一种高透明性高隔热性热相变材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高透明性高隔热性热相变材料的制备方法，包括如下步骤：(一)制备一次粒径不大于20nm的VO2纳米粉体，即V粉；(二)制备一次粒径不大于20nm的锑锡氢氧化物前躯体，即A粉；(三)制备一次粒径不大于20nm的制备铟锡氢氧化物前躯体，即I粉；(四)制备一次粒径不大于20nm的钨铯化合物前躯体，即W粉；(五)将V粉按照重量百分比1％-99％加入到A粉、I粉和W粉中的任意一种、任意两种或三种组合形成的组合物中，放入分散罐，研磨分散，冷冻干燥后再倒入坩埚中，在惰性气体保护的气氛下，于460-680℃下煅烧3-48小时，冷却后，获得高透明性高隔热性热相变材料。本发明专利技术所获得的纳米粉体，可广泛应用于汽车、建筑等视窗玻璃表面涂层材料，具有重要的经济、节能价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高透明性高隔热性热相变材料的制备方法，所制备出来的纳米粉体及纳米浆料具有高透明性高隔热性热相变的功能。
技术介绍
目前国内外已有发现或报道的相关热相变功能的纳米材料或透明性隔热材料的制备方法很多，但是，已经公开的技术资料当中所提供的技术方法都是有局限性的。中国专利CN103318951A公开的一种纳米ATO粉体的制备方法中所涉及到的纳米锑锡氧化物ATO粉体的制备方法中，一是制只是采用了传统的反应，洗涤，过滤，烧结的方法，没有涉及到反应物本身边边分散边反应控制一次粒径的方法，没有采取多重措施控制一次粒径的大小，二是ATO本身也只有单一的透明隔热功能，没有涉及到相变特性。中国专利CN102583552A公开的一种隔热节能新材料WO3纳米粉体及其制备方法中所提供的，采用的原料虽然有WO3、Cs2O、Sb(OH)3、Sn(OH)2类似的原料，但是，制备粉体的方法中只是采用了传统的反应搅拌，烘干，烧结等方法，所制备出来的纳米粉体一次粒径也是40纳米以上，虽然有一定的透明性和高隔热性能，但没有涉及到反应物在开始反应时采用多重措施控制一次粒径的方法和工艺，也没有涉及到热相变功能。中国专利CN102066261A公开的一种热变色微粒子及其分散液和制造方法以及调光性涂料、调光性膜、调光性油墨，该专利含有VO2(R相)的粒子和TiO2粒子，着重阐述了平均粒径200nm以下的热相变粒子的热相变功能调光作用，而没有阐述高透明性高隔热性，且有隔热节能功能和作用。中国专利CN103554997A公开的碳包覆二氧化钒纳米颗粒及其制备方法中，涉及到的纳米粒子是采用的二氧化钒的内核心材料的三维尺寸也是100nm以下的颗粒形貌，而且采用传统的水热反应中原位碳包覆技术，在生产制备纳米VO2粉体过程中添加WO3及多糖物质，在高温反应下而获得能够降低相变温度，具有一定的吸热、隔热功能的碳包覆VO2纳米粉体的相关内容，这种方法制备的氧化钒一次粒径较大，而且制备VO2粉体的工艺过程环节太多，产业化生产品控比较困难。中国专利CN103073942B公开的一种二氧化钒复合粉体及其制备方法中，着重阐述了二氧化钒一次颗粒尺寸在200nm以下的状态，只是提及到采用传统的混合搅拌方式掺杂添加各种金属元素，实现具有一定热相变功能的复合粉体的制备方法，而没有涉及到一次粒径小，高透明性，高隔热性，且具有热相变材料的制备方法，这些方法主要缺陷是VO2纳米粒子的一次粒径过大，局限在微米级，亚微米级的VO2相关相变材料，局限在通过传统的水热反应方式或混合搅拌的方式制备100nm-200nm粒径范围内的VO2相变材料，这些材料因为一次粒径较大，且功能较单一，制备过程过于繁琐和复杂，采用这些材料所制备出来的涂层材料的光学性能指标基本都在可见光透过率40％以下，IR阻隔率40％以下。