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一种氧化锑锡增强聚碳酸酯隔热材料

阅读：375发布：2021-02-25

IPRDB可以提供一种氧化锑锡增强聚碳酸酯隔热材料专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种氧化锑锡增强聚碳酸酯隔热材料,通过溶胶-凝胶法以纳米氧化锑锡(ATO)为红外阻隔剂制备了一系列硅烷偶联剂KH-X70改性纳米ATO/PC复合材料来提高聚碳酸酯的隔热性能的同时保持较高的透明度。通过激光粒度分布仪和SFM研究了纳米ATO的粒径分布及其在PC基体中的分散情况，采用拉力试验机、分光光度计以及隔热效果模拟装置测定了复合材料的力学性能、透射性能和隔热效果。结果表明：硅烷改性纳米ATO在PC基体中分散均匀；随着纳米ATO质量分数的增加，纳米ATO/PC复合材料的阻红外隔热性能改善;当纳米ATO含量为0. 5wt%时，纳米ATO/PC复合材料的可见光透过率高于80%。隔热效果模拟装置内外温差达3. 9℃。，下面是一种氧化锑锡增强聚碳酸酯隔热材料专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种氧化锑锡增强聚碳酸酯隔热材料，制备原料包括：聚碳酸酯；四氢吠喃；硅烷偶联剂。

2.根据权利要求1所述的氧化锑锡增强聚碳酸酯隔热材料，其特征是氧化锑锡增强聚碳酸酯隔热材料的制备步骤为：称取49.85 g的PC溶于150 mL二四氢吠喃中，在磁力搅拌下加热回流，以1-3滴/s的速度滴加7.5g浓度为2wt%的纳米ATO四氢吠喃分散液，滴加完毕后，继续搅拌回流并使其凝胶熟化，脱除溶剂，于120℃下干燥2h，即得到纳米ATO含量为0.3wt%的纳米ATO/PC复合材料，改变PC的质量及ATO的添加量即可制得其他纳米ATO含量的纳米ATO/PC复合材料，硅烷改性纳米ATO/PC复合材料的制备;称取49.85 g的PC溶于150 mL二四氢吠喃中，在磁力搅拌下加热回流，以1-3滴/s的速度滴加7.5 g浓度为2wt%的硅烷偶联剂KH-570改性纳米ATO四氢吠喃分散液，滴加完毕后，继续搅拌回流并使其凝胶熟化，脱除溶剂及水，于120℃下干燥2h，即得到纳米ATO含量为0.3wt%的硅烷改性纳米ATO/PC复合材料，改变PC的质量及硅烷偶联剂KH-570改性纳米ATO的添加量即可制得其他纳米ATO含量的硅烷改性纳米ATO/PC复合材料。

3.根据权利要求1所述的氧化锑锡增强聚碳酸酯隔热材料，其特征是氧化锑锡增强聚碳酸酯隔热材料的检测步骤为：用HPPS型激光粒度分布仪(英国Malvern公司)测定硅烷改性前后纳米ATO在分散剂中的粒径分布情况，同时用扫描电子显微镜(日本电子公司)观察比较经硅烷偶联剂KH-570改性前后的纳米ATO在PC基体中的分布情况，按照ASTM D256-

2006标准制备缺口样条，在f f-2U型冲击试验机(长春智能仪器设备有限公司)上测试抗冲击强度，每组样品测5个值，舍去最大值和最小值，取余下测试值的平均值作为样品的抗冲击强度；按照ASTM D638-2003标准制备哑铃样条，用TFS-2000万能拉力试验机(深圳三思公司)测试样品的拉伸性能及断裂伸长率，拉伸速率为50 mm/min，室温保持在25℃，将样品制成1 mm厚的片材，用I,ambda950型紫外-可见红外分光光度计(美国PerkinElmer公司)扫描

380-1 650 nm区域光波(380-780 nm为可见光区域，780-1650 nm为近红外光区域)，测试其可见光透射率和红外线阻隔情况，将制备的纳米ATO/PC复合材料按统一标准制成

