專利名稱：一種隔熱透明聚乙烯醇縮丁醛納米復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于聚合物-納米粒子復(fù)合材料領(lǐng)域，涉及一種隔熱透明聚乙烯醇縮丁醛 (以下簡稱PVB)納米復(fù)合材料及其制備方法，尤其涉及原位分散一步法合成PVB納米復(fù)合材料及其制備方法，主要應(yīng)用于建筑、汽車安全玻璃行業(yè)。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟及現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，節(jié)能及環(huán)保越來越受到重視。大面積建筑玻璃幕墻和透明頂棚以及汽車安全玻璃均大量使用玻璃，然而普統(tǒng)玻璃雖有良好的透光效果，但在隔熱方面卻有很大的缺陷，故開發(fā)既有優(yōu)良隔熱性能又有高透光率的夾層安全玻璃有著相當(dāng)大的應(yīng)用價值。目前夾層隔熱玻璃的結(jié)構(gòu)主要是玻璃/隔熱透明薄膜/玻璃，其中隔熱作用主要依靠在聚合物中添加能阻隔太陽光中紅外線的具有熱反射功能的納米粒子來實現(xiàn)，其優(yōu)異的隔熱性能主要得益于夾層玻璃中聚合物的導(dǎo)熱系數(shù)比普通玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)要低得多以及納米粒子對紅外線熱量的反射隔熱作用。中國專利CN1555989A公開了一種具有紅外反射性能的汽車擋風(fēng)玻璃及其制備方法，采用磁控濺射方法，以半導(dǎo)體氧化物為原材料，在 PVB薄膜的一面沉積半導(dǎo)體氧化物薄膜，隔熱性能良好，可見光透過率在70%左右，但是工藝條件控制復(fù)雜，且價格昂貴。中國專利CN1434063A公開了一種熱反射涂料的制備方法， 采用環(huán)氧改性的丙烯酸乳液為成膜物，空心微珠為隔熱材料，再添加顏料、填料、助劑等，但該產(chǎn)品的戶外耐候性差，并且在紅外光區(qū)的反射率小，主要集中在50%-80%之間。中國專利 CN101845^58A公開了一種水性單組分玻璃隔熱透明涂料的制備方法，采用聚氨酯樹脂為基體，加入金屬氧化物、助劑、水按總量比混合、攪拌制成水性單組份玻璃隔熱透明涂料，在紅外光區(qū)有著一定的光反射隔熱效果，但是可見光區(qū)的透過率在60%左右，透光性能不高。國內(nèi)外還有部分文獻(xiàn)提及到利用共混法來制備隔熱材料，利用此方法仍難以很好解決納米粒子極易團聚的問題，使得納米粒子在聚合物中分散不均勻，進(jìn)而影響材料的可見光透過率以及隔熱性能。例據(jù)文獻(xiàn)(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物/氧化銦錫隔熱透明材料的制備及性能研究，合成材料老化與應(yīng)用2009,38 (3):12-16)報道，采用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA) 為基質(zhì)，添加納米氧化銦錫(ΙΤ0)，通過共混法制備EVA/IT0隔熱透明材料，當(dāng)納米ITO用量為3%時，可見光區(qū)的透過率已降至70%左右，透光性能不算理想。本專利為解決現(xiàn)今玻璃隔熱材料存在以上技術(shù)不足，提出在合成樹脂階段直接引入經(jīng)預(yù)處理過的納米粒子，也即原位分散一步法制備PVB納米復(fù)合材料的研究不見報道。 采用該原位法合成的PVB納米復(fù)合材料，制成的薄膜具有較高的可見光透過率以及紅外反射率，具有更好的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于公開一種PVB納米復(fù)合材料的制備方法，即原位分散一步法合成PVB納米復(fù)合材料，由PVB納米復(fù)合材料制備的薄膜具有很高的紅外反射效果和良好的可見光透過率，施工簡單方便，耐候性能佳，從而達(dá)到節(jié)能的目的。