建筑外墻隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明是一種建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料及其制備方法。屬于金屬氧化物超微結(jié)構(gòu)制造。其特征在于以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)的化學(xué)組成如下：二氧化鋯ZrO270～90，二氧化鈦TiO210～30；制備方法如下：將霧化的碳酸氫銨水溶液連續(xù)噴入攪拌下的預(yù)先分別制備，然后混勻的氯氧化鋯ZrOCl2.8H2O和鈦酸丁酯的無(wú)水乙醇溶液中反應(yīng)制備混合溶膠，混合溶膠采用丁醇為共沸劑，經(jīng)丁醇共沸脫水后，得到的干料，再煅燒制得；制得的建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料，粒徑30～50nm，比表面積≥30m2/g。提供了一種活性高，分散、穩(wěn)定性好的建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料。適用于建筑外墻隔熱涂層。制得涂料符合CB/T25261-2010規(guī)定的各項(xiàng)性能指標(biāo)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】建筑外墻隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料。屬于金屬氧化物超微結(jié)構(gòu)制造。
【背景技術(shù)】
[0002]節(jié)約能源保護(hù)環(huán)境是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展乃至人類(lèi)生活至關(guān)重要的課題。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，建筑能耗占人類(lèi)能源總消耗量的30%~40%。這些能量主要用于建筑物室內(nèi)的采暖與制冷的電耗。
[0003]太陽(yáng)以每秒1.765X IO17J的能量照射到地球上，給地球上的生命帶來(lái)光明，也為人類(lèi)提供了取之不盡用之不竭的能源。但是太陽(yáng)的強(qiáng)烈輻射也會(huì)導(dǎo)致建筑物室內(nèi)溫度過(guò)高，人們不得不借助于空調(diào)獲得溫度適宜的生活環(huán)境。夏季制冷很昂貴，因?yàn)閷⑽矬w溫度降低I攝氏度所需的能耗是將該物體上升I攝氏度所需能耗的4倍之多。所以，對(duì)于夏季需要空調(diào)降溫的地區(qū)，建筑外墻隔熱保溫問(wèn)題對(duì)于建筑節(jié)能具有重要意義。
[0004]傳統(tǒng)的建筑物外墻保溫的措施是增加墻體保溫層的厚度，然而，室內(nèi)外溫差傳熱在整個(gè)傳熱中所占的比例較小。太陽(yáng)輻射產(chǎn)生的熱效應(yīng)是導(dǎo)致夏季室內(nèi)過(guò)熱的主要原因。
[0005]從太陽(yáng)輻射光譜得知，太陽(yáng)能的50%左右集中在可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)，近紅外線(xiàn)波段的能量占太陽(yáng)能的45%左右，紫外光的能量只占5%左右。建筑外墻反射隔熱涂料對(duì)于可見(jiàn)光和近紅外光都有較高的反射率，因此能夠有效減少建筑物表面吸收的來(lái)自太陽(yáng)輻射的熱能，而且，涂料還能夠?qū)⑽盏臒崃枯^多的向外界輻射散發(fā)，進(jìn)一步降低外墻的溫度，從而降低室內(nèi)溫升。所以，建筑外墻反射隔熱涂料能有效降低空調(diào)制冷負(fù)荷，從而達(dá)到降低空調(diào)制冷能耗的目的。
[0006]納米氧化鋯粒子硬度高于納米二氧化鋯、二氧化鈦和氧化錫，折射率大于納米二氧化鋯、氧化錫和氧化鋁，而且納米氧化鋯具有極高的熱穩(wěn)定性，特別適合于建筑外墻反射隔熱涂料的制造。
[0007]但是，現(xiàn)有技術(shù)中制造的市售納米二氧化鋯粉體材料，難以均勻的分散在涂料中，制備出性能優(yōu)異而且穩(wěn)定性好的建筑外墻反射隔熱涂料產(chǎn)品。
[0008] 另外，納米氧化鋯單獨(dú)用于隔熱涂料的制造，在納米粒子的活性、隔熱材料所要求的高的可見(jiàn)光、近紅外光的反射率和紅外光輻射率性能方面還不夠理想。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)中的納米氧化鋯，用于建筑外墻反射隔熱涂料的制備，存在如下技術(shù)問(wèn)題有待解決:
