多孔近紅外反射隔熱材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于隔熱材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種兼?zhèn)涠嗫赘魺岷蜔岱瓷涓魺醿蓚€優(yōu)點 的多孔近紅外反射隔熱材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 從隔熱機理的角度可以把隔熱材料分為兩類：熱阻隔型隔熱材料和熱反射型隔熱 材料。
[0003] 熱阻隔型隔熱材料是指阻隔熱對流的隔熱材料。研宄表明，熱量在多孔材料中傳 遞時會分為兩條傳遞途徑：一條途徑是在固體中傳播。但是由于孔道的存在使固體發(fā)生彎 曲，從而延長了傳遞路徑，降低了熱量傳遞的速度。另一條途徑是在氣孔中傳遞。由于氣孔 超低的導熱系數(shù)，導致幾乎沒有熱對流產(chǎn)生，從而達到隔熱的目的，一般來說，熱阻隔型隔 熱材料即指多孔隔熱材料。
[0004] 熱反射型隔熱材料指的是對熱有良好反射能力的材料。太陽光輻射的能量中5% 在紫外波段，43 %在可見光波段，52 %在近紅外波段（780-2500nm)，可見太陽光輻射的熱量 集中在可見光和近紅外波段。在可見光波段，顏色越是趨向于白色，對該波段反射率越高， 但是白色材料無法滿足人們對美觀的要求，國內(nèi)外學者開始研宄深色系材料，并使其具備 良好的熱反射能力。而相同顏色的物質(zhì)對可見光的反射能力是相同的，因此對于顏色固定 的材料，只要提高物質(zhì)在近紅外波段的反射能力，就可以提高對熱量的反射，從而達到隔熱 的目的。
[0005] 然而，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：隔熱材料只具備一種隔熱機理，或者是具有多孔結(jié) 構(gòu)，或者具有好的近紅外反射能力，未能同時充分利用熱阻隔型隔熱材料和熱反射型隔熱 材料的優(yōu)點，隔熱性能不夠好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明目的在于提供一種多孔近紅外反射隔熱材料及制備方法，所得隔熱材料其 既具有多孔結(jié)構(gòu)，又有較好的近紅外反射能力，綜合隔熱性能好。
[0007] 實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種多孔近紅外反射隔熱材料，具有如下化 學組成：
[0008] NaZn1^ (Ni)xPO4,
[0009] 其中 X 為 0· 05 ~0· 25。
[0010] 實現(xiàn)本發(fā)明另一目的的技術(shù)解決方案為：一種多孔近紅外反射型隔熱材料的制備 方法，包括如下步驟：
[0011] (21)原料混合：將鋅鹽和鎳鹽按比例溶解于去離子水中，室溫下攪拌，得到鋅鎳 溶液；
[0012] 優(yōu)選地，所述的鋅鹽包括硝酸鋅、硫酸鋅、氯化鋅中的至少一種，所述的鎳鹽包括 硝酸鎳、硫酸鎳、氯化鎳中的至少一種。
[0013] 優(yōu)選地，所述鋅鹽和鎳鹽的比例按鋅和鎳的摩爾數(shù)比為3~19:1。
[0014] (22)水?。簩⑺鲣\鎳溶液水浴加熱，攪拌同時緩慢滴加磷酸，得到鋅鎳磷溶液；
[0015] 優(yōu)選地，水浴溫度為70 °C，水浴時間為Ih。
[0016] (23)配制沉淀劑：采用碳酸鈉或者碳酸氫鈉溶解于水，得到鈉溶液，作為沉淀劑；
[0017] 優(yōu)選地，碳酸鈉或碳酸氫鈉溶液濃度為0. 1~2mol/L。
[0018] (24)共沉淀：將所述沉淀劑緩慢滴加至鋅鎳磷溶液中，調(diào)節(jié)pH值，靜置，水洗，醇 洗，干燥，得到前驅(qū)體粉末；
