本發(fā)明屬于紅外復(fù)合材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別是一種環(huán)境友好、價(jià)格低廉、隔熱性能好的鈰/氮摻雜鈦酸鋁基紅外復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：太陽(yáng)輻射能量的98％都處在0.15～3μm波段內(nèi)(包括紫外、可見光波段和近紅外波段)，其中可見光波段(400nm-700nm)和近紅外波段(700-2500nm)總輻射能量之和占太陽(yáng)總輻射能量的95％左右。如果能夠?qū)⒖梢姽夂徒t外光反射就能夠使太陽(yáng)照射下的物體變得涼爽，以節(jié)約能源。目前，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者和機(jī)構(gòu)已經(jīng)對(duì)具有反射性能的材料開展了很多研究，特別是在近紅外波段的反射性能研究。真田和俊研究了紅外線反射性能在實(shí)際中的應(yīng)用，其采用的黑色顏料、涂料和樹脂組合物的近紅外反射性能可以達(dá)到65％左右(真田和俊，紅外線反射用黑色顏料、涂料和樹脂組合物，中華人民共和國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局，2008年)。馬丁-揚(yáng)森等研究了三種晶體結(jié)構(gòu)的氧化物-氮化物基著色顏料，擴(kuò)寬了著色顏料的色譜寬度并增強(qiáng)了顏色強(qiáng)度(CN95108649-氧化物-氮化物基著色顏料及其制備和用途.1995年)。很多研究機(jī)構(gòu)也迫切地在尋找無(wú)毒、高性能的紅外復(fù)合材料的制備工藝和優(yōu)化條件，以取代傳統(tǒng)的有毒低性能材料，從而適應(yīng)社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)和產(chǎn)品性能的要求。然而，上述反射材料制備方法普遍存在制備溫度高、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、原料來(lái)源困難、應(yīng)用不廣泛等問(wèn)題。同時(shí)，作為紅外復(fù)合材料時(shí)，沒(méi)有對(duì)其隔熱性能進(jìn)行深入研究?？傊?，現(xiàn)在技術(shù)存在的問(wèn)題是：紅外反射材料隔熱性能不好、環(huán)境不友好，成本高。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種鈰/氮摻雜鈦酸鋁基紅外復(fù)合材料，隔熱性能好，環(huán)境友好，成本低廉。本發(fā)明的另一目的在于提供一種鈰/氮摻雜鈦酸鋁基紅外復(fù)合材料的制備方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種鈰/氮摻雜鈦酸鋁基紅外復(fù)合材料，其組成及重量百分含量為：成膜材料，57～67；米綠色紅外填料，24～29；溶劑，8～13；消泡劑，0.5；增稠劑，0.5；其中，所述米綠色紅外填料為CexAl1-xTi(O,N)3的粉末，式中，x＝0.1、0.15、0.2、0.25、0.5、1.0。優(yōu)選地，所述成膜材料為醇酸清漆。優(yōu)選地，所述溶劑為松香水。優(yōu)選地，所述消泡劑為DC-65有機(jī)硅消泡劑。優(yōu)選地，所述增稠劑為羧甲基纖維素鈉。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明另一目的的技術(shù)解決方案為：一種鈰/氮摻雜鈦酸鋁基紅外復(fù)合材料及其制備方法，包括如下步驟：(10)制備米綠色紅外填料：將米綠色紅外填料的原料混合、水浴加熱、預(yù)處理、干燥、煅燒、氨解，得到米綠色紅外填料粉末，待用；(20)混料：按配比先將成膜材料、溶劑、消泡劑及增稠劑混合攪拌均勻，再加入米綠色紅外填料研磨均勻使其充分分散，得到紅外復(fù)合材料。優(yōu)選地，所述(10)制備米綠色紅外填料步驟包括：(11)原料混合：將鈦酸四丁酯溶于乙二醇中，得到乳白色粘稠基液，將六水合硝酸鈰和九水合硝酸鋁在室溫下攪拌溶于上述粘稠基液中，得到反應(yīng)液；(12)水浴加熱：將所述反應(yīng)液水浴加熱，攪拌同時(shí)緩慢加入一水合檸檬酸；(13)預(yù)處理：繼續(xù)攪拌，以氨水溶液作為中和試劑和反應(yīng)促進(jìn)劑，調(diào)節(jié)反應(yīng)液PH值，并繼續(xù)升溫，得到粘稠狀液體；(14)干燥：將上述粘稠狀液體放入烘箱中干燥，得到干凝膠；(15)煅燒：將干凝膠研磨后放入馬弗爐中煅燒，制得前驅(qū)體粉末；(16)氨解：將上述前驅(qū)體粉末置于管式爐中，氨解，在氨氣氣氛下隨爐冷卻，研磨，得到所述米綠色紅外填料粉末。優(yōu)選地，所述(11)原料混合及(12)水浴加熱步驟中，六水合硝酸鈰、九水合硝酸鋁、鈦酸四丁酯、一水合檸檬酸的重量比為(2.61～26.05)：(20.26～0.00)：20.42：75.65。優(yōu)選地，所述(12)水浴加熱步驟中，加熱溫度為85℃，加熱時(shí)間為3h。