因此，在使用过程中最大的缺陷是透光性不好，隔热性能差，如果想应用到汽车前挡玻璃或其他高透明性应用领域等有很大的局限性，市场推广比较困难。基于这些产品技术存在的诸多缺陷，要研究探索解决纳米功能性材料的多重性需求，既要解决一次粒径大，透光性不高的问题，也要解决隔热性能差和功能较单一的问题，具有非常迫切的市场需求。二氧化钒VO2有若干同质异构结晶，分别定义为A、B、C、D、M、R相，其中在室温附近最稳定的晶相为R相，与金红石有同样结晶结构，所以又称为金红石相。R相二氧化钒VO2具有热相变特性。热相变特性，是指材料的光学性能如透过、反射或吸收等随材料的温度变化发生可逆变化的性能。如红外线波段，即大于780nm的波段透过率的变化，虽然肉眼睛看不见但是随材料温度的改变透过率发生了变化，从而环境温度也随之改变，被定义为热相变。纯粹的金红石相二氧化钒在低于68度时为单斜晶(M相)，呈半导体特性，即对红外线有较高的透过率；在高于68度时，变为正方晶(R相)，呈金属特性，对红外线变为高反射。二氧化钒VO2的相变温度可通过参杂钨元素的量或改变结构调控。也有专利报道参杂其它元素或化合物来改变想变温度。所以本专利技术中的VO2(相)纳米粉体及浆料包括钨元素的参杂的金红石相二氧化钒VO2。
技术实现思路
针对现有技术的上述不足，根据本专利技术的实施例，希望提供一种高透明性高隔热性热相变材料的制备方法，旨在一是要提高纳米功能材料的透明性，二是要提高纳米功能材料的隔热节能效率，三是要降低热相变温度，且要同时要满足纳米材料的高透明性、高隔热性和热相变性能。因此，同时要满足高透明性、高隔热性和低相变温度的特性。根据实施例，本专利技术提供的一种高透明性高隔热性热相变材料的制备方法，包括如下步骤：(一)制备一次粒径不大于20nm的VO2纳米粉体将下述重量百分含量的含钒化合物、含钨化合物、混合溶剂、分散剂和还原剂放入含有研磨球的反应釜中，高速旋转反应釜的搅拌转子，转子转速为1000-8000转/分钟，水热反应釜中的温度为160-300℃，压力为1-20kg，反应分散时间为16-100小时，经过研磨、反应和分散后获得一次粒径不大于10nm的VO2前躯体，即V粉；①含钒化合物：5％-20％；②含钨化合物：0.1％-1％；③分散剂：0.1-1％；④混合溶剂：80％-94.7％；⑤还原剂：0.1％-1％；(二)制备一次粒径不大于20nm的锑锡氢氧化物前躯体三氯化锑SbCl3粉体和锡粒按照重量比1％-99％范围内的不同的重量比放入浓度为36％的盐酸溶液中，加入适量的去离子水加热溶解后，倒入装有研磨球的砂磨机中，高速研磨分散6小时的同时，加入适量的氨水调整PH值为7，再静止放置72小时后，把上面的透明液体抽掉，把下面的沉淀物中再加入大量去离子水，重复上面所述的步骤3次，最后沉淀下来的沉淀物用冷冻干燥方法获得一次粒径不大于20nm的锑锡化合物前躯体，即A粉；(三)制备一次粒径不大于20nm的制备铟锡氢氧化物前躯体把铟钉和锡粒按照重量比1％-99％范围内的不同的比例放入浓度为36％的硝酸和盐酸的混合溶液中，加入适量的去离子水加热溶解后，倒入装有研磨球的砂磨机中，开始高速研磨分散6小时的同时，加入适量的氨水调整PH值为7，再静止放置72小时后，把上面的透明液体抽掉，把下面的沉淀物中再加入大量去离子水，重复上面所述的步骤3次