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種隔熱透明PVB納米復(fù)合材料的制備，其特征在于借助超聲波及分散劑將經(jīng)偶聯(lián)劑處理后的納米粒子分散到聚乙烯醇(以下簡稱PVA)中，在催化劑作用下，與正丁醛進(jìn)行縮合反應(yīng)，原位分散一步法制備PVB納米復(fù)合材料，再與適量的抗氧劑、成膜溶劑攪拌混合得到均相溶液，并倒入模具中成膜?！N隔熱透明聚乙烯醇縮丁醛納米復(fù)合材料，其中原料組成及質(zhì)量份數(shù)如下 聚乙烯醇5-15份； 蒸餾水 100-200份；
表面活性劑催化劑 正丁醛 納米粒子 偶聯(lián)劑 分散劑 分散介質(zhì) 抗氧化劑
0. 2-3 份； 0.55-11 份 2. 5-15 份 0. 2-2 份 0. 004-0. 04 份 0. 03-0. 3 份 4-40 份； 0. 01-0. 03 份
其中所述的偶聯(lián)劑為Y-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH-560)、Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)、中的任一種或幾種； 其中所述的分散劑為磺酸鹽分散劑、羧酸鹽聚合物分散劑，優(yōu)選羧酸鹽聚合物分散劑。其中所述的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉中的一種； 其中所述的催化劑為濃鹽酸、濃硫酸的一種；
其中所述的納米粒子為納米氧化銦錫、納米氧化銻錫、納米氧化鋁、納米氧化硅、納米氧化硼的一種或幾種；
其中所述的分散介質(zhì)為蒸餾水、乙醇、異丙醇中的一種；
其中所述的抗氧化劑為苯酚類、酚類、膦類、酯類等有機物，優(yōu)選的是苯酚類，如 2，6- 二叔丁基對甲基苯酚，抗氧劑2，亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)；
其中所述的納米粒子、偶聯(lián)劑、分散劑、分散介質(zhì)的質(zhì)量比優(yōu)選為1:0.02: 0. 16:20。一種用于制備隔熱透明PVB納米復(fù)合材料的制備方法，照下述步驟進(jìn)行
(1)按照上述質(zhì)量份數(shù)稱取原料，將PVA和蒸餾水加入到安裝有冷凝管、溫度計、電攪拌器的四口燒瓶中，升溫至85°C -95°C，使PVA完全溶解，然后冷卻至室溫；
(2)按照上述質(zhì)量份數(shù)分別稱取納米粒子、偶聯(lián)劑、分散劑、分散介質(zhì)，在20-2000kHz 超聲波作用下分散30-480min，得到經(jīng)過表面處理的納米粒子分散液；然后加入到步驟(1) 所制備的PVA水溶液的四口燒瓶中，再在超聲波作用下分散45-480min，得到含有納米粒子的PVA水溶液；
(3)在步驟(2)中所得到含有納米粒子的PVA水溶液的四口燒瓶中加入上述質(zhì)量份數(shù)的表面活性劑，催化劑，在室溫下，30-60 min內(nèi)利用恒壓滴液漏斗滴加上述質(zhì)量份數(shù)的正丁醛，滴加完畢再繼續(xù)保溫l_2h，然后加熱池內(nèi)升溫到50°C，恒溫反應(yīng)1- 后，冷卻至室溫，用5%的feOH溶液中和至中性。將產(chǎn)品用蒸餾水多次洗滌，以除去表面活性劑和未反應(yīng)的正丁醛等雜質(zhì)，抽濾，在低于50°C的烘箱中烘干，制備出PVB納米復(fù)合材料產(chǎn)物；(4)稱取步驟(3)得到的PVB納米復(fù)合材料與適量的抗氧劑及成膜溶劑攪拌混合，使 PVB納米復(fù)合材料溶解，得到含固量為l_20wt%的均相溶液，倒入模具中成膜，得到PVB納米復(fù)合材料隔熱透明薄膜。其中步驟(4)的成膜溶劑為乙醇、異丙醇。