[0010]1.納米氧化鋯粉體材料，難以得到理想的分散狀態(tài)，這一技術(shù)難題成為納米氧化鋯粉體材料優(yōu)異性能在涂料應(yīng)用中正常發(fā)揮的技術(shù)障礙。
[0011]2.氧化鋯納米粉體由于粒徑小，比表面能高，在涂料中非常容易團(tuán)聚或被其他填料、顏料包埋。難以使其在涂料中仍能保持納米級(jí)狀態(tài)。
[0012]3.分散性好，性能優(yōu)異的建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料產(chǎn)品及其制備方法和應(yīng)用方法尚未見(jiàn)到。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，而提供一種活性高，分散、穩(wěn)定性好的建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料。
[0014]本發(fā)明的目的還在于提供一種活性高，分散、穩(wěn)定性好的建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料的制備方法。
[0015]本發(fā)明的目的還在于提供一種活性高，分散、穩(wěn)定性好的建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料的應(yīng)用方法。
[0016]本發(fā)明的目的可以通過(guò)如下措施來(lái)達(dá)到:
[0017]本發(fā)明的建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料，其特征在于以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)的化學(xué)組成如下:
[0018]二氧化鋯 ZrO2 70 ~90
[0019]二氧化鈦 TiO2 10 ~30 [0020]制備方法如下:
[0021]將霧化的碳酸氫銨水溶液連續(xù)噴入攪拌下的預(yù)先分別制備，然后混勻的氯氧化鋯ZrOCl2.SH2O和鈦酸丁酯的無(wú)水乙醇溶液中反應(yīng)制備混合溶膠，混合溶膠采用丁醇為共沸劑，經(jīng)丁醇共沸脫水后，得到的干料，再煅燒制得；
[0022]制得的建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料，達(dá)到如下技術(shù)指標(biāo):
[0023]粒徑nm30 ~50
[0024]比表面積m2/g≥30。
[0025]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，二氧化鋯與二氧化鈦相復(fù)合，特別是納米化的氧化鋯一氧化鈦復(fù)合材料，與單獨(dú)氧化鋯粉體材料向比較，具有更高的活性，具有隔熱材料所要求的高的可見(jiàn)光、近紅外光的反射率和紅外光輻射率性能。
[0026]納米二氧化鈦保留了 TiO2固有的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐氧化，熔點(diǎn)高、耐高溫，具有非常高的折射系數(shù)，因而具備很高的可見(jiàn)光及近紅外光反射能力。納米二氧化鈦還具有安全無(wú)毒、使用壽命長(zhǎng)和特有的比表面積大、光催化性能好、磁性強(qiáng)、表面活性大、分散性好、熱傳導(dǎo)強(qiáng)等諸多特殊性質(zhì)。納米二氧化鈦在光和水的條件下，其價(jià)帶上的電子被激發(fā)到導(dǎo)帶，在價(jià)帶上產(chǎn)生空穴，自由電子一空穴對(duì)可使氧和水活化，產(chǎn)生具有很高反應(yīng)活性的活性氧和OH自由基，對(duì)空氣中的有害氣體(氮氧化物、二氧化硫、甲醛、苯、氨、丙酮等)和細(xì)菌有很強(qiáng)的降解作用。納米二氧化鈦在光照條件下，可在其表面形成均勻分布的親水微區(qū)(納米尺度的)，可將油性污染物與表面隔絕，不易在表面積聚，極易清洗，當(dāng)停止光照，重新恢復(fù)疏水結(jié)構(gòu)。納米二氧化鈦是一種很好的紫外線(xiàn)屏蔽劑，可以大幅度提高涂料的耐老化性能。
[0027]本發(fā)明的氧化鋯復(fù)合納米粉體的制備方法采用化學(xué)液相法制備納米復(fù)合粉體。液相法在水溶液里制備納米粉體過(guò)程中，當(dāng)一次粒子沉淀形成以后，一次沉淀粒子的相互碰撞機(jī)會(huì)很大，這些粒子相互碰撞并聚結(jié)，形成二次粒子，形成的二次粒子同樣也會(huì)相互碰撞而聚結(jié)，形成更大的顆粒，使沉淀粒子團(tuán)聚變大，影響了最終粉體粒度。液相法在醇一水溶液中發(fā)生水解或沉淀反應(yīng)時(shí)，由于醇一水溶液的表面張力比水小，可減少沉淀粒子的團(tuán)聚，也有利于改善沉淀粒子的分散性，尤其采用噴霧霧化的方式噴入水溶液，起初的醇一水中醇的比例非常大，可最大程度的減少沉淀粒子的團(tuán)聚，分散性提高。此外，適量的聚乙二醇分散劑的加入也有利于減少沉淀粒子的團(tuán)聚和改善沉淀粒子的分散性。
