一种吸光发热蓄热水性浆料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及C09D领域，具体为一种吸光发热蓄热水性浆料及其制备方法，按重量份计，其制备原料包括陶瓷复合粉体5

【技术实现步骤摘要】
一种吸光发热蓄热水性浆料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及C09D领域，具体为一种吸光发热蓄热水性浆料及其制备方法。

技术介绍

[0002]晶体结构多样的钨青铜是一种具有优异的电磁性能和较强近红外吸收的无机功能材料。其主要对波长大于950nm的近红外光有较强的吸收能力和光热转换效率，将其应用在粘胶纤维中可以赋予粘胶纤维吸光发热的功能，使粘胶纤维的保暖性能得到明显提升。但是钨青铜作为一种无机纳米陶瓷材料，其在粘胶纤维应用过程中容易出现相容性差、易团聚等一系列问题。因此，需要将钨青铜纳米粉体预分散成水性浆料，再将其加入到成纤聚合物中制成粘胶纤维，纳米水性浆料的制备是玻璃隔热涂料制备成功的关键因素之一。
[0003]但是钨青铜粉体密度远大于水，在水溶液中易发生沉积，因此在制备纳米水性浆料过程中容易出现浆料混合不均匀造成有效成分的巨大损失，也会影响浆料的使用寿命；而另一方面钨青铜水性浆料具有优异的红外吸收发热功能，但是蓄热能力不足，影响其在下游应用。现有技术提升纤维的蓄热能力通常会通过在纤维中加入相变蓄热材料来实现，例如中国专利技术专利CN106567253A公开了一种调温蓄热竹纤维及其制备方法，具体通过在竹纤维表面附有相变纳米胶囊制备调温蓄热竹纤维，但相变胶囊容易在使用过程中发生破碎，而且以胶囊形式添加到浆料中会影响所制备纤维的强度等性能。而未经微胶囊包裹的相变材料在发生固
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液转换的相变变化时，易产生渗出漏液的危险，易导致功能材料流失从而逐渐失去作用，且耐洗性差、手感差等从而影响面料表面舒适度，甚至会给环境带来危害。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种吸光发热蓄热水性浆料及其制备方法。吸光发热蓄热水性浆料是由具有核心层纳米钨青铜、中间层介孔氧化物、表层聚乙二醇的新型透明蓄热陶瓷复合粉体和水性助剂以及水共同构成，所述水性浆料具备发热蓄热的效果，并且着重解决发热纳米陶瓷粉体在水性浆料中容易发生沉积影响使用效果和使用寿命的问题，改善了纳米钨青铜因为紫外照射而导致光学性能发生改变所带来的影响，与此同时还赋予了水性浆料相变蓄热的功能，并加快了发热蓄热效率，提高了与有机体系相容性和分散性，这极大的提升了其应用领域。
[0005]本专利技术一方面提供了一种吸光发热蓄热水性浆料，按重量份计，其制备原料包括陶瓷复合粉体5
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60份、水性助剂0.1
‑
5份以及水40
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100份，其中所述陶瓷复合粉体是由纳米钨青铜为核心层，介孔氧化物为中间层，聚乙二醇为表层组成的三层结构复合粉体。
[0006]作为一种优选的技术方案，所述纳米钨青铜结构为M
x
WO3，其中x＝0.01～0.40，M为碱金属、碱土金属元素中任意一种元素。优选的，所述x＝0.1
‑
0.3，所述M为铯。
[0007]本专利技术中陶瓷复合粉体以纳米钨青铜为核心层，并控制其结构中M为铯元素，形成稳定的铯钨青铜纳米分体后的表面缺陷多，从而使其红外吸收能力进一步增强。
[0008]作为一种优选的技术方案，所述介孔氧化物直接包覆于纳米钨青铜表面得到介孔氧化物包覆纳米钨青铜粉体，包覆所述纳米钨青铜所用的介孔氧化物源与纳米钨青铜的质量比为(0.5
‑
1.5)：1。
[0009]优选的，所述介孔氧化物为介孔氧化钛、介孔二氧化硅、介孔氧化钴、介孔氧化铬、介孔氧化铈、介孔氧化铝、介孔氧化铁和介孔氧化镁中的一种。更优选的，所述介孔氧化物为介孔氧化铝。
[0010]本专利技术中陶瓷复合粉体通过在纳米钨青铜纳米片核心层外表面直接包覆一层介孔氧化物作为中间层，尤其是包覆所述纳米钨青铜所用的介孔氧化物源与纳米钨青铜的质量比为(0.5
‑
1.5)：1，实现纳米钨青铜发热之后热量快速传递到表层聚乙二醇，加快发热、蓄热效率，平衡导热、发热效果，避免由于介孔氧化物厚度太大减弱发热效果，影响发热蓄热。
[0011]作为一种优选的技术方案，所述聚乙二醇(HO(CH2CH2O)
n
H，PEG)的相对分子量为350～2500；优选的，所述聚乙二醇的相对分子量为600
