建筑节能用透明隔热纳米复合涂料的研究

【摘要】：现代建筑和交通工具的设计中广泛使用大面积玻璃窗和玻璃幕墙,夏天太阳光热辐射会增加室内空调的使用率,冬天室内热量易通过玻璃散失而造成能源浪费。研究表明采暖和空调能耗中50%左右是由门窗的传热引起的。因此开发新型隔热保温材料、降低能耗,具有重要的现实意义和广阔的市场前景。近年来研究发现掺锑的纳米氧化锡(ATO)和掺铝/镓的纳米氧化锌(AZO/GZO)等材料具有优良的可见光透光率和良好的红外光屏蔽效果,并且其成本远低于目前主要使用的氧化铟锡(ITO),因此这几种材料在建筑节能领域有着广泛的应用前景。 本论文以聚合物基纳米复合材料为研究方向,以制备具有隔热保温功能的透明涂料为目的,首先利用聚合热解法制备了ATO、GZO和AZO系列功能粒子,然后与透明环氧树脂复合制备出了性能优异的透明隔热涂料,并对其光学和隔热性能进行了研究。主要研究结果如下: (1)首次采用聚合热解法制备了不同Sb掺杂量的ATO纳米粒子。随着Sb掺杂含量的增加,纳米粒子粒径变小;掺杂摩尔百分含量为15at%时,纳米粒子的粒径最小为25nm。Sb元素的掺杂对SnO2的导电性能具有明显的改善,当掺杂量在10at%以内时,随着Sb掺杂量的增加,ATO的电导率逐渐增大,但继续提高掺杂比例时,电导率降低。 (2)同样采用聚合-热解法制备了GZO和AZO纳米导电氧化物。GZO粒子的电阻率随Ga掺量增加先降低后增加,GZO纳米粒子导电性能最佳的掺杂比为4at%,电阻率为3.108kΩ·m。AZO纳米粒子有同样的规律,其中Al元素的最佳掺杂比例为8at%,电阻率为1.356kΩ·m。对GZO纳米粒子进行H2还原处理,还原后纳米粒子的电阻率可降低三个数量级。 (3)本研究采用环氧树脂作为功能涂料的基体材料,以ATO、GZO和AZO三种纳米粒子作为功能粒子,利用共混法制备了三个系列的透明隔热功能涂料。 (4)涂料的UV-VIS-NIR光谱研究结果表明:纳米粒子含量对涂料光学性能影响明显,纳米粒子含量越高红外屏蔽效果越明显,但纳米粒子含量的增加也会导致涂料可见光透过率的下降。其中ATO型功能涂料在可见光区透过率最高,GZO型功能涂料的红外屏蔽效果最好,AZO型功能涂料综合性能最佳,其可见光平均透过率约为50%,红外光屏蔽率可达75%。 (5)涂料的隔热保温性能研究表明:ATO、GZO和AZO三种类型透明隔热功能涂料都具有明显的隔热保温性能,其中相同含量的纳米粒子中,GZO纳米涂料的隔热效果最佳,ATO和AZO纳米涂料次之,在模拟环境中GZO纳米涂料涂敷玻璃与普通玻璃的隔热温差最大可达到12℃。 【关键词】：透明隔热 纳米复合材料 红外屏蔽 聚合热解法 锑掺杂氧化锡(ATO) 镓掺杂氧化锌(GZO) 铝掺杂氧化锌(AZO)
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TB383.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-23
• 1.1 引言10-11
• 1.2 建筑节能用透明隔热材料11-14
• 1.2.1 中空玻璃12
• 1.2.2 镀膜玻璃12-14
• 1.2.3 透明隔热涂料14
• 1.3 纳米透明隔热涂料14-19
• 1.3.1 纳米透明隔热涂料简介14-15
• 1.3.2 纳米透明隔热涂料的应用及性能15
• 1.3.3 纳米透明隔热涂料的优越性15-16
• 1.3.4 纳米复合透明隔热涂料的研究现状16-17
• 1.3.5 纳米复合透明隔热涂料的节能机理17-19
• 1.4 透明导电氧化物材料19-22
• 1.4.1 透明导电氧化物概述19-20
• 1.4.2 透明导电氧化物的分类20
• 1.4.3 透明导电氧化物的制备技术20
• 1.4.4 透明导电氧化物的研究现状20-22
• 1.5 选题的意义及研究内容22-23
• 第二章 ATO 纳米粒子的制备及性能研究23-33
• 2.1 引言23-24
• 2.2 实验部分24-26
• 2.2.1 实验试剂24
• 2.2.2 ATO 纳米粒子的制备24-25
• 2.2.3 ATO 测试表征及仪器25-26
• 2.3 结果与讨论26-32
• 2.3.1 ATO 形成机理26-27
• 2.3.2 ATO 结构和形貌表征27-30
• 2.3.3 ATO 粉末导电性能的研究30-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 GZO/AZO 纳米粒子的制备及性能研究33-47
• 3.1 引言33
• 3.2 实验部分33-36
• 3.2.1 实验药品33-34
• 3.2.2 GZO 纳米粒子的制备34
• 3.2.3 AZO 纳米粒子的制备34-35
• 3.2.4 纳米粒子H2还原处理35
• 3.2.5 GZO/AZO 测试表征及仪器35-36
• 3.3 结果与讨论36-46
• 3.3.1 GZO/AZO 纳米粒子形成机理36-37
• 3.3.2 GZO/AZO 结构和形貌表征37-43
• 3.3.3 GZO/AZO 粉末导电性能的研究43-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第四章 透明隔热纳米涂料的制备及其性能研究47-63
• 4.1 引言47-48
• 4.2 实验部分48-52
• 4.2.1 实验药品48
• 4.2.2 透明隔热涂料基体选择48-49
• 4.2.3 透明隔热涂料的制备及工艺49-50
• 4.2.4 透明隔热涂料的透光性测试50-51
• 4.2.5 透明隔热涂料的隔热性能测试51-52
• 4.3 结果与讨论52-62
• 4.3.1 树脂基体的选择52-53
• 4.3.2 透明隔热涂料的制备工艺研究53-55
• 4.3.3 透明隔热涂料光学性能分析55-57
• 4.3.4 透明隔热涂料隔热性能分析57-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第五章 结论与展望63-66
• 5.1 结论63-64
• 5.2 主要创新点64-65
• 5.3 展望65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-71
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文71