[0028]在反應(yīng)時(shí)，碳酸氫銨水溶液采用噴霧霧化的方式噴向攪拌狀態(tài)下的氯氧化鋯和鈦酸丁酯的無(wú)水乙醇混合溶液，通過(guò)控制反應(yīng)溫度及最終的PH值，反應(yīng)過(guò)程中主要生成三種形式的溶膠，一種是氯氧化鋯在醇一水溶液中發(fā)生部分水解生成Zr (OH)4溶膠，另一種是氯氧化鋯和碳酸氫銨反應(yīng)生成堿式碳酸氧鋯溶膠，第三種是鈦酸丁酯發(fā)生水解生成Ti (OH) 4溶膠，經(jīng)陳化、過(guò)濾、洗滌后采用丁醇進(jìn)行共沸蒸餾后，在600~800°C的溫度下進(jìn)行煅燒，即得氧化鋯一氧化鈦復(fù)合納米粉體。
[0029]濕化學(xué)法制備納米粉體煅燒時(shí)容易形成硬團(tuán)聚，形成的主要原因是前驅(qū)體表面吸附有大量的吸附水、配位水、一OH基等，若直接干燥脫水，水蒸發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的毛細(xì)管應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致凝膠中顆粒緊密靠近，并通過(guò)顆粒表面羥基(-0H)間脫水縮合產(chǎn)生硬團(tuán)聚，從而嚴(yán)重影響前驅(qū)粉體的性能。共沸蒸餾技術(shù)脫除凝膠中的水，其作用原理為:將濕凝膠和一種有機(jī)溶劑混合后蒸餾，當(dāng)有機(jī)溶劑和水蒸汽壓之和等于大氣壓時(shí).二相混合物開(kāi)始形成共沸，隨著蒸餾的進(jìn)行，混合物中水的含量不斷減少；隨著這種混合物組分的變化，混合物的共沸點(diǎn)不斷升高，直至有機(jī)溶劑的沸點(diǎn)。通過(guò)共沸蒸餾可以使凝膠沉淀內(nèi)包裹的水分子以共沸物的形式最大限度地被脫除，從而防止硬團(tuán)聚的形成，保證了粉體材料前驅(qū)體的高度分散性。
[0030]發(fā)明人通過(guò)對(duì)于復(fù) 合納米粉體材料化學(xué)成分的優(yōu)選設(shè)計(jì)，并采用合理的制備方法，完成了本發(fā)明的任務(wù)。
[0031]本發(fā)明的目的還可以通過(guò)如下措施來(lái)達(dá)到:
[0032]本發(fā)明的建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料，所述制備方法中，氯氧化鋯的無(wú)水乙醇溶液中含有分散劑聚乙二醇，其分子量為2000~6000。是優(yōu)選的技術(shù)方案。
[0033]本發(fā)明的建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料，所述制備方法中，鈦酸丁酯的無(wú)水乙醇溶液中含有三乙醇胺。是優(yōu)選的技術(shù)方案。加入的三乙醇胺起到水解抑制劑的作用，避免氯氧化鋯還沒(méi)有充分反應(yīng)的情況下鈦酸丁酯過(guò)快水解。
[0034]本發(fā)明的建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料，其特征在于所述制備方法中，共沸劑丁醇是正丁醇或異丁醇。是優(yōu)選的技術(shù)方案，采用異丁醇作為共沸劑是最優(yōu)的技術(shù)方案。因?yàn)楫惗〈寂c水的二元共沸物的沸點(diǎn)低于正丁醇與水的二元共沸物的沸點(diǎn)，異丁醇的沸點(diǎn)更接近于水的沸點(diǎn)，而且異丁醇與水的二元共沸物中的水的含量明顯高于正丁醇與水的二元共沸物中水分的含量。
[0035]下面介紹一種本發(fā)明的建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料的制備方法，其特征在于包括如下操作步驟:
[0036]①.溶液A即氯氧化鋯ZrOCl2.SH2O無(wú)水乙醇溶液的制備
[0037]首先配制濃度為0.5~1.5mol/L的氯氧化鋯的無(wú)水乙醇溶液，然后向所配制的溶液中加入溶液總質(zhì)量的0.5~2.0%的聚乙二醇，攪拌均勻；
[0038]②.溶液B即鈦酸丁酯的無(wú)水乙醇溶液的配制
[0039]首先配制濃度為0.3~1.0mol/L的鈦酸丁酯的無(wú)水乙醇溶液，然后向所配制的溶液中加入溶液總質(zhì)量的0.5~1.0%的三乙醇胺，攪拌均勻；[0040]③.配制摩爾濃度為1.0~3.0mol/L的碳酸氫銨水溶液；