優(yōu)選地，所述(13)預(yù)處理步驟中，氨水溶液濃度為1～4mol/L，反應(yīng)液PH調(diào)節(jié)至8～9。優(yōu)選地，所述(14)干燥步驟中，干燥溫度為100～130℃，干燥時(shí)間為4～10h。優(yōu)選地，所述(15)煅燒步驟中，煅燒溫度為700～950℃，煅燒時(shí)間為2～4h。優(yōu)選地，所述(16)氨解步驟中，氨解溫度為800～1000℃，氨解時(shí)間為3～5h。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：1、隔熱性能好：制備的CexAl1-xTi(O,N)3粉末，由于原子內(nèi)或原子間的電荷躍遷，呈米綠色且在近紅外波段具有良好的反射性能，能有效反射近紅外波段輻射能量，因此本專利的紅外復(fù)合材料，與現(xiàn)有的相似顏色的紅外復(fù)合材料相比，具有更好的阻隔太陽(yáng)熱能向涂層內(nèi)部傳遞的性能，可降低室內(nèi)溫度3.1℃-4.0℃；2、環(huán)境友好：不含Pb、Cd、Cr、Ni等重金屬氧化物，有利于環(huán)境保護(hù)及人類健康；3、成本低：制備方法簡(jiǎn)單，合成設(shè)備及原料易得，成本低廉。下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。附圖說(shuō)明圖1為隔熱性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置圖。具體實(shí)施方式為便于本領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，以下實(shí)施例均按相同的制備方法制備。首先，制備米綠色紅外填料：將米綠色紅外填料的原料混合、水浴加熱、預(yù)處理、干燥、煅燒、氨解，得到米綠色紅外填料粉末；其中，原料六水合硝酸鈰、九水合硝酸鋁、鈦酸四丁酯、一水合檸檬酸均為市售分析純。米綠色紅外填料原料配比如表1所示，從而得到通式為CexAl1-xTi(O,N)3的粉末，如表1所示。表1米綠色紅外填料原料配比及米綠色紅外填料成分表然后，混料：按表2所示的紅外復(fù)合材料配比先將成膜材料、溶劑、消泡劑及增稠劑混合攪拌均勻，再加入米綠色紅外填料研磨均勻使其充分分散，得到紅外復(fù)合材料。其中，醇酸清漆、松香水、DC-65有機(jī)硅消泡劑以及羧甲基纖維素鈉均為市售原料。表2紅外復(fù)合材料配比表將實(shí)施例及對(duì)比例的紅外復(fù)合材料按標(biāo)準(zhǔn)JG/T23-2001均勻涂刷于鋁板(厚度2mm)上，涂刷層厚度為60μm，涂刷后在自然環(huán)境下放置7天，制成紅外復(fù)合材料測(cè)試板。為檢驗(yàn)本發(fā)明鈰/氮摻雜鈦酸鋁基紅外復(fù)合材料的隔熱效果，將表2所述實(shí)施例中的紅外復(fù)合材料與由市售的氧化鉻綠顏料按與實(shí)施例中的紅外復(fù)合材料相同的混料方法制得的材料(對(duì)比例)相比較。比較實(shí)驗(yàn)使用的裝置如圖1所示。其中測(cè)試儀器包括：近紅外燈(BR125IRRed,250W)；數(shù)字溫度計(jì)(VC6801A)。裝置模擬傾斜房屋而制，其中，箱體為中空，四面及底部材料為聚苯乙烯泡沫板，厚度為10mm,箱體的長(zhǎng)×寬×高max×高min為80×80×150×120mm，在箱體的一面開孔固定溫度計(jì)探頭，探頭位于箱體中心，具體步驟如下：(1)將由實(shí)施例及對(duì)比例制備的紅外復(fù)合材料測(cè)試板，放在箱體上方，涂刷涂料的一面朝上，兩箱體的幾何中心應(yīng)在燈泡的中心正下方，而且兩箱體相鄰面相距40mm；(2)近紅外燈與箱體最高點(diǎn)之間的距離為150mm，打開穩(wěn)壓電源，20分鐘后兩個(gè)箱體的內(nèi)部空氣溫度穩(wěn)定，溫度計(jì)顯示數(shù)值基本不變。計(jì)算兩箱體內(nèi)溫度差值，結(jié)果如表3所示。溫度差＝實(shí)施例箱體的內(nèi)部溫度—對(duì)比例箱體的內(nèi)部溫度。表3實(shí)施例與對(duì)比例之間的箱體內(nèi)部溫度差實(shí)施例123456溫度差(℃)-3.8-3.2-4.0-3.7-3.1-3.4從表3中的測(cè)試結(jié)果可以看出，本發(fā)明的各實(shí)施例對(duì)應(yīng)的箱體內(nèi)部溫度，均低于對(duì)比例對(duì)應(yīng)的箱體內(nèi)部溫度，相差分別為-3.8℃、-3.2℃、-4.0℃、-3.7℃、-3.1℃、-3.4℃。本發(fā)明的鈰/氮摻雜鈦酸鋁基紅外復(fù)合材料可有效阻隔太陽(yáng)熱能向涂層內(nèi)部傳遞，達(dá)到降低內(nèi)部空間溫度，節(jié)省高溫天氣制冷能耗，緩解城市熱島效應(yīng)的效果。而且，原料及成品中均不含Cd、Cr、Ni等重金屬氧化物，有利于環(huán)境保護(hù)及人類健康；制備方法簡(jiǎn)單，合成設(shè)備及原料易得，成本低廉。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3