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

玻璃表面的透明半导体薄膜    王承遇，陶瑛，王波

低辐射镀膜玻璃的现状及展望    刘起英,汪建勋,陈华,刘军波,孔繁华,应益明

反射近红外辐射涂料的研究    马承银;李延升;

反应条件对水热法制备纳米ATO粉体形貌和电性能的影响    刘建玲,赖琼琳,陈宗璋,何莉萍,杨天足,江名喜

非均相成核法制备ATO纳米粉末及其性能    李历历;段学臣;

还原气氛下金属－半导体催化体系Pt／MoO_3和Pt／Co_3O_4中电荷和物种传递特性的研究    王军，李文钊，张盈珍，于春英

氧化铁矿微粉气相还原机理研究    李秋菊;王道净;洪新;

镀膜玻璃的发展现状与市场    杜念娟;徐美君;

纳米透明隔热涂料在建筑节能中的应用    洪晓;潘新华;

平板玻璃表面涂料的研究及应用    肖新颜;吴祥燕;张会平;万彩霞;

LED封装用透明环氧纳米复合材料的制备及性能研究    李元庆

锑掺杂二氧化锡（ATO）纳米导电涂料的研究及分析测试    高桂兰

SnO_2/聚合物屏蔽紫外线透明隔热材料的制备与性能研究    唐平生

建筑玻璃涂膜技术研究进展    李宁;孟庆林;

低辐射建筑节能玻璃研究进展    张波;张建新;蔡伟;

浅谈Low-E玻璃的生产及其节能环保特性    辛治林;朱桐林;迟晓红;陈荔;

国内纳米ATO导电粉体制备的研究现状    刘小强,杜仕国,闫军,崔海萍,程宏凯

ATO纳米粉体的性能特点与制备研究现状    李靖宇;施冬梅;邢万宏;

