?818?DOI: 10.19289/j.1004-227x.2018.18.003
玻璃表面纳米氧化锡锑/空心玻璃微珠复合透明隔热涂料的
制备及表征
王哲1，何伟平2，王成1，黄菊1, *
（1.徐州工程学院化学化工学院，江苏徐州221111；2.徐州工业职业技术学院化工学院，江苏徐州221140）
摘要：制备了一种以纳米氧化锡锑(ATO)和空心玻璃微珠为复合填料的水性聚氨酯透明隔热涂料。采用紫外?可见?近红外分光光度计和自制隔热试验装置测试了不同填料含量和厚度的涂膜的透光性能和隔热性能。当空心玻璃微珠的含量为1%，纳米ATO 的含量为3%，涂膜厚度为1.2 mm时，涂膜玻璃的可见光透过率为65%，红外光阻隔率为63%，铅笔硬度为B，附着力2级，在23 oC蒸馏水中浸泡24 h或在100 °C烘箱里放置3 h后基本没有变化。与空白玻璃相比，日照条件下测得覆盖涂膜玻璃的箱内温度低5 °C。与不含空心玻璃微珠的涂膜玻璃相比，在碘钨灯照射条件下，玻璃板表面温度下降了4 °C。
关键词：玻璃；透明隔热涂料；水性聚氨酯；纳米氧化锡锑；空心玻璃微珠；透光率
中图分类号：TQ630.7 文献标志码：A 文章编号：1004 – 227X (2018) 18 – 0818 – 05 Preparation and characterization of nano-ATO/hollow glass microsphere composite transparent thermal insulation paint applied on glass// WANG Zhe, HE Wei-ping, WANG Cheng, HUANG Ju*
Abstract: A transparent thermal insulation waterborne polyurethane coating was prepared with antimony-doped tin oxide (ATO) nanoparticles and hollow glass microspheres as composite fillers. The transmittance and thermal insulation performance of the coatings with different ATO contents and film thicknesses were studied using ultraviolet-visible-near infrared spectrophotometer and a home-made thermal insulation tester. The glass with a 1.2 mm-thick coating containing hollow glass microspheres 1% and nano-ATO 3% has a visible light transmittance of 65%, an infrared blocking rate of 63%, a pencil hardness of B, an adhesion strength of 2 grade, and good stability when being immersed in 23 °C distilled water for 24 h or placed in 100 °C oven for 3 h. Compared with the blank glass, the temperature in the test cabinet, which was covered by coated glass, was 5 °C lower under sunshine. Compared with the coating without hollow glass microspheres, the surface temperature of the glass with a coating having hollow glass microspheres was decreased by 4 °C under irradiation with an iodine–tungsten lamp.
Keywords: glass; transparent thermal insulation paint; waterborne polyurethane; antimony-doped tin oxide nanoparticle; hollow glass microsphere; transmittance
First-author’s address:School of Chemistry and Chemical Engineering, Xuzhou University of Technology, Xuzhou 221111, China
汽车的玻璃面积占到汽车总表面积的1/3左右，在带来较好采光的同时也带来了太阳辐射导致车内温度升高的问题[1]。太阳辐射能量主要集中在可见光区和红外光区，如果能选择性地阻隔红外光，便能在不影响汽车采光的情况下获得良好的隔热效果[2]。透明隔热涂料正是顺应这一需求发展起来的一种新型涂料，而其中最关键的成分是隔热填料。空心玻璃微珠等常用的隔热填料属于高填充结构材料[3]，可增加涂层的微孔结构或形成稳定的隔热层，然而由它们制备的隔热涂料通常涂膜较厚且施工困难[4-5]，在汽车行业尚未得到推广。因此需要降低这类填料的比例，以综合性能更优的填料来代替。研究[6-9]发现，具有宽能隙的n型纳米半导体材料，如氧化锡锑(ATO)、氧化铟锡(ITO)等，对太阳能光谱具有良好的选择性，既在红外光区有高反射率，又在可见光区有高透过率，在紫外光区也有高吸收率，将其添加到涂料中可实现良好的透光隔热效果。然而笔者[10]在前期实验中发现，以单一的纳米ATO为填料制备的透明隔热涂料在实际测试中存在涂膜玻璃表面温度较高的问题。因此，本文尝试将空心玻璃微珠与纳米ATO进行复配来解决此问题。
收稿日期：2018–01–17 修回日期：2018–04–10
基金项目：江苏省大学生创新训练重点项目（201711998002Z）；国家自然科学基金（11702142）。
作者简介：王哲（1997–），男，江苏盐城人，在读本科生，研究方向为高分子材料与工程。
通信作者：黄菊，博士，副教授。
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