，最后沉淀下来的沉淀物用冷冻干燥方法获得一次粒径不大于20nm的铟锡氢氧化物前躯体，即I粉；(四)制备一次粒径不大于20nm的钨铯化合物前躯体把含钨化合物和含铯化合物按照1％-99％范围内的不同的重量比混合后，倒入装有研磨球的砂磨机中，再添加适量的去离子水和少量的分散剂磷酸，高速研磨分散6小时后，用冷冻干燥方法获得一次粒径不大于20nm的钨铯化合物前躯体，即W粉；(五)将V粉按照重量百分比1％-99％加入到A粉、I粉和W粉中的任意一种、任意两种或三种组合形成的组合物中，放入分散罐，研磨分散，冷冻
干燥后再倒入坩埚中，在惰性气体保护的气氛下，于460-680℃下煅烧3-48小时，冷却后，获得高透明性高隔热性热相变材料。根据一个实施例，本专利技术前述高透明性高隔热性热相变材料的制备方法之步骤(一)中，研磨球为直径为0.05mm-3mm的玻璃球、金属球、氧化锆球、氧化铈球和氧化铝球中的一种或多种；研磨球与反应物的体积比为(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高透明性高隔热性热相变材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(一)制备一次粒径不大于20nm的VO2纳米粉体将下述重量百分含量的含钒化合物、含钨化合物、混合溶剂、分散剂和还原剂放入含有研磨球的反应釜中，高速旋转反应釜的搅拌转子，转子转速为1000‑8000转/分钟，水热反应釜中的温度为160‑300℃，压力为1‑20kg，反应分散时间为16‑100小时，经过研磨、反应和分散后获得一次粒径不大于10nm的VO2前躯体，即V粉；①含钒化合物：5％‑20％；②含钨化合物：0.1％‑1％；③分散剂：0.1‑1％；④混合溶剂：80％‑94.7％；⑤还原剂：0.1％‑1％；(二)制备一次粒径不大于20nm的锑锡氢氧化物前躯体三氯化锑SbCl3粉体和锡粒按照重量比1％‑99％范围内的不同的重量比放入浓度为36％的盐酸溶液中，加入适量的去离子水加热溶解后，倒入装有研磨球的砂磨机中，高速研磨分散6小时的同时，加入适量的氨水调整PH值为7，再静止放置72小时后，把上面的透明液体抽掉，把下面的沉淀物中再加入大量去离子水，重复上面所述的步骤3次，最后沉淀下来的沉淀物用冷冻干燥方法获得一次粒径不大于20nm的锑锡化合物前躯体，即A粉；(三)制备一次粒径不大于20nm的制备铟锡氢氧化物前躯体把铟钉和锡粒按照重量比1％‑99％范围内的不同的比例放入浓度为36％的硝酸和盐酸的混合溶液中，加入适量的去离子水加热溶解后，倒入装有研磨球的砂磨机中，开始高速研磨分散6小时的同时，加入适量的氨水调整PH值 为7，再静止放置72小时后，把上面的透明液体抽掉，把下面的沉淀物中再加入大量去离子水，重复上面所述的步骤3次，最后沉淀下来的沉淀物用冷冻干燥方法获得一次粒径不大于20nm的铟锡氢氧化物前躯体，即I粉；(四)制备一次粒径不大于20nm的钨铯化合物前躯体把含钨化合物和含铯化合物按照1％‑99％范围内的不同的重量比混合后，倒入装有研磨球的砂磨机中，再添加适量的去离子水和少量的分散剂磷酸，高速研磨分散6小时后，用冷冻干燥方法获得一次粒径不大于20nm的钨铯化合物前躯体，即W粉；(五)将V粉按照重量百分比1％‑99％加入到A粉、I粉和W粉中的任意一种、任意两种或三种组合形成的组合物中，放入分散罐，研磨分散，冷冻干燥后再倒入坩埚中，在惰性气体保护的气氛下，于460‑680℃下煅烧3‑48小时，冷却后，获得高透明性高隔热性热相变材料。...