圖1自制的隔熱性能效果測試裝置圖，其中1為鎢絲燈光源；2為精密溫度計 ’3為擋板；4為保溫層；5為密閉保溫容器；6為普通玻璃。圖2是PVB、PVB/IT0納米復(fù)合材料的熱失重(TG)對比圖。從圖中可以看出在PVB 合成過程中加入納米ΙΤ0，使材料的耐熱性能得到大幅度提高。圖3是不同納米ITO用量的PVB/IT0納米復(fù)合材料的透射光譜圖。從圖中可以看出添加納米ITO的PVB/納米ITO復(fù)合材料對光的透過性能表現(xiàn)出明顯的光譜選擇性，在可見光區(qū)的透過率都在85%左右，并且紅外光區(qū)的透過率小，能有效地反射紅外光線。以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
具體實施例方式下面的實施實例是對本發(fā)明的進(jìn)一步說明，而不是限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明中所述的羧酸鹽聚合物分散劑為分散劑5027，分散劑5040 ； 其中所述的PVA的型號為1799型；
本發(fā)明所使用納米ITO粒子由杭州萬景新材料有限公司提供； 采用SDTQ-600型美國TG儀器測試本發(fā)明所制備的PVB納米復(fù)合材料的耐熱性能； 采用島津公司的UV-3600型紫外-可見光-近紅外分光光度計測試本發(fā)明所制備的 PVB納米復(fù)合材料薄膜在350-2750nm的透過率，對其進(jìn)行光學(xué)性能表征；
采用WDT30型微機控制萬能材料試驗機，按照國標(biāo)GB/T1040-92測試本發(fā)明所制備的 PVB納米復(fù)合材料薄膜的力學(xué)性能。利用圖1裝置來測試密閉保溫容器中的空氣溫度。其中1為鎢絲燈光源；2為精密溫度計；3為擋板；4為保溫層；5為密閉保溫容器；6為普通玻璃。其中光源采用功率為 500W的鎢絲燈(和太陽光譜相似)照射，鎢絲燈光源離蓋板的距離為300mm，蓋板有透明材料制成，測試時以玻璃/被測隔熱透明薄膜/玻璃的結(jié)構(gòu)封住密閉保溫容器，打開光源，采用精密溫度計測量密閉保溫容器中的空氣上升溫度。并記錄密閉保溫容器中空氣溫度隨照射時間的變化，通過比較不同薄膜樣品在同樣的照射條件下的溫度-時間曲線，可評價材料的隔熱性能。實施例1
步驟(1)將15gPVA、200g蒸餾水加入到安裝有冷凝管、溫度計、電攪拌器的四口燒瓶中，升溫至90°C，使PVA完全溶解，然后冷卻至室溫；
步驟(2):在燒杯中依次加入0.3g納米ITO ,0. 006 g Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、0. 048g分散劑5040、6g蒸餾水，在200kHz超聲波作用下分散30min，得到表面處理過的納米ITO分散液。將該納米ITO分散液加入到步驟(1)所制得的PVA水溶液的四口燒瓶中，再在超聲波作用下分散60min ；步驟(3)稱取0. 32g十二烷基苯磺酸鈉、Ilg濃鹽酸加入到步驟(2)含有納米ITO的 PVA水溶液的四口燒瓶中，稱取15g正丁醛于恒壓滴液漏斗中，在室溫下，以10滴/min滴加正丁醛，滴加完畢后，繼續(xù)保溫反應(yīng)lh，然后加熱池升溫到50°C，再恒溫50°C繼續(xù)反應(yīng)2h， 然后冷卻至室溫，用5%的NaOH溶液中和至中性。將產(chǎn)品用蒸餾水多次洗滌、抽濾，在低于 50°C的烘箱中烘干，得到納米ITO (以PVA質(zhì)量計)為1的PVB/納米ITO復(fù)合材料產(chǎn)物。步驟(4)稱取1.5g步驟(3)得到的PVB/納米ITO復(fù)合材料、0. 03g抗氧劑 2，2、-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)與20g無水乙醇攪拌混合，使PVB納米復(fù)合材料溶解，得到均相溶液，倒入模具中成膜，制備出PVB/納米ITO復(fù)合材料薄膜。實施例2
步驟(1)將10gPVA、200g蒸餾水加入到安裝有冷凝管、溫度計、電攪拌器的四口燒瓶中，升溫至90°C，使PVA完全溶解，然后冷卻至室溫；
步驟(2)在燒杯中依次加入0. 20g納米IT0、0. 004g γ -縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、0. 032g分散劑5040、4g蒸餾水，在200kHz超聲波作用下分散30min，得到表面處理過的納米ITO分散液。將該納米ITO分散液加入到步驟(1)所制得的PVA水溶液的四口燒瓶中，再在超聲波作用下分散60min ；
