.2.3 AZO 纳米粒子的制备34-35

3.2.4 纳米粒子H2还原处理35

3.2.5 GZO/AZO 测试表征及仪器35-36

3.3 结果与讨论36-46

3.3.1 GZO/AZO 纳米粒子形成机理36-37

3.3.2 GZO/AZO 结构和形貌表征37-43

3.3.3 GZO/AZO 粉末导电性能的研究43-46

3.4 小结46-47

章 透明隔热纳米涂料的制备及其性能研究47-63

4.1 引言47-48

4.2 实验48-52

4.2.1 实验药品48

4.2.2 透明隔热涂料基体选择48-49

4.2.3 透明隔热涂料的制备及工艺49-50

4.2.4 透明隔热涂料的透光性测试50-51

4.2.5 透明隔热涂料的隔热性能测试51-52

4.3 结果与讨论52-62

4.3.1 树脂基体的选择52-53

4.3.2 透明隔热涂料的制备工艺研究53-55

4.3.3 透明隔热涂料光学性能分析55-57

4.3.4 透明隔热涂料隔热性能分析57-62

4.4 小结62-63

第五章 与展望63-66

5.1 63-64

5.2 主要创新点64-65

5.3 展望65-66