纳米材料在汽车涂料中的应用进展    张震宇;杭建忠;施利毅;张剑平;

光谱选择性纳米涂料的研究进展    何秋星;涂伟萍;胡剑青;

纳米材料在汽车涂料中的应用研究进展    张震宇;杭建忠;施利毅;张剑平;

颜填料研究现状及其在隔热涂料中的应用    靳涛;刘立强;

可钢化TiO_2-Si_3N_4-CrN_x-Ag-NiCrO_x-ZnO-Si_3N_4玻璃涂层的制备和性能表征    高春森;邓跃全;董发勤;杨瑞;解忠雷;许春凤;

在线CVD法制备Sb掺杂SnO_2低辐射薄膜的研究    马立云;余丽春;周建民;赵青南;赵修建;

节能型氟掺杂二氧化锡薄膜的光学和电学性能的第一性原理计算    王颖;秦国强;刘世民;

Synthesis and Characterization of Sm and Sb Doped SnO_2 Conductive Nanoparticles Obtained by Complexation-Coprecipitation Method    

氧化铁粉氢还原动力学的研究    陈志远;胡晓军;杨晓波;侯新梅;束奇峰;郭占成;周国治;

ITO材料在建筑节能玻璃上的应用前景    张光胜;朱协彬;

建筑玻璃节能涂料的研制    陈何国;张冠琦;侯甫文;

隔热功能填料的研究进展    杨震;卿宁;

氢冶金的一些基础研究及新工艺探索    郑少波;

聚丙烯酸酯/纳米氧化锡锑复合乳液的制备、表征及其在透明隔热涂料中的应用研究    张贵军

配合—水热氧化法合成锑掺杂二氧化锡纳米粉末及其吸波性能的研究    江名喜

纳米锑锡氧化物粉末的制备及导电浆料稳定性研究    李历历

低团聚掺锑氧化锡纳米导电粉体的研究    吴湘伟

热液法制备氧化物纳米粉体及其在压电陶瓷中的应用    李广慧

氧化物纳米结构的水热合成与性能研究    祝洪良

APCVD法硅化钛薄膜和硅化钛纳米线的研究    杜军

微纳米结构磁性材料的设计、制备及磁性能研究    朱路平

水性环氧改性丙烯酸红外热屏蔽涂层材料的研究    李少香

SnO_2和ZnO类透明导电氧化物薄膜的第一性原理研究    秦国强

铟锡氧化物纳米微粒表面修饰研究及其悬浮液的制备    齐天骄

导电性纳米颗粒的分散与应用    徐秀娟

LaB_6光学性质的第一性原理计算及实验研究    肖立华

电纺氧化锌纳米纤维的制备及其光电流性能研究    侯闻婷

CVD法F掺杂SnO_2低辐射薄膜的制备、结构、性能及低辐射镀膜玻璃的产业化研究    莫建良

喷雾热分解法制备SnO_2:Sb薄膜及其性能研究    张聚宝

Sol-Gel法制备无机/有机高分子纳米复合材料    江国栋

反应磁控溅射法制备玻璃基TiO_2/TiN/TiO_2多层薄膜的研究    李春领

纳米ITO粉体与浆料的制备及其性能    毛黎明

超声喷雾热解法ZnO薄膜的制备与性能研究    周佳

大功率白光LED封装技术的研究    钱可元,胡飞,吴慧颖,罗毅

长余辉材料的研究进展    赵军武,齐晓霞

ZnO量子点的制备及其光电性能研究进展    杨玲敏,叶志镇

ITO透明导电膜玻璃生产及应用    徐美君

低辐射建筑节能玻璃研究进展    张波;张建新;蔡伟;

我国镀膜玻璃发展新动向    李超;刘志海;

低辐射镀膜玻璃生产线投资决策与生产成本分析    周永文;