步驟(3):稱取0. 32g十二烷基苯磺酸鈉、0. 55g濃鹽酸加入到步驟(2)含有納米ITO的 PVA水溶液的四口燒瓶中，稱取6g正丁醛于恒壓滴液漏斗中，在室溫下，以10滴/min滴加正丁醛，滴加完畢后，繼續(xù)保溫反應(yīng)lh，然后加熱池升溫到50°C，再恒溫50°C繼續(xù)反應(yīng)2h， 然后冷卻至室溫，用5%的NaOH溶液中和至中性。將產(chǎn)品用蒸餾水多次洗滌、抽濾，在低于 50°C的烘箱中烘干，得到納米ITO (以PVA質(zhì)量計)為1的PVB/納米ITO復(fù)合材料產(chǎn)物。步驟(4)稱取1.5g步驟(3)得到的PVB/納米ITO復(fù)合材料、0. 02g抗氧劑 2，2、-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)與20g無水乙醇攪拌混合，使PVB納米復(fù)合材料溶解，得到均相溶液，倒入模具中成膜，制備出PVB/納米ITO復(fù)合材料薄膜
實施例3
步驟(1)將5gPVA、100g蒸餾水加入到安裝有冷凝管、溫度計、電攪拌器的四口燒瓶中，升溫至90°C，使PVA完全溶解，然后冷卻至室溫；
步驟(2)在燒杯中依次加入0. 20g納米ΙΤ0、0. 004 gy-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、0. 032g分散劑5040、4g蒸餾水，在200kHz超聲波作用下分散30min，得到表面處理后過的納米ITO分散液。將該納米ITO分散液加入到步驟(1)所制得的PVA水溶液的四口燒瓶中，再在超聲波作用下分散60min ；
步驟(3)稱取0. 16g十二烷基苯磺酸鈉、0. 55g濃鹽酸加入到步驟(2)含有納米ITO 的PVA水溶液的四口燒瓶中，稱取2. 5g正丁醛于恒壓滴液漏斗中，在室溫下，以10滴/min 滴加正丁醛，滴加完畢后，繼續(xù)保溫反應(yīng)lh，然后加熱池升溫到50°C，再恒溫50°C繼續(xù)反應(yīng)池，然后冷卻至室溫，用5%的NaOH溶液中和至中性。將產(chǎn)品用蒸餾水多次洗滌、抽濾，在低于50°C的烘箱中烘干，得到納米ITO (以PVA質(zhì)量計)為4%的PVB/納米ITO復(fù)合材料產(chǎn)物。步驟(4)稱取1.5g步驟(3)得到的PVB/納米ITO復(fù)合材料、0. Olg抗氧劑 2，2、-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)與20g無水乙醇攪拌混合，使PVB納米復(fù)合材料溶解，得到均相溶液，倒入模具中成膜，制備出PVB/納米ITO復(fù)合材料薄膜。
實施例4
步驟(1)將10gPVA、200g蒸餾水加入到安裝有冷凝管、溫度計、電攪拌器的四口燒瓶中，升溫至90°C，使PVA完全溶解，然后冷卻至室溫；
步驟(2)在燒杯中依次加入0. 4g納米ΙΤ0、0. 008 gy-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、0. 064g分散劑5040、8g蒸餾水，在200kHz超聲波作用下分散30min，得到表面處理過的納米ITO分散液。將該納米ITO分散液加入到步驟(1)所制得的PVA水溶液的四口燒瓶中，再在超聲波作用下分散60min ；
步驟(3):稱取0. 32g十二烷基苯磺酸鈉、0. 55g濃鹽酸加入到步驟(2)含有納米ITO的 PVA水溶液的四口燒瓶中，稱取6g正丁醛于恒壓滴液漏斗中，在室溫下，以10滴/min滴加正丁醛，滴加完畢后，繼續(xù)保溫反應(yīng)lh，然后加熱池升溫到50°C，再恒溫50°C繼續(xù)反應(yīng)2h， 然后冷卻至室溫，用5%的NaOH溶液中和至中性。將產(chǎn)品用蒸餾水多次洗滌、抽濾，在低于 50°C的烘箱中烘干，得到納米ITO (以PVA質(zhì)量計)為4%的PVB/納米ITO復(fù)合材料產(chǎn)物。步驟(4)稱取1.5g步驟(3)得到的PVB/納米ITO復(fù)合材料、0. 02g抗氧劑 2，2、-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)與20g無水乙醇攪拌混合，使PVB納米復(fù)合材料溶解，得到均相溶液，倒入模具中成膜，制備出PVB/納米ITO復(fù)合材料薄膜。實施例5