[0041]④.混合溶膠的制備
[0042]首先，在攪拌條件下將步驟①制備的溶液A和步驟②制備的溶液B兩種溶液混合均勻，二者體積比為A:B=0.75~3.0 ;
[0043]然后，將步驟③制備的碳酸氫銨水溶液噴霧霧化后，噴向攪拌狀態(tài)下的AB混合溶液；控制反應(yīng)溫度在40~70°C，噴霧、攪拌反應(yīng)至pH值為7~8時(shí)，停止加入碳酸氫銨水溶液，繼續(xù)攪拌5~8h，陳化12~15h，過(guò)濾、洗滌，得到混合溶膠；
[0044]⑤.脫水干燥
[0045]步驟④制備的混合溶膠，采用丁醇為共沸劑，通過(guò)共沸蒸餾脫水，脫除混合溶膠中的水分，蒸出丁醇，得到干料；
[0046]⑥.煅燒
[0047]步驟⑤脫水干燥后的干料，在600~800°C的溫度下煅燒，煅燒時(shí)間為3~5小時(shí)，即得到建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料產(chǎn)品。
[0048]上述的制備方法，步驟④中所述的碳酸氫銨水溶液的噴霧加料速度為平均每平方厘米1~3ml/min。是優(yōu)選的技術(shù)方案。
[0049]上述制備方法步驟⑤中所述的共沸蒸餾脫水的工藝條件是采用正丁醇為共沸劑，共沸點(diǎn)是93°C，脫水完畢，體系的溫度升高到正丁醇的沸點(diǎn)118°C，在此溫度下，蒸出正丁醇，然后控制在115-120°C下烘干I~2小時(shí)，得到疏松狀白色干料。是優(yōu)選的技術(shù)方案。
[0050]上述制備方法步驟⑤中所述的共沸蒸餾脫水的工藝條件是采用異丁醇為共沸劑，共沸點(diǎn)是89.9°C，脫水完畢，體系的溫度升高到異丁醇的沸點(diǎn)108.4°C，在此溫度下，蒸出異丁醇，然后控制在115-120°C下烘干1~2小時(shí)，得到疏松狀白色干料。是最優(yōu)選的技術(shù)方案。
[0051]上述制備方法步驟⑤脫水干燥工藝過(guò)程在真空條件下進(jìn)行，真空度控制在-0.01~-0.1Mpa。能夠縮短脫水干燥時(shí)間，節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本。是優(yōu)選的技術(shù)方案。
[0052]本發(fā)明的建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料的應(yīng)用方法，其特征在于:
[0053]①.涂料中各組分的重量百分比含量如下:
[0054]Λ米氧他鑛復(fù)合糧體#料3~S
無(wú)_填料iO~15
聚合物乳液按照固+tiii； 1丨'30—40
分?jǐn)?shù)劃0.5-1
消泡劑0.3~0.8
Λ膜囊劃0.2-1
流平 _0.1-0.5
增稠劑0.1-1
無(wú)離了.水余m
[0055]其中，
[0056]所述成膜樹(shù)脂是丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、有機(jī)硅改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、環(huán)氧樹(shù)脂改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚氨酯中的一種。
[0057]②.制備方法包括如下步驟:
[0058]a.粉體材料分散`
[0059]將納米氧化鋯復(fù)合粉體材料和無(wú)機(jī)顏填料放入高速分散機(jī)中，以1500~2000rpm的轉(zhuǎn)速分散40~70分鐘；
[0060]b.漿料制備
[0061 ] 將步驟a分散好的物料加入攪拌機(jī)中，在300~600rpm的攪拌速度下緩慢加入聚合物乳液、分散劑、消泡劑、成膜助劑、流平劑，繼續(xù)攪拌30~50分鐘，得到漿料；
[0062]c.研磨分散
[0063]將步驟b制備的放入研磨機(jī)中研磨，用刮板細(xì)度計(jì)測(cè)量細(xì)度，研磨至細(xì)度30~50 μ m ；
[0064]d.粘度調(diào)整
[0065]緩慢攪拌下將基料加入到步驟c研磨好的漿料中，添加增稠劑至斯托莫粘度90~IlOK即得到建筑外墻反射隔熱涂料。
[0066]本發(fā)明的建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料的應(yīng)用方法，其特征在于所述聚合物乳液是苯乙烯-丙烯酸酯乳液、有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液、有機(jī)硅改性苯乙烯-丙烯酸酯乳液、環(huán)氧樹(shù)脂改性苯乙烯-丙烯酸酯乳液、聚氨酯改性苯乙烯-丙烯酸酯乳液共聚物或脂肪族聚氨酯聚合物乳液。是優(yōu)選的技術(shù)方案。