20mmX20mmXlmm的膜片置于隔热效果模拟装置中，在保证室温恒定及模拟太阳光源功率稳定的情况下打开模拟光源，每间隔半小时记录一次装置内外温度，得出t时刻装置内外温差△T，待温差△T稳定后停止记录。

4.根据权利要求1所述的氧化锑锡增强聚碳酸酯隔热材料，其特征是以溶胶-凝胶法制备出不同纳米氧化锑锡(ATO)含量的纳米ATO/聚碳酸醋(PC)复合材料，经硅烷偶联剂KH-

570改性后，纳米ATO的团聚现象明显减弱，平均粒径为60-80nm，在PC基体中分散均匀，纳米ATO粒子具有很好的阻红外隔热能力，随着PC基体中纳米ATO粒子含量的增加，纳米ATO/PC复合材料的阻红外隔热能力逐渐提升，力学性能没有明显变差，但透明性却相应下降，当改性纳米ATO的加入量为0.5wt%时可在确保80%可见光透射率的情况下，获得尽可能高的阻红外隔热性能。

说明书全文

一种氧化锑锡增强聚碳酸酯隔热材料

所属技术领域

[0001] 本发明涉及一种隔热材料，尤其涉及一种氧化锑锡增强聚碳酸酯隔热材料。

背景技术

[0002] 隔热涂料因其节能和良好的视觉效果而日益受到研究者和相关产业界重视,当今世界经济高速发展，能源日趋紧张，近年来电荒、油荒、气荒等频频出现在我们的日常生活中，能源问题不容忽视。能源安全已成为本世纪我国一个十分紧迫和现实的问题。现在世界常规油气资源发现的高峰期已过（石油探明率已达80%，天然气达60%），在21世纪不论是发达国家还是发展中国家，最终都会面临空前的能源危机。面对即将到来的能源危机，我国必须采取开源节流的战略，即一方面节约能源，另一方面开发新能源。在节能方面我国有巨大的潜力，我国单位产品能耗高，单位GDP产值能耗高，我国主要用能产品的单位产品能耗比发达国家高25%～90%。节约能源是保证我国在能源领域保持强国地位的重要手段之一。根据太阳光谱能量分析,太阳能绝大部分处于可见光和近红外区,即0.72～2.5μm范围。在该波长范围内，反射率越高，涂层的隔热效果就越好。因此可制得高反射率的涂层，反射太阳热，以达到隔热的目的。隔热涂料是一种能将太阳光中的热量由涂料表面反射回去，留住可见光，从而生产出隔热透明作用的纳米透明隔热涂料。透明隔热涂料可见光透过率高，近红外阻隔率高，能够有效隔绝太阳热辐射，具有很好的节能效果，可应用于多种领域：(1) 汽车、火车、飞机的风挡玻璃，建筑物玻璃等，起到了很好的隔热降温作用，且无反射光污染；(2) 涂覆于玻璃制成纳米透明隔热玻璃，包括单层玻璃、中空玻璃以及夹层玻璃。透明隔热玻璃高透光率特点使其适用于不分地域的高通透性外观设计的建筑，使建筑物透明，且具有很好的隔热效果。本文基于纳米ATO的阻红外特性，以纳米ATO为红外阻隔剂，采用溶胶-凝胶法制备了一系列纳米ATO/PC复合材料，并研究了纳米ATO的粒径及其在PC基体中的分布J情况，以及纳米ATO/PC复合材料的力学性能、透射性能和抗红外隔热效果。

发明内容

[0003] 本发明的目的是为了使聚碳酸酯具有良好的隔热效果，设计了一种采用氧化锑锡增强聚碳酸酯隔热材料。

[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：氧化锑锡增强聚碳酸酯隔热材料的制备原料包括：聚碳酸酯；四氢吠喃；硅烷偶联剂。

