本发明专利技术涉及一种二氧化钒智能温控涂层。所述涂层由二氧化钒粉体浆料、聚合物乳液和涂料助剂混合后涂布在基材而形成；且所述二氧化钒粉体浆料包括二氧化钒复合粉体和分散介质，所述二氧化钒复合粉体包括化学组成为V1-xMxO2的二氧化钒纳米粉体，且所述纳米粉体表面接有机改性长链分子，其中M为掺杂元素，0≤x≤0.5。本发明专利技术涂层采用经表面有机改性的二氧化钒纳米粉体(复合粉体)及其浆料，具有较高的可见光透过率，同时几乎可以完全屏蔽紫外线，同时能对太阳光中能量较高的红外线进行智能调节(从高低温红外线透过差值可以看出)，同时涂层外观透明光亮(涂层雾度低)，耐老化，防水，附着力好，耐洗刷性强。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种二氧化钒智能温控涂层，本专利技术涂层厚度小，精度高，透明度高，雾度低，附着力好，耐老化能力突出，主要用制备玻璃贴膜，用在建筑门窗，汽车玻璃或工业金属容器等场合。
技术介绍
我国的建筑能耗已经占到社会总能耗的27.8%，其中采暖和空调的能耗占建筑总能耗的55%。在现代建筑物中，玻璃占外墙的面积比例越来越大，据测算通过玻璃窗进行的热传递在冬夏季节分别占48%和71 %。若采用空调调节室内温度，制冷温度提高2V，制冷负荷减少约20% ;制热温度调低2°C，制热负荷减少约30%，通过在玻璃上贴上隔热膜或涂布隔热涂层可大幅减少能耗。目前市面上的隔热膜或涂层主要还是以阻隔红外性能为主，不能响应环境变化，他们只有反射红外光的功能，而在低温下没有透过红外线的作用，不能起到智能调节室内外温差的作用，需要寻找一种可智能调节太阳热的材料，从而实现冬暖夏凉的作用。二氧化钒材料具有一级相变特性，可感应环境温度变化，智能响应这一变化实现对太阳光的波段选择性透过或遮蔽。通常在环境温度低于相变温度时，含有二氧化钒的薄膜或涂层对太阳光中的可见光和中红外光几乎是完全通透的；当温度超过二氧化钒的半导体-金属相变温度时，二氧化钒发生相变转化为R相，此时材料可对中红外光选择性遮断，达到透明(可见光透过)阻热的目的。二氧化钒的半导体-金属相变是热诱导的可逆变化，其温度开关效应可用来对中红外线的通断进行智能控制。利用二氧化钒在红外光区高温下的低透过和低温下的高透过，可以制备完全智能的节能窗口系统。光学计算表明(S.-Y.Li, a_G.A.Niklasson, and C.G.GranqvistNanothermochromics:Calculations for VO2 nanoparticles in dielectric hosts showmuch improved luminous transmittance and solar energy transmittance modulation,JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 108,0635252010)若能将二氧化钒纳米粉体分散于其他基质，如透明高分子，可在保留二氧化钒光学调控性能的基础上，提高可见光透过率至实用水平，可对服役中的玻璃、墙面、以及车船等运输工具的外表面进行节能改造。通过把二氧化钒材料做到纳米尺寸并和有机改性材料复合可以制备一种智能温控涂料，但由于纳米粒子比表面积小和表面自由能高，粒子之间很容易发生团聚，这种特性决定了直接把二氧化钒纳米粒子加入到涂料中，很难真正发挥纳米材料的性能，而且容易发生团聚，影响涂层的光学性能和外观，从而限制了材料在玻璃贴膜以及透明玻璃上的应用。如中国专利申请号200410051965中提到了一种二氧化钒智能温控涂料，但其提到的二氧化钒粒子属于未改性二氧化钒粒子，并未涉及粒子的前处理，特别是本专利技术提到的二氧化钒粒子进行前分散处理，特别是有机改性处理对于 其分散性能和化学稳定性性能的提高。