[0067]本發(fā)明的建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料的應(yīng)用方法，其特征在于所述成膜樹(shù)脂是硅烷偶聯(lián)劑KH-570改性的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、環(huán)氧樹(shù)脂E-44改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚氨酯中的一種。異佛爾酮二異氰酸酯IPDI與聚丙二醇PPG-1000乳液聚合制得的聚氨酯乳液、四甲基乙烯環(huán)四硅氧烷V4改性的硅-丙乳液聚合物中的一種。是優(yōu)選的技術(shù)方案。
[0068]本發(fā)明的建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料及其制備方法，相比現(xiàn)有技術(shù)有如下積極效果:[0069]1.提供了一種活性高，分散、穩(wěn)定性好的建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料及其制備方法和應(yīng)用方法。
[0070]2.采用液相法，通過(guò)將碳酸氫銨水溶液噴霧霧化后噴向攪拌狀態(tài)下的氯氧化鋯和鈦酸丁酯無(wú)水乙醇混合溶液中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)中形成的三種主要溶膠通過(guò)攪拌相互混合，通過(guò)醇一水體系及加入的聚乙二醇分散劑，可最大程度的減少粒子之間的團(tuán)聚；為制得活性高，分散、穩(wěn)定性好的建筑外墻反射隔熱涂料的產(chǎn)品做出了貢獻(xiàn)。
[0071]3.利用共沸蒸餾技術(shù)，有效的脫除水分，在后續(xù)煅燒過(guò)程中基本消除了納米粒子的硬團(tuán)聚現(xiàn)象，制備出具有良好分散性能的氧化鋯一氧化鈦復(fù)合納米粉體，粉體粒徑為30~50nm、比表面積> 30m2/g。 [0072]4.以氧化鋯一氧化鈦復(fù)合納米粉體為活性組分，制備的復(fù)合粉體將納米二氧化鋯和納米二氧化鈦的性能集為一體。大大提高了粉體材料的整體綜合相能。解決了納米氧化鋯單獨(dú)用于隔熱涂料的制造，在納米粒子的活性、隔熱材料所要求的高的可見(jiàn)光、近紅外光的反射率和紅外光輻射率性能方面還不夠理想的技術(shù)問(wèn)題。
[0073]5.以本發(fā)明的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料作為活性填料制備的建筑外墻反射隔熱涂料符合CB/T25261-2010規(guī)定的各項(xiàng)性能指標(biāo)。太陽(yáng)光反射比，白色達(dá)到0.85 ;半球發(fā)射率達(dá)到0.85。
[0074]6.以本發(fā)明的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料作為活性填料制備的建筑外墻反射隔熱涂料，適用于各種乳液，用無(wú)離子水為溶劑。不用任何有機(jī)溶劑，節(jié)約能源，有益于環(huán)境保護(hù)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0075]圖1為本發(fā)明制備的復(fù)合納米粉體的SEM圖
[0076]圖2為實(shí)施例1復(fù)合納米粉體的TEM圖
[0077]圖3為實(shí)施例2復(fù)合納米粉體的TEM圖
[0078]圖4為實(shí)施例3復(fù)合納米粉體的TEM圖
[0079]圖5為實(shí)施例4復(fù)合納米粉體的TEM圖
[0080]圖6為實(shí)施例5復(fù)合納米粉體的TEM圖[0081 ] 圖7為實(shí)施例6復(fù)合納米粉體的TEM圖
【具體實(shí)施方式】
[0082]本發(fā)明下面將結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步詳述:
[0083]實(shí)施例1
[0084]按照如下操作步驟制備本發(fā)明的建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料
[0085]①.溶液A即氯氧化鋯ZrOCl2.8H20無(wú)水乙醇溶液的制備
[0086]首先配制濃度為0.5mol/L的氯氧化鋯的無(wú)水乙醇溶液2000毫升，然后向所配制的溶液中加入分子量為2000的聚乙二醇12克，攪拌均勻；
[0087]②.溶液B即鈦酸丁酯的無(wú)水乙醇溶液的配制
[0088]首先配制濃度為0.3mol/L的鈦酸丁酯的無(wú)水乙醇溶液2325毫升，然后向所配制的溶液中加入三乙醇胺13克，攪拌均勻；
