一种有机-无机复合纳米隔热膜制造技术

本发明专利技术公开了一种有机‑无机复合纳米隔热膜，属于复合材料技术领域。本发明专利技术研制的有机‑无机复合纳米隔热膜包括功能填料，紫外吸收剂，乙酸乙酯，偶联剂，胶黏剂，其中功能填料为自制复合型功能填料，在功能填料制备时，先将纳米氧化石墨烯分散于油酸中，再加入无水乙醇、硅酸酯和有机铝，加热搅拌反应制得一次包覆微球；再用水合肼的乙醇溶液还原，得还原一次包覆微球；将还原一次包覆微球和多巴胺‑明胶分散液搅拌混合，制得二次包覆微球；再将其和硝酸银溶液混合分散后，滴加沉淀剂，制得三次包覆微球；将其缓慢升温炭化后，进一步升温烧结，得烧结料；再将所得烧结料用氢氧化钠溶液浸渍后，过滤，洗涤和干燥，即得自制复合型功能填料。

An Organic-inorganic Composite Nano-thermal Insulation Film

【技术实现步骤摘要】
一种有机-无机复合纳米隔热膜
本专利技术公开了一种有机-无机复合纳米隔热膜，属于复合材料

技术介绍
隔热膜作为提高普通玻璃节能的手段，具有高可见光透过率、低紫外透射率、高红外阻隔率的特点。传统的玻璃能透光性能非常，但是保温隔热性能很差，并且因为玻璃破碎而引起的安全隐患也是十分严重的。目前，玻璃用贴膜广泛地运用在各地的建筑门窗上了，抑或是使用低辐射玻璃、或是采用真空夹层玻璃来隔热，或者是在玻璃上贴隔热膜减少热辐射的透过，或者是使用吸热玻璃。其中，玻璃隔热贴膜是常用的一种有效阻隔太阳辐射的薄膜，其同时也提高了玻璃的安全性，在玻璃受外力作用而破碎时候，能够减少飞溅。建筑节能中，玻璃的透光和隔热是一个非常关键的问题，在使用大面积外窗及透明顶棚的建筑物、汽车窗口等场合，太阳光的热辐射会导致空调能耗的增大，造成很大的能源浪费。为改善这一现象，人们采取了使用金属镀膜热反射玻璃和各种热反射贴膜等产品，用以反射太阳光中的部分能量，从而达到隔热降温的目的。但是这些产品有的隔热效果不佳，有的透光率较低，有的则需要昂贵的设备，工艺条件的控制也很复杂，不利于向市场大面积推广，因此研究开发一种兼有良好透光性和隔热性能的材料，对于解决玻璃隔热问题不仅有重要的理论意义，而且有广阔的市场前景。纳米氧化锡锑(ATO)既可以很好地让可见光透过，同时又能阻隔大部分的红外射线，是一种优良的透光隔热材料。纳米粒子的粒径小，比表面积大，表面自由能高，粒子之间极易团聚，因此纳米涂料的制备不能像传统涂料那样通过颜填料和基料之间的简单混配得到。隔热膜，也叫做“太阳膜”，出现于上个世纪的70年代，具有透明隔热，抗紫外线，美观等诸多优点。隔热保温和窗帘等挡光却不隔热相比，隔热膜能够有效地吸收和反射红外线，有效地隔热。而在冬天，还能够将20－30%的热能再反射回到屋子里。减少了因为玻璃而损失的热，从而保温。贴了隔热膜后的玻璃能够阻隔90%的紫外线，能够很大程度地延长家具使用的寿命；当玻璃被外力所击破，飞溅的玻璃碎片很容易伤人。而因为隔热膜粘在玻璃上所使用的胶黏剂能够使得玻璃破碎后仍能粘在隔热膜上，这样就减少了玻璃碎片的四处飞濺，大大提高了玻璃的安全系数。隔热膜基本都有80%以上的可见光透过率，对人的视觉不会有太大的影响。而传统纳米隔热膜中所用无机的功能型填料的引入，因填料自身性能不足，引起隔热膜的隔热性能不佳，且无机功能填料和有机粘合剂之间存在相容性较差，两者难以有效结合，导致隔热性能和力学性能无法进一步提升的弊端，为获取更高综合性能的提升，是其推广与应用于更广阔的领域，满足工业生产需求亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是：针对传统纳米隔热膜中所用无机的功能型填料的引入，因填料自身性能不足，引起隔热膜的隔热性能不佳，且无机功能填料和有机粘合剂之间存在相容性较差，两者难以有效结合，导致隔热性能和力学性能无法进一步提升的弊端，且对产品的长期隔热性能造成不良影响的弊端，提供了一种有机-无机复合纳米隔热膜。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种有机-无机复合纳米隔热膜，包括以下重量份数的原料：8～10份功能填料，4～8份紫外吸收剂，10～20份乙酸乙酯，2～4份偶联剂，100～120份丙烯酸酯胶黏剂，所述功能填料为自制复合型功能填料；所述自制复合型功能填料的具体制备步骤为：（1）按重量份数计，依次取80～100份油酸，30～50份无水乙醇，10～20份纳米氧化石墨烯，10～20份硅酸酯，8～10份有机铝，先将纳米氧化石墨烯分散于油酸中，再加入无水乙醇、硅酸酯和有机铝，加热搅拌反应后，过滤，洗涤和干燥，得一次包覆微球；（2）将所得一次包覆微球用水合肼的乙醇溶液还原，得还原一次包覆微球；（3）将还原一次包覆微球和多巴胺-明胶分散液按质量比为1：8～1：10搅拌混合后，过滤，干燥，得二次包覆微球；（4）将二次包覆微球和硝酸银溶液按质量比为1：10～1：20混合分散后，缓慢滴加沉淀剂，搅拌反应后，过滤，洗涤和干燥，得三次包覆微球；（5）将三次包覆微球于惰性气体保护状态下，缓慢升温炭化后，进一步升温至1500～1800℃，保温烧结，冷却，得烧结料；（6）将所得烧结料用氢氧化钠溶液浸渍后，过滤，洗涤和干燥，即得自制复合型功能填料。