中国专利申请号:200610117027.4提及一种二氧化钒悬浮液的制备方法，其中涉及二氧化钒粉体的分散处理，但其采用的是无机改性的方法，与本专利技术采取的有机改性方案制备二氧化钒复合粒子有本质的不同，且专利技术中采用酸性或碱性条件，会破坏二氧化钒的结构。中国专利申请号:200980123044.0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、调光性油墨中提及了调光性涂料微粒的表面处理，但其并未提出具体改性方法，且该专利技术处理的是二氧化钛和二氧化钒复合粒子与本专利
技术实现思路
所涉及的二氧化钒复合粉体有本质的不同。中国专利申请号200810033032.6提到了一种智能隔热保温膜及其制备方法，但其未对V02粒子，特别是本专利技术提到子进行有机改性前分散处理，本专利技术将有机改性的二氧化钒粉体改性处理后，特别是硅烷偶联剂处理后，粉体分散性得到极大提高，真正发挥纳米材料的性能，接近理论计算的结果，所制备的的智能温控涂层对红外光的调控性能显著提高，接近理论计算的结果。中国专利申请号:CN101265374A公开了一种二氧化钒太阳热智能控温高聚物薄膜，它是通过将二氧化钒直接加入到聚合物薄膜中制备获得的，本专利技术则是通过涂层法制备的，同时本专利技术制备的涂层透明度更高，雾度更小，性能更优异。
技术实现思路
应用二氧化钒粉体及二氧化钒粉体与其他物质复合制备薄膜，方法简单，便于大规模操作，不但可以用于原有玻璃窗的节能化改造，并且可以涂覆在不同衬底上，扩大二氧化钒的应用性。但是将二氧化钒粉体制备成二氧化钒浆液、形成薄膜及涂层时，要求二氧化钒粉体具有优异的分散性能和化学稳定性。在此，本专利技术提供一种二氧化钒复合粉体，包括化学组成为VhMxO2的二氧化钒纳米粉体，二氧化钒纳米粉体表面接有机改性长链分子，其中M为掺杂元素，0 < X < 0.5。本专利技术的二氧化钒复合粉体，对二氧化钒及其掺杂纳米粉体的表面经过有机改性。它不同于一般未改性或 者无机包裹和改性的二氧化f凡粉体，通过有机改性剂的方式使二氧化钒表面接上有机改性长链分子，从而极大提高二氧化钒粉体的化学稳定性和分散性。应用本专利技术提供的二氧化钒复合粉体稳定性和分散性好，能够长期保存使用，可作为智能隔热粉体应用于制备智能节能涂层或涂料，也可用于玻璃以及外墙等隔热场合。它与一般的隔热材料不同，其在相变温度以上时可大幅阻隔红外光，而低于相变温度红外线可以高度透过，而且这种变化是可逆的，可以实现太阳热的智能调节。较佳地，本专利技术的二氧化钒复合粉体中，有机改性长链分子的含量在0.1 50%。更优选地，有机改性长链分子含量在I 10%。有机改性长链分子含量过小，则无法实现粉体表面的充分包裹；有机改性长链分子含量过大，会导致有机分子之间相互缠结，反而影响分散效果。较佳地，有机改性长链分子链长度在0.1nm lOOnm。本专利技术涉及二氧化钒纳米粒子的有机表面改性，可以有效的提高二氧化钒及其掺杂纳米粉体的分散性和粉体的化学稳定性。有机改性长链分子为包括长链烷基、聚丙烯酸基团、聚乙烯醇基团、环氧基团、长链烷基胺基团、齒化长链烷基、羧基化长链烷基等官能化有机长链。本专利技术的二氧化钒复合粉体，通过有机改性改性剂在二氧化钒粉体表面的接枝，包裹在二氧化钒粉体表面，从而可以改变二氧化钒的表面特性，根据所选基团的不同，可以增加二氧化钒复合粒子在不同溶剂里的分散性能，扩展了二氧化钒粒子在智能温控涂料或涂层中的用途。较佳地，本专利技术的二氧化钒复合粉体中的二氧化钒纳米粉体为金红石相，相转变温度在-20 70°C可调。金红石相二氧化钒所占的比例可以高达80 %，甚至可以达到100 %。