步驟(1)將10gPVA、200g蒸餾水加入到安裝有冷凝管、溫度計、電攪拌器的四口燒瓶中，升溫至90°C，使PVA完全溶解，然后冷卻至室溫；
步驟(2)在燒杯中依次加入0. 60g納米ΙΤ0、0. 012 gy-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、0. 096g分散劑5040、12g蒸餾水，在200kHz超聲波作用下分散30min，得到表面處理過的納米ITO分散液。將該納米ITO分散液加入到步驟(1)所制得的PVA水溶液的四口燒瓶中，再在超聲波作用下分散60min ；
步驟(3)稱取0. 32g十二烷基苯磺酸鈉、0. 55g濃鹽酸加入到步驟(2)含有納米ITO 的PVA水溶液的四口燒瓶中，稱取6. OOg正丁醛于恒壓滴液漏斗中，在室溫下，以10滴/min 滴加正丁醛，滴加完畢后，繼續(xù)保溫反應(yīng)lh，然后加熱池升溫到50°C，再恒溫50°C繼續(xù)反應(yīng)池，然后冷卻至室溫，用5%的NaOH溶液中和至中性。將產(chǎn)品用蒸餾水多次洗滌、抽濾，在低于50°C的烘箱中烘干，得到納米ITO (以PVA質(zhì)量計)為6%的PVB/納米ITO復(fù)合材料產(chǎn)物。步驟(4)稱取1.5g步驟(3)得到的PVB/納米ITO復(fù)合材料、0. 02g抗氧劑 2，2、-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)與20g無水乙醇攪拌混合，使PVB納米復(fù)合材料溶解，得到均相溶液，倒入模具中成膜，制備出PVB/納米ITO復(fù)合材料薄膜。實施例6
步驟(1)將10gPVA、200g蒸餾水加入到安裝有冷凝管、溫度計、電攪拌器的四口燒瓶中，升溫至90°C，使PVA完全溶解，然后冷卻至室溫；
步驟(2):在燒杯中依次加入0.8g納米ΙΤ0、0.016 g Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、0. 128g分散劑5040、16g蒸餾水，在200kHz超聲波作用下分散30min，得到表面處理過的納米ITO分散液。將該納米ITO分散液加入到步驟(1)所制得的PVA水溶液的四口燒瓶中，再在超聲波作用下分散60min ；
步驟(3)稱取0. 16g十二烷基苯磺酸鈉、0. 55g濃鹽酸加入到步驟(2)含有納米ITO的PVA水溶液的四口燒瓶中，稱取7. 5g正丁醛于恒壓滴液漏斗中，在室溫下，以10滴/min 滴加正丁醛，滴加完畢后，繼續(xù)保溫反應(yīng)lh，然后加熱池升溫到50°C，再恒溫50°C繼續(xù)反應(yīng)池，然后冷卻至室溫，用5%的NaOH溶液中和至中性。將產(chǎn)品用蒸餾水多次洗滌、抽濾，在低于50°C的烘箱中烘干，得到納米ITO (以PVA質(zhì)量計)為8%的PVB/納米ITO復(fù)合材料產(chǎn)物。步驟(4)稱取1.5g步驟(3)得到的PVB/納米ITO復(fù)合材料、0. 02g抗氧劑 2，2、-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)與20g無水乙醇攪拌混合，使PVB納米復(fù)合材料溶解，得到均相溶液，倒入模具中成膜，制備出PVB/納米ITO復(fù)合材料薄膜。實施例7
步驟(1)將IOgPVA、200g蒸餾水加入到安裝有冷凝管、溫度計、電攪拌器的四口燒瓶中，升溫至90°C，使PVA完全溶解，然后冷卻至室溫；
步驟(2)在燒杯中依次加入0.8g納米ΙΤ0、0.016 g Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、0. 128g分散劑5040、16g蒸餾水，在200kHz超聲波作用下分散30min，得到表面處理過的納米ITO分散液。將該納米ITO分散液加入到步驟(1)所制得的PVA水溶液的四口燒瓶中，再在超聲波作用下分散60min ；
