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《华南理工大学》 2017年
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掺杂磷酸铝的制备及其热反射性能的研究

施永  
【摘要】:本论文用化学沉淀法合成出了具有高近红外反射性能的白色磷酸铝无机颜料,并且通过掺杂过渡金属元素铁、钴、铜来制备得到多种颜色的磷酸铝掺杂颜料。采用XRD衍射光谱、拉曼散射光谱、扫描电镜、色差仪及紫外-可见-近红外分光光度计分别对样品的结构、形貌、色度及反射性能进行表征。并将所制得的掺杂磷酸铝颜料与丙烯酸树脂混合制成热反射节能涂料,对其反射性能和隔热性能进行研究。主要研究结果如下:(1)研究发现煅烧温度、粉体颗粒大小、溶液pH值对合成磷酸铝的反射性能有较大的影响。当煅烧温度从500℃升高至900℃,颜料粒径从2.565μm增大到16.581μm,溶液pH值从3调节至8时,磷酸铝的反射率皆先升高后降低。当煅烧温度为700℃、溶液pH=7、粉体粒度大小为9μm左右的时候,磷酸铝粉体的反射性能达到最高(97.7%)。(2)XRD衍射图谱和拉曼散射光谱分析结果表明,铁离子、钴离子、铜离子等过渡金属离子掺杂并没有改变磷酸铝的晶体结构。随着铁离子浓度的增加,磷酸铝的颜色从白色变成桔黄色,禁带宽度从5.98eV降到3.60eV,近红外部分的反射率从97.77%降到72.56%。随着钴离子浓度的增加,磷酸铝的颜色从白色变成浅紫色,禁带宽度从5.98eV降到3.90eV,近红外部分的反射率从97.77%降到76.45%。随着铜离子浓度的增加,磷酸铝的颜色从白色变成浅绿色,颜料的禁带宽度从5.98eV降到2.55e V,近红外部分的反射率从97.77%降到54.88%。禁带宽度的降低可能是可见光反射率和近红外反射率降低的主要原因。(3)掺杂磷酸铝颜料与丙烯酸树脂混合制成的涂料显示出较好的近红外反射性能及隔热性能。其中,Al0.97Fe0.03PO4的近红外反射率为61.71%,其所制备的涂层(保持相同厚度为200μm)背面的平衡温度比相近颜色的商用颜料涂层背面的温度低16.7℃;Al0.97Co0.03PO4的近红外反射率为58.86%,其涂层背面的平衡温度比相近颜色的商用颜料涂层低背面的温度低10.4℃;Al0.97Cu0.03PO4的近红外反射率为37.72%,其涂层背面平衡温度比相近颜色的商用颜料涂层背面的温度低6.5℃。综上所述,白色磷酸铝及不同颜色的掺杂磷酸铝在紫外-可见-近红外波段范围内有较好的反射性能,是一种具有潜在应用价值的新型热反射颜料。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ620.1

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