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TiO_2/BiOCl反射型隔热材料的制备与研究

任黎雯  
【摘要】: 隔热材料是一种近年来发展的新型功能材料。隔热材料的开发有望使人们在享受舒适生活的同时,实现节能的理想。因而对于隔热材料的开发,尤其是反射型隔热材料的开发一直倍受国内外关注。 本文主要研究了样品组分、晶型及形貌对粉体样品近红外反射性能的影响,并从制备过程中影响样品反射性能的各种因素着手,通过对样品近红外反射光谱的分析,研究了溶胶-凝胶法制备球形二氧化钛、氨水沉淀法制备片状氯氧化铋、固相法制备TiO_2/BiOCl复合粒子的最优合成工艺。本文还在水性丙烯酸树脂中添加上述粉体,并以玻片为载体制得涂层,测试结果表明,按上述最佳工艺制得的涂层具有很强的近红外阻隔能力,有望成为优良的近红外隔热涂料,市场前景广阔。基于以上研究,我们得到了一些有意义的结论,归纳如下: 1、采用表面活性剂辅助溶胶-凝胶法制得了分散性良好、平均球径为800nm二氧化钛微球前驱体。对前驱体进行适当的热处理,可得介孔二氧化钛微球,且热处理前后微球大小无明显变化。控制热处理温度及时间,则获得不同晶型的二氧化钛微球。 对于粉体材料而言,样品的形貌和晶型对其反射能力有很大影响:由于具有较高的松装密度,球形二氧化钛粉体的反射能力强于无规则形貌的粉体材料;拥有低密度和超级细孔结构的介孔二氧化钛微球反射性能较无孔微球优越。由于金红石型二氧化钛拥有更紧密的晶体堆积结构和更高的折射率,随着微球粉体中金红石相的质量分数的提高,样品反射性能逐步提高。但焙烧温度过高将导致TiO_2微球粉体间的团聚,进而造成所制涂层近红外阻隔率的下降。综合考虑上述因素,本研究确定TiO_2微球的热处理温度以800℃,焙烧2h为最佳。 2、片状氯氧化铋由于具有较高的折射率,因而具有很强的近红外反射能力。采用液相沉淀法对商品氯氧化铋进行表面修饰,能有效提高样品近红外反射性能。实验室最佳制备条件如下:在60℃水浴条件下,控制pH值为5,氨水浓度和铋溶液初始浓度均为0.1mol/L,氨水滴加速度为3ml/min,沉淀陈化时间为1h,并对其进行600℃、2h的热处理。 3、由于协同效应,TiO_2/BiOCl复合样品在700~2500 nm范围内有强的近红外反射,其反射率高于单组分样品。当TiO_2与BiOCl摩尔比为1:1复合,研磨时间为90min并经600℃焙烧2h时,所得粉体近红外反射率最高。且该样品同时具有强的紫外吸收能力,因而有望同时隔绝红外区、紫外区的能量,实现良好的隔热效果。在以苯二醌、聚乙烯树脂为主要成分拉制的工业膜中添加适量该粉体,使薄膜的近红外反射能力提高为原来的3倍。 4、在水性丙烯酸树脂中添加水性分散剂WS-211的同时,添加适量的上述三种粉体,均能显著降低涂料在近红外区域的透过率,从而达到隔热降温的目的。


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1 任黎雯;TiO_2/BiOCl反射型隔热材料的制备与研究[D];上海师范大学;2009年
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