【技术特征摘要】
2015.03.23 CN 20151012799481.一种高透明性高隔热性热相变材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(一)制备一次粒径不大于20nm的VO2纳米粉体将下述重量百分含量的含钒化合物、含钨化合物、混合溶剂、分散剂和还原剂放入含有研磨球的反应釜中，高速旋转反应釜的搅拌转子，转子转速为1000-8000转/分钟，水热反应釜中的温度为160-300℃，压力为1-20kg，反应分散时间为16-100小时，经过研磨、反应和分散后获得一次粒径不大于10nm的VO2前躯体，即V粉；①含钒化合物：5％-20％；②含钨化合物：0.1％-1％；③分散剂：0.1-1％；④混合溶剂：80％-94.7％；⑤还原剂：0.1％-1％；(二)制备一次粒径不大于20nm的锑锡氢氧化物前躯体三氯化锑SbCl3粉体和锡粒按照重量比1％-99％范围内的不同的重量比放入浓度为36％的盐酸溶液中，加入适量的去离子水加热溶解后，倒入装有研磨球的砂磨机中，高速研磨分散6小时的同时，加入适量的氨水调整PH值为7，再静止放置72小时后，把上面的透明液体抽掉，把下面的沉淀物中再加入大量去离子水，重复上面所述的步骤3次，最后沉淀下来的沉淀物用冷冻干燥方法获得一次粒径不大于20nm的锑锡化合物前躯体，即A粉；(三)制备一次粒径不大于20nm的制备铟锡氢氧化物前躯体把铟钉和锡粒按照重量比1％-99％范围内的不同的比例放入浓度为36％的硝酸和盐酸的混合溶液中，加入适量的去离子水加热溶解后，倒入装有研磨球的砂磨机中，开始高速研磨分散6小时的同时，加入适量的氨水调整PH值 为7，再静止放置72小时后，把上面的透明液体抽掉，把下面的沉淀物中再加入大量去离子水，重复上面所述的步骤3次，最后沉淀下来的沉淀物用冷冻干燥方法获得一次粒径不大于20nm的铟锡氢氧化物前躯体，即I粉；(四)制备一次粒径不大于20nm的钨铯化合物前躯体把含钨化合物和含铯化合物按照1％-99％范围内的不同的重量比混合后，倒入装有研磨球的砂磨机中，再添加适量的去离子水和少量的分散剂磷酸，高速研磨分散6小时后，用冷冻干燥方法获得一次粒径不大于20nm的钨铯化合物前躯体，即W粉；(五)将V粉按照重量百分比1％-99％加入到A粉、I粉和W粉中的任意一种、任意两种或三种组合形成的组合物中，放入分散罐，研磨分散，冷冻干燥后再倒入坩埚中，在惰性气体保护的气氛下，于460-680℃下煅烧3-48小时，冷却后，获得高透明性高隔热性热相变材料。2.根据权利要求1所述的高透明性高隔热性热相变材料的制备方法，其特征在于，步骤(一)中，研磨球为直径为0.05mm-3mm的玻璃球、金属球、氧化锆球、氧化铈球和氧化铝球中的一种或多种；研磨球与反应物的体积比为(1-3)：(1-30)；含钒化合物为五氧化钒V2O5、偏钒酸钠NaVO3、硫酸氧钒VOSO4·nH2O、草酸氧钒...

【专利技术属性】
技术研发人员：李佳怡，李学成，
申请(专利权)人：李佳怡，
类型：发明
国别省市：上海;31