[0005] 氧化锑锡增强聚碳酸酯隔热材料的制备步骤为：称取49.85 g的PC溶于150 mL二四氢吠喃中，在磁力搅拌下加热回流，以1-3滴/s的速度滴加7.5g浓度为2wt%的纳米ATO四氢吠喃分散液。滴加完毕后，继续搅拌回流并使其凝胶熟化，脱除溶剂，于120℃下干燥2h，即得到纳米ATO含量为0.3wt%的纳米ATO/PC复合材料。改变PC的质量及ATO的添加量即可制得其他纳米ATO含量的纳米ATO/PC复合材料。硅烷改性纳米ATO/PC复合材料的制备;称取49.85 g的PC溶于150 mL二四氢吠喃中，在磁力搅拌下加热回流，以1-3滴/s的速度滴加7.5 g浓度为2wt%的硅烷偶联剂KH-570改性纳米ATO四氢吠喃分散液。滴加完毕后，继续搅拌回流并使其凝胶熟化，脱除溶剂及水，于120℃下干燥2h，即得到纳米ATO含量为0.3wt%的硅烷改性纳米ATO/PC复合材料。改变PC的质量及硅烷偶联剂KH-570改性纳米ATO的添加量即可制得其他纳米ATO含量的硅烷改性纳米ATO/PC复合材料。

[0006] 氧化锑锡增强聚碳酸酯隔热材料的检测步骤为：用HPPS型激光粒度分布仪(英国Malvern公司)测定硅烷改性前后纳米ATO在分散剂中的粒径分布情况，同时用扫描电子显微镜(日本电子公司)观察比较经硅烷偶联剂KH-570改性前后的纳米ATO在PC基体中的分布情况。按照ASTM D256-2006标准制备缺口样条，在f f-2U型冲击试验机(长春智能仪器设备有限公司)上测试抗冲击强度，每组样品测5个值，舍去最大值和最小值，取余下测试值的平均值作为样品的抗冲击强度；按照ASTM D638-2003标准制备哑铃样条，用TFS-2000万能拉力试验机(深圳三思公司)测试样品的拉伸性能及断裂伸长率，拉伸速率为50 mm/min，室温保持在25℃。将样品制成1 mm厚的片材，用I,ambda950型紫外-可见红外分光光度计(美国PerkinElmer公司)扫描380-1 650 nm区域光波(380-780 nm为可见光区域，780-1650 nm为近红外光区域)，测试其可见光透射率和红外线阻隔情况。将制备的纳米ATO/PC复合材料按统一标准制成20mmX20mmXlmm的膜片置于隔热效果模拟装置中，在保证室温恒定及模拟太阳光源功率稳定的情况下打开模拟光源，每间隔半小时记录一次装置内外温度，得出t时刻装置内外温差△T，待温差△T稳定后停止记录。

[0007] 本发明的有益效果是：以溶胶-凝胶法制备出不同纳米氧化锑锡(ATO)含量的纳米ATO/聚碳酸醋(PC)复合材料，经硅烷偶联剂KH-570改性后，纳米ATO的团聚现象明显减弱，平均粒径为60-80nm，在PC基体中分散均匀。纳米ATO粒子具有很好的阻红外隔热能力，随着PC基体中纳米ATO粒子含量的增加，纳米ATO/PC复合材料的阻红外隔热能力逐渐提升，力学性能没有明显变差，但透明性却相应下降。当改性纳米ATO的加入量为0.5wt%时可在确保80%可见光透射率的情况下，获得尽可能高的阻红外隔热性能。

具体实施方式

[0008] 实施案例1：通过激光粒度分布仪测定可得硅烷改性前后纳米ATO在四氢吠喃溶剂中的粒径分布，结果可知，改性前纳米ATO的粒径主要集中在400-700nm范围内，粒径分布较宽；而改性后纳米ATO的粒径主要集中在60-80nm范围内，粒径分布较窄。硅烷改性前后的纳米ATO在PC基体中的分布情况是未经硅烷偶联剂改性的纳米ATO在PC基体中存在明显的团聚现象，粒径较大；而经硅烷偶联剂改性后的纳米ATO在PC基体中分布均匀，没有发生明显的团聚现象，与PC基体相容性好。这是因为纳米ATO粒子比表面积大，表面的原子价键处于不饱和状态，自由能较高，导致表面原子有较大的物化活性，未改性的纳米ATO粒子易于团聚和吸附。经硅烷偶联剂改性后，KH-570分子与纳米粒子表面的活性羟基和不饱和悬空键结合，在纳米粒子表面形成单分子层化学包覆，有效地降低了纳米粒子的表面结合能，从而实现了纳米粒子的分离。