该二氧化钒纳米粉体具有一级相变特性，可感应环境温度变化，智能响应这一变化实现对太阳光的波段选择性透过或遮蔽。通常在环境温度低于相变温度时，含有二氧化钒的薄膜或涂层对太阳光中的可见光和中红外光几乎是完全通透的；当温度超过二氧化钒的半导体-金属相变温度时，二氧化钒发生相变转化为R相，此时材料可对中红外光选择性遮断，达到透明(可见光透过)阻热的目的。二氧化钒的半导体-金属相变是热诱导的可逆变化，其温度开关效应可用来对中红外线的通断进行智能控制。在本专利技术中规定的掺杂元素M可以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种二氧化钒智能温控涂层，其特征在于，所述涂层由二氧化钒粉体浆料、聚合物乳液和涂料助剂混合后涂布在基材而形成；且所述二氧化钒粉体浆料包括二氧化钒复合粉体和分散介质，所述二氧化钒复合粉体包括化学组成为V1?xMxO2的二氧化钒纳米粉体，且所述纳米粉体表面接有机改性长链分子，其中M为掺杂元素，0≤x≤0.5。
【技术特征摘要】
1.一种二氧化钒智能温控涂层，其特征在于， 所述涂层由二氧化钒粉体浆料、聚合物乳液和涂料助剂混合后涂布在基材而形成；且所述二氧化钒粉体浆料包括二氧化钒复合粉体和分散介质，所述二氧化钒复合粉体包括化学组成为AVxMxO2的二氧化钒纳米粉体，且所述纳米粉体表面接有机改性长链分子，其中M为掺杂元素，0彡X彡0.5。2.根据权利要求1所述的二氧化钒智能温控涂层，其特征在于，所述有机改性长链分子含量在0.1 50%。3.根据权利要求2所述的二氧化钒智能温控涂层，其特征在于，所述有机改性长链分子含量在I 10%。4.根据权利要求1所述的二氧化钒智能温控涂层，其特征在于，所述有机改性长链分子链长度在0.1nm lOOnm。5.根据权利要求1-4中任一项所述的二氧化钒智能温控涂层，其特征在于，所述有机改性长链分子为官能化有机长链。6.根据权利要求1-4中任一项所述的二氧化钒智能温控涂层，其特征在于，所述官能化有机长链是长链烷基、聚丙烯酸基团、聚乙烯醇基团、环氧基团、长链烷基胺基团、卤化长链烷基、和/或羧基化长链烷基。7.根据权利要求1 4中任一项所述的二氧化钒智能温控涂层，其特征在于，所述粉体为金红石相二氧化钒纳米粉体，相变温度在-20 70°C可调。8.根据权利要求7所述的二氧化钒智能温控涂层，其特征在于，所述掺杂元素M是元素周期表中钒附近的21 30过渡元素、锡及其附近的元素和钨、钥、钌、铌中的一个或者任意组合。9.根据权利要求8所述的二氧化钒智能温控涂层，其特征在于，元素周期表中钒附近的21 30过渡元素包括钪、钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜、和锌，所述锡及其附近的元素包括铟、铺、锡、镓、锗、铅、和秘。10.根据权利要求1 4中任一项所述的二氧化钒智能温控涂层，其特征在于，所述二氧化钒复合粉体的颗粒尺寸在200nm以下。11.一种权利要求1 4中任一项所述的二氧化钒智能温控涂层，其特征在于，所述涂层中二氧化钒复合粉体的固含量为0.1% -50%。12.根据权利要求11所述的二氧化钒智能温控涂层，其特征在于，所述涂层中二氧化钒复合粉体的固含量为2% -...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗宏杰，刘奕燎，高彦峰，蔡朝辉，林裕卫，曹传祥，王少博，金平实，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，佛山佛塑科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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