[0019] 優(yōu)選地，pH值為6~8,干燥溫度為60~80°C，干燥時間為4~10h。
[0020] (25)煅燒：將所述前驅(qū)體粉末置于馬弗爐中，煅燒，隨爐冷卻，研磨，得到所述多 孔近紅外反射型隔熱材料。
[0021] 優(yōu)選地，煅燒溫度為700~900°C，煅燒時間為1~5h。
[0022] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點：
[0023] (1)綜合隔熱性能好：兼?zhèn)涠嗫赘魺岷徒t外反射兩個隔熱機理，多孔結(jié)構(gòu)使其 具有很低的導熱系數(shù)，良好的近紅外反射性能可以反射熱量集中的太陽光近紅外波，本發(fā) 明中的材料是一種綜合型的隔熱材料。
[0024] (2)近紅外反射性能好：鎳元素摻雜磷酸鋅鈉分子后的結(jié)構(gòu)為鋅氧四面體與磷氧 四面體由氧原子連接而成的環(huán)狀骨架，該骨架結(jié)構(gòu)上的電子在電磁波入射時產(chǎn)生受迫振 動，進而發(fā)射電磁次波，并與入射電磁波產(chǎn)生疊加效應，從而使鎳摻雜磷酸鋅鈉具有較高的 紅外反射率。采用分光光度計測試本發(fā)明中制備的樣品的近紅外反射率，并且計算得到其 近紅外太陽光反射率為69. 33%~74. 62%，而顏色相近的普通顏料的近紅外太陽光反射 率為61. 16%，因此本發(fā)明中的材料具有較好的近紅外反射性能。
[0025] (3)耐酸堿腐蝕：本發(fā)明中的材料對環(huán)境和人體無傷害，具有良好的耐酸耐堿性。
[0026] 下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
【附圖說明】
[0027] 圖1為本發(fā)明多孔近紅外反射型隔熱材料的制備方法的反應流程圖。
[0028] 圖2為本發(fā)明多孔近紅外反射型隔熱材料的制備方法實施例原料配比及近紅外 太陽光反射率表。
[0029] 圖3為實施例1與相同顏色的普通材料的近紅外反射率對比圖。
[0030] 圖4為實施例2與相同顏色的普通材料的近紅外反射率對比圖。
[0031] 圖5為實施例3與相同顏色的普通材料的近紅外反射率對比圖。
[0032] 圖6為實施例4與相同顏色的普通材料的近紅外反射率對比圖。
[0033] 圖7為實施例5與相同顏色的普通材料的近紅外反射率對比圖。
[0034] 圖8為本發(fā)明多孔近紅外反射隔熱材料的掃描電鏡圖。
【具體實施方式】
[0035] 為便于本領(lǐng)域技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，以下各實施例均按相同的制備方法制 備。
[0036] 各實施例中所用原材料均為市售。
[0037] 制備方法：
[0038] 首先，按比例稱取Zn (NO3) 2 · 6H20和Ni(NO3)2 · 6H20溶解于適量的去離子水中，在 室溫下攪拌，將溶液轉(zhuǎn)移至三口燒瓶中在70°C下水浴加熱，量取一定量濃度為85%的磷酸 緩慢滴加到三口燒瓶中，攪拌，反應lh，將混合溶液倒入燒杯中，緩慢滴加2mol/L的Na 2CO3 溶液，邊滴加邊攪拌，調(diào)節(jié)pH值為7,靜置，沉淀，抽濾，用去離子水洗滌2次，無水乙醇洗滌 1次，將濾餅置于70°C烘箱中干燥6h，得到前驅(qū)體粉末，將前驅(qū)體置于馬弗爐中800°C煅燒 2h，隨爐冷卻，研磨，得到NaZrv x (Ni) XP04粉末。
[0039] 測試方法：選擇和NaZrvx(Ni)xPO4粉末顏色相同的普通顏料，采用分光光度計測 試其近紅外反射率進行對比，選取聚四氟乙烯為白色定標體，測試波長為780~2500nm之 間，測試間隔為5nm。根據(jù)GJB2502. 1-2006,利用公式