‑
1000。
[0012]作为一种优选的技术方案，所述聚乙二醇接枝于介孔氧化物包覆纳米钨青铜粉体表面得到陶瓷复合粉体；制备所述陶瓷复合粉体所用的聚乙二醇与介孔氧化物包覆纳米钨青铜粉体的质量比为1：(1
‑
5)。
[0013]本专利技术中陶瓷复合粉体通过在介孔氧化物中间层表面接枝聚乙二醇，不仅实现相变蓄热的功能，同时也实现粉体表面亲水改性，使制备得到的陶瓷复合粉体在水相体系中具有显著改善的分散性，提高体系相容性，保证水性浆料的综合性能。专利技术人在实际应用探究过程中意外发现，通过在介孔氧化物中间层表面接枝聚乙二醇，有效避免脂肪酸发生“固
‑
液”转变，避免应用时的功能材料渗出流失，保证应用效果。此外，聚乙二醇的熔点随着链的增长呈不规则升高，可选择范围较大，可以通过调节分子量进行灵活设计，专利技术人在探究过程中发现，当聚乙二醇的相对分子量为350～2500，尤其是当聚乙二醇的相对分子量为600
‑
1000时，聚乙二醇的熔点不仅能与人体感知上最为舒适的温度范围(20～35℃)相接近，同时混合应用后能够获得所需的蓄热放热过程的温度变化。
[0014]专利技术人在进一步的研究过程中发现，聚乙二醇的接枝密度影响保温效果和蓄热效率，专利技术人通过控制制备所述陶瓷复合粉体所用的聚乙二醇与介孔氧化物包覆纳米钨青铜粉体的质量比为1：(1
‑
5)，有效平衡保温效果和蓄热效率的同时，利用羟基在水性浆料中构建氢键网络，解决因为陶瓷粉体密度过大导致在水性浆料中容易沉降的问题，延长使用寿命。同时研究发现若聚乙二醇接枝量过少，导致保温效果降低；而当聚乙二醇链接枝量过多时，会导致接枝层过厚影响发热效率。
[0015]作为一种优选的技术方案，所述水性助剂为DMA(二甲基乙酰胺)、PMA(丙二醇甲醚醋酸酯)、DMC(碳酸二甲酯)、DEC(碳酸二乙酯)、GBL(1,4
‑
丁内酯)、ETB(乙二醇叔丁醚)、PM(丙二醇甲醚)、D
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柠檬烯、EC(碳酸乙烯酯)、PC(碳酸丙烯酯)、PPH(丙二醇苯醚)中至少两种的组合。
[0016]作为一种优选的技术方案，以所述吸光发热蓄热水性浆料的质量为基准，所述陶瓷复合粉体的质量百分比为5～60％。
[0017]本专利技术另一方面提供了一种吸光发热蓄热水性浆料的制备方法，所述制备工艺为：将制备好的陶瓷复合粉体与混合均匀的水和水性助剂分批投入立式砂磨机中，研磨24
～36小时后获得吸光发热蓄热水性浆料。
[0018]作为一种优选的技术方案，所述陶瓷复合粉体的制备方法，至少包括以下制备步骤：
[0019]S1、介孔氧化物包覆纳米钨青铜粉体制备：利用溶胶
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凝胶法制备介孔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吸光发热蓄热水性浆料，其特征在于，按重量份计，其制备原料包括陶瓷复合粉体5
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60份、水性助剂0.1
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5份以及水40
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100份，其中所述陶瓷复合粉体是由纳米钨青铜为核心层，介孔氧化物为中间层，聚乙二醇为表层组成的三层结构复合粉体。2.根据权利要求1所述的吸光发热蓄热水性浆料，其特征在于，所述纳米钨青铜结构为M
x
WO3，其中x＝0.01～0.4，M为碱金属、碱土金属元素中任意一种元素。3.根据权利要求2所述的吸光发热蓄热水性浆料，其特征在于，所述x＝0.1
‑
0.33，所述M为铯。4.根据权利要求3所述的吸光发热蓄热水性浆料，其特征在于，所述介孔氧化物直接包覆于纳米钨青铜表面得到介孔氧化物包覆纳米钨青铜粉体，包覆所述纳米钨青铜所用的介孔氧化物源与纳米钨青铜的质量比为(0.5
‑
1.5)：1。5.根据权利要求4所述的吸光发热蓄热水性浆料，其特征在于，所述介孔氧化物为介孔氧化钛、介孔二氧化硅、介孔氧化钴、介孔氧化铬、介孔氧化铈、介孔氧化铝、介孔氧化铁和介孔氧化镁中的一种。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙光耀，朱鹏，李晓明，鲁祥凯，张静，王科铮，金平实，
申请(专利权)人：江苏集萃功能材料研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：