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近年来,能源短缺问题成为国家急需解决的问题之一。为解决这一问题,人们一方面研究开发新能源和可再生能源,另一方面通过技术进步来减少能源损耗。目前,隔热材料已成为材料领域研究热点之一。研究表明:掺杂型金属氧化物(如ITO、ATO、ZTO等)具有较好的隔热性能。本文研究的是稀土元素钇掺杂三氧化二锑(Y-Sb2O3)纳米隔热功能材料,其同样具有较高的隔热功能。但由于Y-Sb2O3纳米粉体粒径较小、比表面积大、表面能高和表面富含羟基等特点,导致Y-Sb2O3纳米粉体极易团聚,从而降低或失去纳米材料的优异特性和与有机分子的兼容性。因此,本文主要从纳米粉体的制备、改性和应用三个方面做了较具体的研究。 本文以三氯化锑和六水合硝酸钇为原料,无水乙醇为溶剂,氨水为沉淀剂,采用化学共沉淀法成功制备了Y-Sb2O3纳米隔热功能粉体,研究了钇/锑掺杂比、煅烧温度及合成体系pH对纳米Y-Sb2O3的晶型和晶粒尺寸的影响。结果表明,当掺杂比nY∶nSb=1∶8,pH=9.0,煅烧温度为400℃时制得的Y-Sb2O3纳米粉体为正交晶型,呈类球形颗粒状,晶粒尺寸平均约为25nm。 研究了不同改性剂、改性剂含量、改性温度等对纳米粉体改性效果的影响。通过亲油化度、沉降体积等的检测得出该粉体的最佳改性条件,即以硅烷偶联剂KH570为最佳改性剂;其最佳添加量为8%(质量分数);最佳改性温度为80℃。然后在中性介质中通过表面化学反应2h,制备出分散性较好的改性纳米粉体。 本文通过共混法制备了一系列改性纳米Y-Sb2O3/聚氨酯复合隔热涂料,并分别用线棒涂布器制备了相应的涂膜。分别研究了纳米Y-Sb2O3添加量和涂膜厚度对其光学性能的影响。结果表明,随着粉体添加量的增加,涂膜的可见光透过率会有所下降,其隔热性能先增后降低;随着涂膜厚度的增加,涂膜的透过率也会逐渐降低,其隔热性能逐渐增大。其中当纳米Y-Sb2O3粉体添加量为5%,涂膜厚度为100μm时,其透过率和隔热性综合性能最佳,其透过率达到70%以上,温度差可最高达5℃。另外,对该最优条件下的涂膜进行硬度、附着力、耐介质性等涂膜基本性能的检测,均达到国家标准。