步驟(3):稱取Ig十二烷基苯磺酸鈉、0. 55g濃鹽酸加入到步驟(2)含有納米ITO的PVA 水溶液的四口燒瓶中，稱取7. 5g正丁醛于恒壓滴液漏斗中，在室溫下，以10滴/min滴加正丁醛，滴加完畢后，繼續(xù)保溫反應(yīng)lh，然后加熱池升溫到50°C，再恒溫50°C繼續(xù)反應(yīng)2h， 然后冷卻至室溫，用5%的NaOH溶液中和至中性。將產(chǎn)品用蒸餾水多次洗滌、抽濾，在低于 50°C的烘箱中烘干，得到納米ITO (以PVA質(zhì)量計)為8%的PVB/納米ITO復(fù)合材料產(chǎn)物。步驟(4)稱取1.5g步驟(3)得到的PVB/納米ITO復(fù)合材料、0. 02g抗氧劑 2，2、-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)與20g無水乙醇攪拌混合，使PVB納米復(fù)合材料溶解，得到均相溶液，倒入模具中成膜，制備出PVB/納米ITO復(fù)合材料薄膜。實施例8:
步驟(1)將10gPVA、200g蒸餾水加入到安裝有冷凝管、溫度計、電攪拌器的四口燒瓶中，升溫至90°C，使PVA完全溶解，然后冷卻至室溫；
步驟(2):在燒杯中依次加入0.8g納米ΙΤ0、0.016 g Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、0. 128g分散劑5040、16g蒸餾水，在200kHz超聲波作用下分散30min，得到表面處理過的納米ITO分散液。將該納米ITO分散液加入到步驟(1)所制得的PVA水溶液的四口燒瓶中，再在超聲波作用下分散60min ；
步驟(3):稱取0. 32g十二烷基苯磺酸鈉、0. 55g濃鹽酸加入到步驟(2)含有納米ITO的 PVA水溶液的四口燒瓶中，稱取6g正丁醛于恒壓滴液漏斗中，在室溫下，以10滴/min滴加正丁醛，滴加完畢后，繼續(xù)保溫反應(yīng)lh，然后加熱池升溫到50°C，再恒溫50°C繼續(xù)反應(yīng)2h， 然后冷卻至室溫，用5%的NaOH溶液中和至中性。將產(chǎn)品用蒸餾水多次洗滌、抽濾，在低于 50°C的烘箱中烘干，得到納米ITO (以PVA質(zhì)量計)為8%的PVB/納米ITO復(fù)合材料產(chǎn)物。步驟(4)稱取1.5g步驟(3)得到的PVB/納米ITO復(fù)合材料、0. 02g抗氧劑 2，2、-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)與20g無水乙醇攪拌混合，使PVB納米復(fù)合材料溶解，得到均相溶液，倒入模具中成膜，制備出PVB/納米ITO復(fù)合材料薄膜。實施例9 步驟(1)將10gPVA、200g蒸餾水加入到安裝有冷凝管、溫度計、電攪拌器的四口燒瓶中，升溫至90°C，使PVA完全溶解，然后冷卻至室溫；
步驟(2)在燒杯中依次加入Ig納米ΙΤ0、0. 02 g Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、0. 16g分散劑5040、20g蒸餾水，在200kHz超聲波作用下分散30min，得到表面處理過的納米ITO分散液。將該納米ITO分散液加入到步驟(1)所制得的PVA水溶液的四口燒瓶中， 再在超聲波作用下分散60min ；
步驟(3):稱取0. 32g十二烷基苯磺酸鈉、0. 55g濃鹽酸加入到步驟(2)含有納米ITO的 PVA水溶液的四口燒瓶中，稱取6g正丁醛于恒壓滴液漏斗中，在室溫下，以10滴/min滴加正丁醛，滴加完畢后，繼續(xù)保溫反應(yīng)lh，然后加熱池升溫到50°C，再恒溫50°C繼續(xù)反應(yīng)2h， 然后冷卻至室溫，用5%的NaOH溶液中和至中性。將產(chǎn)品用蒸餾水多次洗滌、抽濾，在低于 50°C的烘箱中烘干，得到納米ITO (以PVA質(zhì)量計)為10%的PVB/納米ITO復(fù)合材料產(chǎn)物。步驟(4)稱取1.5g步驟(3)得到的PVB/納米ITO復(fù)合材料、0. 02g抗氧劑 2，2、-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)與20g無水乙醇攪拌混合，使PVB納米復(fù)合材料溶解，得到均相溶液，倒入模具中成膜，制備出PVB/納米ITO復(fù)合材料薄膜。實施例10