所述紫外吸收剂为二苯甲酮类紫外吸收剂、苯并三唑类紫外吸收剂、杨酸酯类紫外吸收剂、三嗪类紫外吸收剂中的任意一种。所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-560、硅烷偶联剂KH-570中的任意一种。步骤（1）所述硅酸酯为正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯中的任意一种。步骤（1）所述有机铝为异丙醇铝、乙醇铝中的任意一种。步骤（2）所述水合肼的乙醇溶液是由水合肼和无水乙醇按质量比为1：1～1：3配制而成。步骤（3）所述多巴胺-明胶分散液是由多巴胺、明胶和去离子水按质量比为1：10：80配制而成；所述明胶选用等电点为6.0～6.2的明胶。步骤（4）所述沉淀剂为质量分数为8～10%的氨水、质量分数为8～10%的尿素、质量分数为8～10%的碳酸氢铵、质量分数为8～10%的碳酸铵中的任意一种。步骤（5）所述惰性气体为氮气、氦气、氩气中的任意一种。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术技术方案首先利用纳米氧化石墨烯作为内核结构，利用超声作用将其层间结构剥离后，使油酸和无水乙醇之前发生脱水缩合，产生的水分使硅酸酯和有机铝缓慢均匀发生水解，水解最终产物（纳米氧化铝和纳米二氧化硅）中部分有效嵌入氧化石墨烯层间结构中，部分吸附在氧化石墨烯表面，在水合肼还原过程中，部分氧化石墨烯和部分氧化铝得以还原，再利用多巴胺和明胶作为改性剂，重新形成新的包覆层，将还原的铝以及残留的氧化铝和二氧化硅包覆，避免新生成的铝单质被重新氧化的同时，使无机界面表面的吸附性能得以提升，从而有效吸附沉淀产生的氧化银，部分氧化银在沉淀过程中，即可被多巴胺还原，随着后续升温炭化过程中，内层中的多巴胺和明胶组成的有机层炭化，形成炭质骨架，且由于多层无机-有机结构之间的膨胀系数的不同，导致在缓慢升温过程中核壳结构之间发生不同程度的收缩，使填料形成多层褶皱结构，另外，在后续进一步升温过程中，中间层的炭质骨架可与内核中的二氧化硅之间形成碳-硅化学键合，从而有效提高层与层之间的相互作用力，避免在加工和使用过程中填料自身层与层之间发生剥离而导致填料失效，再者，在高温烧结过程中，单质铝可将氧化银还原得到单质银，并在最终氢氧化钠溶解浸渍过程中，使残留纳米纳米级别的二氧化硅和氧化铝得以去除，并在功能填料内部形成纳米尺寸的孔洞；（2）本专利技术基于上述专利技术构思的实现，首先，氧化石墨烯层与层结构物之间原本被纳米级的氧化铝和二氧化硅占据，使其层间结构拓宽，并在最终使层间的氧化铝和二氧化硅去除，从而形成中空结构，中空结构自身就具有较低的导热系数，以及较小的堆积密度，在使用过程中，可使热流在传导中出现各种分流，且由于褶皱结构的存在，使热量传导路径更加复杂化，进一步降低材料的导热性能，与此同时，由于纳米级别的氧化铝和二氧化硅的消失，在体系内部形成纳米级别的孔洞，从而使孔洞之中的空气分子完全吸附在孔洞内壁之上，无法自由运动，也就是使孔洞处于类似于真空的状态，进一步提升了产品的隔热性能；另外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机‑无机复合纳米隔热膜，包括以下重量份数的原料：8～10份功能填料，4～8份紫外吸收剂，10～20份乙酸乙酯，2～4份偶联剂，100～120份丙烯酸酯胶黏剂，其特征在于所述功能填料为自制复合型功能填料；所述自制复合型功能填料的具体制备步骤为：（1）按重量份数计，依次取80～100份油酸，30～50份无水乙醇，10～20份纳米氧化石墨烯，10～20份硅酸酯，8～10份有机铝，先将纳米氧化石墨烯分散于油酸中，再加入无水乙醇、硅酸酯和有机铝，加热搅拌反应后，过滤，洗涤和干燥，得一次包覆微球；（2）将所得一次包覆微球用水合肼的乙醇溶液还原，得还原一次包覆微球；（3）将还原一次包覆微球和多巴胺‑明胶分散液按质量比为1：8～1：10搅拌混合后，过滤，干燥，得二次包覆微球；（4）将二次包覆微球和硝酸银溶液按质量比为1：10～1：20混合分散后，缓慢滴加沉淀剂，搅拌反应后，过滤，洗涤和干燥，得三次包覆微球；（5）将三次包覆微球于惰性气体保护状态下，缓慢升温炭化后，进一步升温至1500～1800℃，保温烧结，冷却，得烧结料；（6）将所得烧结料用氢氧化钠溶液浸渍后，过滤，洗涤和干燥，即得自制复合型功能填料。...