化学量传感器    黄鸿雁,潘喜军

陶瓷湿度传感器的新发展    唐国祥,林江

掺杂α—Fe_2O_3的气敏材料特性    王毓德,吴兴惠

热处理过程中纳米非晶Si－N－C粉的晶化及微结构变化研究    李亚利，梁勇，郑丰，肖克沈，胡壮麒

超微细粉体TiO_2的性能及应用    祖庸,任莉

信息与动态    

纳米材料和技术的战略地位、发展趋势和应用    张立德

纳米技术发展可能经历五个阶段    

纳米复合薄膜制备技术    

纳米TiO_2在涂料中的应用    许秀艳,付国柱,徐瑞芬

武汉大学纳米科技研究成果显著    李文

纳米塑料性能优异    子荫 ,白杉

我国研制成功纳米压力传感器    

测量微/纳米纤维弹性模量的屈曲方法    曹艳平;郑修鹏;李博;冯西桥;

纳米La_2O_3或CeO_2添加对TiO_2-SiO_2润滑添加剂磨擦修复特性的影响    毛健;赵立涛;程鹏;李华峰;陈国需;

模板辅助的界面反应生长法制备铝酸盐和钛酸盐纳米网    尚鉴;余捷峰;王煜;厉建龙;吴凯;

季铵盐纳米磁粒杀菌剂的研究    肖旭贤;黄可龙;杨珉;何琼琼;

纳米SiO_2改性环氧涂层电化学阻抗谱研究    田惠文;李伟华;侯保荣;

甲醇在一维纳米限域体系扩散动力学的HP ~(129)Xe NMR研究    徐舒涛;张维萍;李新;刘宪春;韩秀文;包信和;

化学沉淀法制备纳米CeO_2的工艺研究    周涛;贺贝贝;江涵;王宁;

聚吡咯纳米回形针的合成与性能    陈旭;黄瑜;李亮;

微孔滤膜负载纳米Pd/Fe对五氯酚的降解研究(英文)    童曼;杜江坤;鲍建国;袁松虎;

光诱导转化法制备单晶Ag纳米三棱体和立方体    刘恒权;姚素薇;宋仁峰;唐建军;张卫国;王宏智;李荣先;

纳米离我们并不遥远    李斌 沈路涛

纳米是怎么回事？    科言

科学家呼吁走出“纳米热”的误区    林小春 姜岩

我国科学家首创纳米硫    黎昌政

“纳米布”陷入炒作    本报特约记者 周建

纳米如何冲破产业化瓶颈    本报记者 文成

纳米产业并不遥远    本报记者 沐清

标准之争暴露中国纳米业“痼疾” 上市公司投资“雷声大、雨点小”    本报记者 肖巍

有一种水叫“纳米水”    张永胜

纳米眼球还不能让盲人复明    本报记者 徐晓宁

聚丙烯酸酯/纳米氧化锡锑复合乳液的制备、表征及其在透明隔热涂料中的应用研究    张贵军

不锈钢表面高性能纳米防护涂层研究    陆洪彬

纳米及表面吸附体系的第一性原理研究    任浩

磁场中Ni-纳米Al_2O_3复合镀层制备及其电沉积机理的研究    汪超

纳米多孔金属薄膜的制备与电催化性能    葛性波

飞秒激光制备半导体表面纳米周期结构    贾鑫

皮肤的纳米生物摩擦学行为研究    唐玮

人工影响天气纳米催化剂粉体的制备与成冰性能研究    张景红

一维纳米功能材料的静电纺丝制备及其性能研究    何典

纳米尺度光波导及微结构若干性质研究    赵立华

水溶性刺激响应碳纳米角的制备与表征    齐俊杰

纳米二氧化钛的复合改性及其光催化性能的研究    杨微

掺杂纳米碳化硅薄膜的制备及光学特性研究    杜洁

镍氢电池正极材料纳米氢氧化镍的合成新方法研究    王艳明

聚合物/氢化钛制备纳米鳞片与复合涂膜防腐性能研究    李伟

低维纳米超结构材料的可控合成及其性能的研究    张宝华

退火方式对生物成像用红色纳米磷光材料性能的影响    李娇莉

在球形聚合物刷反应器中制备纳米贵金属及其催化活性研究    朱元清

纳米四氧化三钴的制备及其与聚苯胺的电化学复合    梁莹

微/纳米生物复合纤维的电纺制备及其表征    姜晨光