[0089]③.配制摩爾濃度為2.0mol/L的碳酸氫銨水溶液；
[0090]④.混合溶膠的制備
[0091]首先，在攪拌條件下將步驟①制備的溶液A和步驟②制備的溶液B兩種溶液混合均勻；
[0092]然后，將步驟③制備的碳酸氫銨水溶液噴霧霧化后，噴向攪拌狀態(tài)下的AB混合溶液；控制反應(yīng)溫度在50°C，噴霧、攪拌反應(yīng)至pH值為7~8時(shí)，停止加入碳酸氫銨水溶液，繼續(xù)攪拌5h，陳化12h，過(guò)濾、洗滌，得到混合溶膠；
[0093]⑤.脫水干燥
[0094]步驟④制備的混合溶膠，采用正丁醇為共沸劑，共沸點(diǎn)是93°C，脫水完畢，體系的溫度升高到正丁醇的沸點(diǎn)118°C，蒸出正丁醇，然后控制在115-120°C下烘干I小時(shí)，得到疏松狀白色干料。
[0095]⑥.煅燒
[0096]步驟⑤脫水干燥后的干料，在600°C的溫度下煅燒，煅燒時(shí)間為5小時(shí)，即得到建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料產(chǎn)品。經(jīng)檢測(cè)其平均粒徑為30nm，比表面積45m2/g，其中氧化鋯71%， 氧化鈦29%。
[0097]實(shí)施例2
[0098]按照實(shí)施例1的方法和步驟，具體配方、工藝條件如下:配制2000mll.5mol/L的氯氧化鋯的無(wú)水乙醇溶液，并加入21g聚乙二醇，攪拌均勻；用無(wú)水乙醇為溶劑配制1265ml0.5mol/L鈦酸丁酯溶液,并向溶液中加入Ilg三乙醇胺,攪拌均勻；配制摩爾濃度為
1.0mol/L的碳酸氫銨水溶液；在攪拌的條件下將配好的a、b兩種溶液混合，將碳酸氫銨水溶液通過(guò)噴霧霧化后噴向攪拌狀態(tài)下的a、b混合溶液，反應(yīng)溫度為70°C，噴霧至最終pH值為7~8停止加入，繼續(xù)攪拌7h，陳化15h，過(guò)濾、洗滌；脫水干燥工序采用異丁醇為共沸劑，共沸點(diǎn)是89.9°C，脫水完畢，體系的溫度升高到異丁醇的沸點(diǎn)108.4°C，在此溫度下，蒸出異丁醇，然后控制在115-120°C下烘干2小時(shí)，得到疏松狀白色干料。
[0099]將上述干料在800°C的溫度下進(jìn)行煅燒，煅燒時(shí)間為3小時(shí)，即得到氧化鋯一氧化鈦復(fù)合納米粉體。
[0100]制備出的氧化鋯一氧化鈦復(fù)合納米粉體經(jīng)檢測(cè)其平均粒徑為39nm，比表面積31m2/g,其中氧化錯(cuò)89%,氧化鈦11%。
[0101]實(shí)施例3
[0102]按照實(shí)施例1的方法和步驟，具體配方、工藝條件如下:
[0103]配制2000mll.0mol/L的氯氧化鋯的無(wú)水乙醇溶液，并加入35g聚乙二醇，攪拌均勻；用無(wú)水乙醇為溶劑配制1350ml0.8mol/L鈦酸丁酯溶液,并向溶液中加入8g三乙醇胺，攪拌均勻；配制摩爾濃度為3.0mol/L的碳酸氫銨水溶液，反應(yīng)溫度為40°C，在攪拌的條件下將配好的a、b兩種溶液混合，將碳酸氫銨水溶液通過(guò)噴霧霧化后噴向攪拌狀態(tài)下的a、b混合溶液，反應(yīng)溫度為60°C，噴霧至最終pH值為7~8停止加入，繼續(xù)攪拌8h，陳化13h，過(guò)濾、洗滌；脫水干燥工序采用正丁醇為共沸劑，共沸點(diǎn)是93°C，脫水完畢，體系的溫度升高到正丁醇的沸點(diǎn)118°C，在此溫度下，蒸出正丁醇，然后控制在115-120°C下烘干I小時(shí)，得到疏松狀白色干料。[0104]將上述干料在700°C的溫度下進(jìn)行煅燒，煅燒時(shí)間為4小時(shí)，即得到氧化鋯一氧化鈦復(fù)合納米粉體。
[0105]制備出的氧化鋯一氧化鈦復(fù)合納米粉體經(jīng)檢測(cè)其平均粒徑為46nm，比表面積33m2/g，其中氧化鋯80%，氧化鈦20%。
[0106]實(shí)施例4
[0107]按照實(shí)施例1的方法和步驟，具體配方、工藝條件如下:配制2000ml0.Smol/L的氯氧化鋯的無(wú)水乙醇溶液，并加入38g聚乙二醇，攪拌均勻；用無(wú)水乙醇為溶劑配制665ml1.0mol/L鈦酸丁酯溶液，并向溶液中加入7g三乙醇胺,攪拌均勻；配制摩爾濃度為
1.5mol/L的碳酸氫銨水溶液；在攪拌的條件下將配好的a、b兩種溶液混合，將碳酸氫銨水溶液通過(guò)噴霧霧化后噴向攪拌狀態(tài)下的a、b混合溶液，反應(yīng)溫度為55°C，噴霧至最終pH值為7~8停止加入，繼續(xù)攪拌6h，陳化13h，過(guò)濾、洗滌；脫水干燥工序采用異丁醇為共沸劑，共沸點(diǎn)是89.90C，脫水完畢，體系的溫度升高到異丁醇的沸點(diǎn)108.40C，在此溫度下，蒸出異丁醇，然后控制在115-120°C下烘干I小時(shí)，得到疏松狀白色干料。