【技术特征摘要】
1.一种有机-无机复合纳米隔热膜，包括以下重量份数的原料：8～10份功能填料，4～8份紫外吸收剂，10～20份乙酸乙酯，2～4份偶联剂，100～120份丙烯酸酯胶黏剂，其特征在于所述功能填料为自制复合型功能填料；所述自制复合型功能填料的具体制备步骤为：（1）按重量份数计，依次取80～100份油酸，30～50份无水乙醇，10～20份纳米氧化石墨烯，10～20份硅酸酯，8～10份有机铝，先将纳米氧化石墨烯分散于油酸中，再加入无水乙醇、硅酸酯和有机铝，加热搅拌反应后，过滤，洗涤和干燥，得一次包覆微球；（2）将所得一次包覆微球用水合肼的乙醇溶液还原，得还原一次包覆微球；（3）将还原一次包覆微球和多巴胺-明胶分散液按质量比为1：8～1：10搅拌混合后，过滤，干燥，得二次包覆微球；（4）将二次包覆微球和硝酸银溶液按质量比为1：10～1：20混合分散后，缓慢滴加沉淀剂，搅拌反应后，过滤，洗涤和干燥，得三次包覆微球；（5）将三次包覆微球于惰性气体保护状态下，缓慢升温炭化后，进一步升温至1500～1800℃，保温烧结，冷却，得烧结料；（6）将所得烧结料用氢氧化钠溶液浸渍后，过滤，洗涤和干燥，即得自制复合型功能填料。2.根据权利要求1所述的一种有机-无机复合纳米隔热膜，其特征在于，所述紫外吸收剂为二苯甲酮类紫外吸收剂、苯并三唑类紫外吸收剂、杨酸酯类...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦臻，
申请(专利权)人：秦臻，
类型：发明
国别省市：湖南,43