[0040]
【主權(quán)項】
1. 一種多孔近紅外反射隔熱材料，其特征在于具有如下化學NaZnh(Ni)XP04，其中x為 0. 05~0. 25。
2. -種如權(quán)利要求1所述的多孔近紅外反射型隔熱材料的制備方法，其特征在于，包 括如下步驟： (21) 原料混合：將鋅鹽和鎳鹽按比例溶解于去離子水中，室溫下攪拌，得到鋅鎳溶液； (22) 水?。簩⑺鲣\鎳溶液水浴加熱，攪拌同時緩慢滴加磷酸，得到鋅鎳磷溶液； (23) 配制沉淀劑：采用碳酸鈉或者碳酸氫鈉溶解于水，得到鈉溶液，作為沉淀劑； (24) 共沉淀：將所述沉淀劑緩慢滴加至鋅鎳磷溶液中，調(diào)節(jié)pH值，靜置，水洗，醇洗，干 燥，得到前驅(qū)體粉末； (25)煅燒：將所述前驅(qū)體粉末置于馬弗爐中，煅燒，隨爐冷卻，研磨，得到所述多孔近紅 外反射型隔熱材料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的隔熱材料的制備方法，其特征在于：所述（21)原料混合步 驟中，所述的鋅鹽包括硝酸鋅、硫酸鋅、氯化鋅中的至少一種，所述的鎳鹽包括硝酸鎳、硫酸 鎳、氯化鎳中的至少一種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的隔熱材料的制備方法，其特征在于：所述（21)原料混合 步驟中，所述鋅鹽和鎳鹽的比例按鋅和鎳的摩爾數(shù)比為3~19:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隔熱材料的制備方法，其特征在于：所述（22)水浴步驟中，水 浴溫度為70 °C，水浴時間為Ih。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隔熱材料的制備方法，其特征在于：所述（23)配制沉淀劑步 驟中，碳酸鈉或碳酸氫鈉溶液濃度為〇.l~2mol/L。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的隔熱材料的制備方法，其特征在于：所述（24)共沉淀步驟中， pH值為6~8,干燥溫度為60~80°C，干燥時間為4~10h。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隔熱材料的制備方法，其特征在于：所述（25)煅燒步驟中，煅 燒溫度為700~900°C，煅燒時間為l~5h。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種多孔近紅外反射隔熱材料及其制備方法，該材料具有如下化學組成：NaZn1-x(Ni)xPO4，其中x為0.05~0.25。制備方法包括如下步驟：將鋅鹽和鎳鹽按比例溶解于去離子水中，室溫下攪拌，得到鋅鎳溶液；將所述鋅鎳溶液水浴加熱，攪拌同時緩慢滴加磷酸，得到鋅鎳磷溶液；采用碳酸鈉或者碳酸氫鈉溶解于水，得到鈉溶液，作為沉淀劑；將所述沉淀劑緩慢滴加至鋅鎳磷溶液中，調(diào)節(jié)pH值，靜置，水洗，醇洗，干燥，得到前驅(qū)體粉末；將所述前驅(qū)體粉末置于馬弗爐中，煅燒，隨爐冷卻，研磨，得到所述多孔近紅外反射型隔熱材料。本發(fā)明的隔熱材料，既具有多孔結(jié)構(gòu)，又有較好的近紅外反射能力，綜合隔熱性能好，具有廣闊的應用前景。
【IPC分類】C01B25-45
【公開號】CN104692353
【申請?zhí)枴緾N201510051403
【發(fā)明人】韓愛軍, 馮煒, 葉明泉, 陳昕, 劉莉莉
【申請人】南京理工大學
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年1月30日