[0009] 实施案例2：采用纳米ATO进行改性的主要目的是在保证PC其他方面性能(尤其是力学性能)的情况下，提高PC的隔热性能，因此对硅烷改性纳米ATO/PC复合材料的力学性能进行了测试。通过不同硅烷改性纳米ATO含量的纳米ATO/PC复合材料的力学性能的结果可以看出，硅烷改性纳米ATO的加入并没有在很大程度上改变PC的原有性质，这是由于:(1)少量的硅烷改性纳米ATO加入，没有破坏PC基体的原有结构；(2)经硅烷偶联剂改性后，硅烷偶联剂水解产生的硅醇与纳米ATO表面的活性轻基形成弱氢键，而其长链部分又与PC基体的大分子链相互缠绕，硅烷偶联剂在此起到了一个“键桥”的作用，使硅烷改性纳米ATO可以均匀地嵌在PC基体中。当受外力时，纳米粒子不易与基体脱离，而且因为外力场的相互作用，在基体内产生很多微变形区，吸收大量能量。这就导致该复合材料既能较好地传递所承受的外应力，又能引发基体屈服，消耗大量冲击能。

[0010] 实施案例3：通过比较不同纳米ATO含量的纳米ATO/PC复合材料对可见光和红外光的透射率。可见，纯PC在可见光区域的透射率高达90%；当纳米ATO的含量为0.3wt%-0. 5wt%时，纳米ATO/PC复合材料的透射率降低至80%左右，这说明纳米ATO的加入在一定程度上影响了PC的可见光透射率，但复合材料的可见光透射率仍维持在较高水平；当纳米ATO含量提升至0.6wt%-
0.7wt%时，纳米ATO/PC复合材料的透射率进一步降低。由粒径分析仪测试结果及SEM照片可知，复合材料中分散的纳米ATO粒径主要集中在60-80nm左右，而根据Raleigh光散射理论，加入粒径为30nm以上的纳米粒子将影响材料的透射率。还可以看出，纳米ATO的加入对红外光有明显的阻隔效果。这是因为可见光的入射频率高于材料中纳米粒子的振动频率，因此能发生反射，所以材料对可见光的透射率较高；而对于红外光来讲，复合材料起到了吸收反射的作用，从而实现隔热作用。

[0011] 实施案例4：通过制作纳米ATO/PC复合材料隔热效果模拟装置。在模拟太阳光源下，测试不同纳米ATO含量的纳米ATO/PC复合材料膜片测试盒的温差。结果可以看出，纯PC膜片测试盒及纳米ATO含量分别为0.3wt%,0.4wt%,0.5wt%,0.6wt%和0.7wt%的纳米ATO/PC膜片测试盒的DT分别为1.6, 2.5, 3.1, 3.9, 4.2和4. 5℃。由此可见，随着PC膜片中纳米ATO粒子含量的增加，纳米ATO/PC复合膜片的隔热性能逐渐增强。

标题	发布/更新时间	阅读量
多孔材料的增强-专利编号CN101184606B	2020-05-13	401
玻纤增强PET材料-专利编号CN106893267A	2020-05-11	98
PPS膜增强材料-专利编号CN103579634A	2020-05-12	918
多孔材料的增强-专利编号CN101184606A	2020-05-12	423
增强复合材料-专利编号CN102731803B	2020-05-13	62
增强材料-专利编号CN101977762A	2020-05-11	1029
玻纤增强PET材料-专利编号CN106800749A	2020-05-11	237
增强复合材料-专利编号CN102731803A	2020-05-12	975
增强复合材料-专利编号CN101331176B	2020-05-13	102
钢板增强材料-专利编号CN203960116U	2020-05-11	1033

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