[0108]將上述干料在700°C的溫度下進(jìn)行煅燒，煅燒時(shí)間為5小時(shí)，即得到氧化鋯一氧化鈦復(fù)合納米粉體。
[0109]制備出的氧化鋯一氧化鈦復(fù)合納米粉體經(jīng)檢測(cè)其平均粒徑為37nm，比表面積33m2/g,其中氧化錯(cuò)84%,氧化鈦16%。
[0110]實(shí)施例5
[0111] 配制2000mll.2mol/L的氯氧化鋯的無(wú)水乙醇溶液，并加入42g聚乙二醇，攪拌均勻；用無(wú)水乙醇為溶劑配制2650ml0.5mol/L鈦酸丁酯溶液,并向溶液中加入15g三乙醇胺，攪拌均勻；配制摩爾濃度為2.5mol/L的碳酸氫銨水溶液；在攪拌的條件下將配好的a、b兩種溶液混合，將碳酸氫銨水溶液通過(guò)噴霧霧化后噴向攪拌狀態(tài)下的a、b混合溶液，反應(yīng)溫度為60°C，噴霧至最終pH值為7~8停止加入，繼續(xù)攪拌8h，陳化15h，過(guò)濾、洗滌；脫水干燥工序采用正丁醇為共沸劑，共沸點(diǎn)是93°C，脫水完畢，體系的溫度升高到正丁醇的沸點(diǎn)118°C，在此溫度下，蒸出正丁醇，然后控制在115-120°C下烘干2小時(shí)，得到疏松狀白色干料。
[0112]將上述干料在800°C的溫度下進(jìn)行煅燒，煅燒時(shí)間為3小時(shí)，即得到氧化鋯一氧化鈦復(fù)合納米粉體。
[0113]制備出的氧化鋯一氧化鈦復(fù)合納米粉體經(jīng)檢測(cè)其平均粒徑為45nm，比表面積30m2/g，其中氧化鋯74%，氧化鈦26%。
[0114]實(shí)施例6
[0115]配制2000ml0.6mol/L的氯氧化鋯的無(wú)水乙醇溶液，并加入16g聚乙二醇，攪拌均勻；用無(wú)水乙醇為溶劑配制865ml0.6mol/L鈦酸丁酯溶液,并向溶液中加入7g三乙醇胺，攪拌均勻；配制摩爾濃度為1.8mol/L的碳酸氫銨水溶液；在攪拌的條件下將配好的a、b兩種溶液混合，將碳酸氫銨水溶液通過(guò)噴霧霧化后噴向攪拌狀態(tài)下的a、b混合溶液，反應(yīng)溫度為50°C，噴霧至最終pH值為7~8停止加入，繼續(xù)攪拌6h，陳化15h，過(guò)濾、洗滌；脫水干燥工序采用異丁醇為共沸劑，共沸點(diǎn)是89.9°C，脫水完畢，體系的溫度升高到異丁醇的沸點(diǎn)108.4°C，在此溫度下，蒸出異丁醇，然后控制在115-120°C下烘干2小時(shí)，得到疏松狀白色干料。[0116]將上述干料在700°C的溫度下進(jìn)行煅燒，煅燒時(shí)間為5小時(shí)，即得到氧化鋯一氧化鈦復(fù)合納米粉體。
[0117]制備出的氧化鋯一氧化鈦復(fù)合納米粉體經(jīng)檢測(cè)其平均粒徑為42nm，比表面積31m2/g，其中氧化鋯80%，氧化鈦20%。
[0118]實(shí)施例7
[0119]采用實(shí)施例1制備的氧化鋯復(fù)合納米粉體材料，按照如下方法和步驟制備本發(fā)明的建筑外墻反射隔熱涂料
[0120]①.涂料中各組分的重量百分比含量如下:
[0121]
【權(quán)利要求】
1.一種建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料，其特征在于以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)的化學(xué)組成如下: 二氧化鋯ZrO2 70~90 二氧化鈦TiO2 10~30 制備方法如下: 將霧化的碳酸氫銨水溶液連續(xù)噴入攪拌下的預(yù)先分別制備，然后混勻的氯氧化鋯ZrOCl2.SH2O和鈦酸丁酯的無(wú)水乙醇溶液中反應(yīng)制備混合溶膠，混合溶膠采用丁醇為共沸劑，經(jīng)丁醇共沸脫水后，得到的干料，再煅燒制得； 制得的建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料，達(dá)到如下技術(shù)指標(biāo): 粒徑nm30~50 比表面積m2/g≥30。
2.按照權(quán)利要求1的建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料，其特征在于所述制備方法中，氯氧化鋯的無(wú)水乙醇溶液中含有分散劑聚乙二醇，其分子量為2000 ~6000。
3.按照權(quán)利要求1的建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料，其特征在于所述制備方法中，鈦酸丁酯的無(wú)水乙醇溶液中含有三乙醇胺。
4.按照權(quán)利要求1的建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料，其特征在于所述制備方法中，共沸劑丁醇是正丁醇或異丁醇。