步驟(1)將10gPVA、200g蒸餾水加入到安裝有冷凝管、溫度計、電攪拌器的四口燒瓶中，升溫至90°C，使PVA完全溶解，然后冷卻至室溫；
步驟(2):稱取0. 32g十二烷基苯磺酸鈉、0. 55g濃鹽酸加入到步驟(1)PVA水溶液的四口燒瓶中，稱取6g正丁醛于恒壓滴液漏斗中，在室溫下，以10滴/min滴加正丁醛，滴加完畢后，繼續(xù)保溫反應(yīng)lh，然后加熱池升溫到50°C，再恒溫50°C繼續(xù)反應(yīng)池，然后冷卻至室溫，用5%的NaOH溶液中和至中性。將產(chǎn)品用蒸餾水多次洗滌、抽濾，在低于50°C的烘箱中烘干，得到PVB產(chǎn)物。步驟(3)稱取1. 5g步驟(2)得到的PVB產(chǎn)物、0. 02g抗氧劑2，2:亞甲基雙(4_甲基-6-叔丁基苯酚)與20g無水乙醇攪拌混合，使PVB納米復(fù)合材料溶解，得到均相溶液，倒入模具中成膜，制備出PVB材料薄膜。實施例11
步驟(1)將15gPVA、200g蒸餾水加入到安裝有冷凝管、溫度計、電攪拌器的四口燒瓶中，升溫至90°C，使PVA完全溶解，然后冷卻至室溫；
步驟(2)在燒杯中依次加入2g納米ΙΤ0、0. 04 g Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、0. 32g分散劑5040、40g蒸餾水，在200kHz超聲波作用下分散30min，得到表面處理過的納米ITO分散液。將該納米ITO分散液加入到步驟(1)所制得的PVA水溶液的四口燒瓶中， 再在超聲波作用下分散60min ；
步驟(3):稱取3g十二烷基苯磺酸鈉、8. 84g濃鹽酸加入到步驟(2)含有納米ITO的PVA 水溶液的四口燒瓶中，稱取9g正丁醛于恒壓滴液漏斗中，在室溫下，以10滴/min滴加正丁醛，滴加完畢后，繼續(xù)保溫反應(yīng)lh，然后加熱池升溫到50°C，再恒溫50°C繼續(xù)反應(yīng)池，然后冷卻至室溫，用5%的NaOH溶液中和至中性。將產(chǎn)品用蒸餾水多次洗滌、抽濾，在低于50°C 的烘箱中烘干，得到納米ITO (以PVA質(zhì)量計)為13%的PVB/納米ITO復(fù)合材料產(chǎn)物。步驟(4)稱取1.5g步驟(3)得到的PVB/納米ITO復(fù)合材料、0. 03g抗氧劑 2， -亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)與20g無水乙醇攪拌混合，使PVB納米復(fù)合材料溶解，得到均相溶液，倒入模具中成膜，制備出PVB/納米ITO復(fù)合材料薄膜。利用裝置1來測試PVB/納米ITO復(fù)合材料薄膜的隔熱效果，密閉容器里空腔內(nèi)空氣的溫度由22. 7°C上升到57. 7 °C，相比于PVB膜，溫度下降了 11. 6 °C。
表1.實施例中制得的PVB/IT0復(fù)合材料的性能
權(quán)利要求
1. 一種隔熱透明聚乙烯醇縮丁醛納米復(fù)合材料，其特征在于其中原料組成及質(zhì)量份數(shù)如下聚乙烯醇5-15 份；蒸餾水100-200 份；表面活性劑0. 2-3 份催化劑0.55-11 份正丁醛2. 5-15 份納米粒子0. 2-2 份偶聯(lián)劑0. 004-0. 04 份分散劑0. 03-0. 3 份分散介質(zhì)4-40 份；抗氧化劑0. 01-0. 