5.按照權(quán)利要求1的建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料，其特征在于所述制備方法中，共沸劑丁醇是異丁醇。
6.—種權(quán)利要求1的建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料的制備方法，其特征在于包括如下操作步驟: ①.溶液A即氯氧化鋯ZrOCl2.8H20無(wú)水乙醇溶液的制備 首先配制濃度為0.5~1.5mol/L的氯氧化鋯的無(wú)水乙醇溶液，然后向所配制的溶液中加入溶液總質(zhì)量的0.5~2.0%的聚乙二醇，攪拌均勻； ②.溶液B即鈦酸丁酯的無(wú)水乙醇溶液的配制 首先配制濃度為0.3~1.0mol/L的鈦酸丁酯的無(wú)水乙醇溶液，然后向所配制的溶液中加入溶液總質(zhì)量的0.5~1.0%的三乙醇胺，攪拌均勻； ③.配制摩爾濃度為1.0~3.0mol/L的碳酸氫銨水溶液； ④.混合溶膠的制備 首先，在攪拌條件下將步驟①制備的溶液A和步驟②制備的溶液B兩種溶液混合均勻，二者體積比為A:B=0.75~3.0 ; 然后，將步驟③制備的碳酸氫銨水溶液噴霧霧化后，噴向攪拌狀態(tài)下的AB混合溶液；控制反應(yīng)溫度在40~70°C，噴霧、攪拌反應(yīng)至pH值為7~8時(shí)，停止加入碳酸氫銨水溶液，繼續(xù)攪拌5~8h,陳化12~15h,過(guò)濾、洗漆,得到混合溶膠； ⑤.脫水干燥 步驟④制備的混合溶膠，采用丁醇為共沸劑，通過(guò)共沸蒸餾脫水，脫除混合溶膠中的水分，蒸出丁醇，得到干料； ⑥.煅燒步驟⑤脫水干燥后的干料，在600~800°C的溫度下煅燒，煅燒時(shí)間為3~5小時(shí)，即得到建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料產(chǎn)品。
7.按照權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于步驟④中所述的碳酸氫銨水溶液的噴霧加料速度為平均每平方厘米I~3ml/min。
8.按照權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于步驟⑤中所述的共沸蒸餾脫水的工藝條件是采用正丁醇為共沸劑，共沸點(diǎn)是93°C，脫水完畢，體系的溫度升高到正丁醇的沸點(diǎn)118°C，蒸出正丁醇，然后控制在115-120°C下烘干I~2小時(shí)，得到疏松狀白色干料。
9.按照權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于步驟⑤中所述的共沸蒸餾脫水的工藝條件是采用異丁醇為共沸劑，共沸點(diǎn)是89.9°C，脫水完畢，體系的溫度升高到異丁醇的沸點(diǎn)108.4°C，蒸出異丁醇，然后控制在115-120°C下烘干I~2小時(shí)，得到疏松狀白色干料。
10.按照權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于步驟⑤脫水干燥工藝過(guò)程在真空條件下進(jìn)行，真空度控制在-0.01~-0.1Mpa0
11.權(quán)利要求1所述的建筑外墻反射隔熱涂料專(zhuān)用的納米氧化鋯復(fù)合粉體材料的應(yīng)用方法，其特征在于: ①.涂料中各組分的重量百分比含量如下:
12.按照權(quán)利要求11的應(yīng)用方法，其特征在于所述聚合物乳液是苯乙烯-丙烯酸酯乳液、有機(jī)硅改性丙烯酸酯乳液、有機(jī)硅改性苯乙烯-丙烯酸酯乳液、環(huán)氧樹(shù)脂改性苯乙烯-丙烯酸酯乳液、聚氨酯改性苯乙烯-丙烯酸酯乳液共聚物或脂肪族聚氨酯聚合物乳液。
13.按照權(quán)利要求11的應(yīng)用方法，其特征在于所述成膜樹(shù)脂是硅烷偶聯(lián)劑KH-570改性的苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、環(huán)氧樹(shù)脂E-44改性苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、聚氨酯中的一種。異佛爾酮二異氰酸酯IPDI與聚丙二醇PPG-1000乳液聚合制得的聚氨酯乳液、四甲基乙烯環(huán)四硅氧烷V4改性的硅-丙乳液聚合物中的一種。
【文檔編號(hào)】C09D5/33GK103740165SQ201310739742
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】尹海順, 王淑占, 王德昌, 李園園, 劉良良 申請(qǐng)人:淄博廣通化工有限責(zé)任公司