03 份其中所述的偶聯(lián)劑為Y -氨丙基三乙氧基硅烷、Y-縮水甘油醚氧丙基三EY-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的任一種或幾種；其中所述的分散劑為磺酸鹽分散劑、羧酸鹽聚合物分散劑；其中所述的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉中的一種；其中所述的催化劑為濃鹽酸、濃硫酸中的一種；其中所述的納米粒子為納米氧化銦錫、納米氧化銻錫、納米氧化鋁、納米氧化硅、納米氧化硼中的一種或幾種；其中所述的分散介質(zhì)為蒸餾水、乙醇、異丙醇中的一種；其中所述的抗氧化劑為苯酚類、酚類、膦類、酯類；其中所述的納米粒子、偶聯(lián)劑、分散劑、分散介質(zhì)的質(zhì)量比優(yōu)選為1:0.02: 0. 16:20。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于制備隔熱透明聚乙烯醇縮丁醛納米復(fù)合材料，其特征在于其中所述的分散劑為羧酸鹽聚合物分散劑，其中所述抗氧化劑為2，6-二叔丁基對甲基苯酚或抗氧劑2，亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)。
3.權(quán)利要求1所述的一種用于制備隔熱透明聚乙烯醇縮丁醛納米復(fù)合材料的制備方法，照下述步驟進(jìn)行(1)按照上述質(zhì)量份數(shù)稱取原料，將聚乙烯醇和蒸餾水加入到安裝有冷凝管、溫度計、 電攪拌器的四口燒瓶中，升溫至85°C _95°C，使PVA完全溶解，然后冷卻至室溫；(2)按照上述質(zhì)量份數(shù)分別稱取納米粒子、偶聯(lián)劑、分散劑、分散介質(zhì)，在20-2000kHz 超聲波作用下分散30-480min，得到經(jīng)過表面處理的納米粒子分散液；然后加入到步驟(1) 所制備的聚乙烯醇水溶液的四口燒瓶中，再在超聲波作用下分散45-480min，得到含有納米粒子的聚乙烯醇水溶液；(3)在步驟(2)中所得到含有納米粒子的聚乙烯醇水溶液的四口燒瓶中加入上述質(zhì)量份數(shù)的表面活性劑，催化劑，在室溫下，30-60 min內(nèi)利用恒壓滴液漏斗滴加上述質(zhì)量份數(shù)的正丁醛，滴加完畢再繼續(xù)保溫l_2h，然后加熱，2h內(nèi)升溫到50°C，恒溫反應(yīng)1- 后，冷卻至室溫，用5%的NaOH溶液中和至中性。
4.將產(chǎn)品用蒸餾水多次洗滌，以除去表面活性劑和未反應(yīng)的正丁醛等雜質(zhì)，抽濾，在低于50°C的烘箱中烘干，制備出聚乙烯醇縮丁醛納米復(fù)合材料產(chǎn)物；(4)稱取步驟(3)得到的聚乙烯醇縮丁醛納米復(fù)合材料與適量的抗氧劑及成膜有機溶劑攪拌混合，使聚乙烯醇縮丁醛納米復(fù)合材料溶解，得到含固量為l_20wt%的均相溶液，倒入模具中成膜，得到聚乙烯醇縮丁醛納米復(fù)合材料隔熱透明薄膜，其中步驟(4)的成膜有機溶劑為乙醇、異丙醇。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種隔熱透明聚乙烯醇縮丁醛納米復(fù)合材料及其制備方法，屬于聚合物-納米粒子復(fù)合材料領(lǐng)域。借助超聲波及分散劑將經(jīng)偶聯(lián)劑處理后的納米粒子分散到聚乙烯醇中，在催化劑作用下，與正丁醛進(jìn)行縮合反應(yīng)，原位分散一步法制備納米復(fù)合材料，再與適量抗氧劑、成膜溶劑攪拌混合得到均相溶液，并倒入模具中成膜。該原位分散一步法合成的納米復(fù)合材料制成的薄膜，外觀均勻，可見光區(qū)透明度高、且反射紅外線的隔熱效果明顯，該法不僅操作方便，簡化和縮短了生產(chǎn)工藝路線，而且與其它方法相比，達(dá)到同樣力學(xué)性能和隔熱效果，所用的納米粒子用量更少，因而能明顯降低生產(chǎn)成本，有利于工業(yè)化生產(chǎn)，在建筑、汽車安全玻璃行業(yè)，有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號C08K3/36GK102304261SQ201110215208
公開日2012年1月4日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者張東亮, 李堅, 李紅蓮, 蔣必彪, 馬曉敏 申請人:常州大學(xué)