本發(fā)明涉及一種氮化鈦復(fù)合漿液、涂層及其制備方法、應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，由于人類活動(dòng)導(dǎo)致大量的溫室氣體排放(如二氧化碳、甲烷等)，地球的平均氣溫逐年上升，表現(xiàn)為全球氣候變暖趨勢(shì)加劇，這種現(xiàn)象在夏季尤為明顯。夏季強(qiáng)烈的太陽(yáng)輻射導(dǎo)致室內(nèi)、汽車等封閉環(huán)境的溫度不斷升高，導(dǎo)致人們對(duì)汽車和建筑玻璃行業(yè)具備隔熱功能的需求不斷增大。因此，開(kāi)發(fā)新型高隔熱材料在建筑和工業(yè)等領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

2、納米隔熱漿料是一種吸收屏蔽近紅外光、紫外光的一種新型涂料，能夠在建筑、工業(yè)玻璃結(jié)構(gòu)上增加隔熱效果，達(dá)到節(jié)能減耗的目的。近年來(lái)隨著研究不斷深入，各種無(wú)機(jī)粉體如氧化銦錫(ito)、氧化銻錫(ato)、銫鎢青銅(cwo)及六硼化鑭(lab6)等在高隔熱漿料領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。但是，這些材料仍有一些明顯的缺陷：粉體在漿液中分散不均勻，易發(fā)生團(tuán)聚，阻隔效率降低。

3、氮化鈦(tin)指一種過(guò)渡金屬氮化物，是由金屬鍵、離子鍵和共價(jià)鍵混合組成的混鍵型晶體，具有高熔點(diǎn)、高硬度、耐磨損、耐腐蝕、良好導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性、優(yōu)異的紅外反射性能等特點(diǎn)。氮化鈦粉體制成的漿液，具有較高的分散體系，不易團(tuán)聚，以及高效的紅外阻隔效率，能大幅度降低能源的消耗，但其仍然存在一些缺陷，比如漿液的分散效果較差、阻隔紅外的效果較差等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中氮化鈦漿液紅外阻隔率效果較差的缺陷，而提供了一種氮化鈦復(fù)合漿液、涂層及其制備方法、應(yīng)用。本發(fā)明的氮化鈦復(fù)合漿液體系穩(wěn)定，分散均勻不易團(tuán)聚。由該氮化鈦復(fù)合漿液制得的涂層具有較佳的紅外阻隔率、可見(jiàn)光透過(guò)率和霧度，可廣泛應(yīng)用于多個(gè)場(chǎng)景。

2、本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題。

3、本發(fā)明提供了一種氮化鈦復(fù)合漿液，其包括如下質(zhì)量百分比的組分：

4、10％-40％改性氮化鈦粉體；15％-60％分散劑；20％-75％有機(jī)溶劑b；所述有機(jī)溶劑b為非極性溶劑和/或脂肪酸甲酯；所述氮化鈦復(fù)合漿液的平均粒徑＜100nm；

5、所述改性氮化鈦粉體為硅烷偶聯(lián)劑改性的氮化鈦粉體；

6、上述質(zhì)量百分比表示各個(gè)組分的質(zhì)量占所述氮化鈦復(fù)合漿液的總質(zhì)量的百分比。

7、本發(fā)明中，所述改性氮化鈦粉體的質(zhì)量百分比優(yōu)選為18％-38％，例如20％或35％；上述質(zhì)量百分比表示改性氮化鈦粉體的質(zhì)量占所述氮化鈦復(fù)合漿液的總質(zhì)量的百分比。

8、本發(fā)明中，所述改性氮化鈦粉體的制備方法優(yōu)選包括將硅烷偶聯(lián)劑和氮化鈦粉體混合，更優(yōu)選包括將氮化鈦粉體、硅烷偶聯(lián)劑和溶劑a混合、反應(yīng)。

9、其中，所述氮化鈦粉體的平均粒徑可為20-100nm，優(yōu)選為20-60nm，例如50nm。

10、其中，所述氮化鈦粉體的質(zhì)量百分比可為10％-50％，優(yōu)選為20％-30％，例如25％。所述質(zhì)量百分比表示氮化鈦粉體的質(zhì)量占所述氮化鈦粉體、硅烷偶聯(lián)劑和乙醇水溶液的總質(zhì)量的百分比。

11、其中，所述硅烷偶聯(lián)劑的分子式可為ynsix3，所述n可為1-3的自然數(shù)，例如1、2或3。所述硅烷偶聯(lián)劑中，所述y可包括丙烯酰氧基，優(yōu)選還包括乙烯基、烯丙基、烷基、氫基、環(huán)氧基和琉基中的一種或多種。所述烷基可為甲基。所述x優(yōu)選包括甲氧基、乙氧基、酰氧基、芳氧基和叔丁過(guò)氧基中的一種或多種，例如甲氧基。

12、一較佳實(shí)施例方案中，所述硅烷偶聯(lián)劑的分子式為y1six3，y為環(huán)氧基，x為甲氧基。

13、一較佳實(shí)施例方案中，所述硅烷偶聯(lián)劑的分子式為ynsix3，n為1，y為丙烯酰氧基和烷基，x為甲氧基。

14、其中，所述硅烷偶聯(lián)劑優(yōu)選為kh-560、kh-570、a-174、kbm-503或sh-6030，例如為kh-560或kh-570。

15、其中，所述硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量百分比可為10％-30％，優(yōu)選為12％-25％，例如12.5％。所述質(zhì)量百分比表示硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量占所述氮化鈦粉體、硅烷偶聯(lián)劑和乙醇水溶液的總質(zhì)量的百分比。

16、其中，所述氮化鈦粉體和所述硅烷偶聯(lián)劑的摩爾比可為(5-10)：1，優(yōu)選為(6-9)：1，例如7.6：1或8：1。

17、其中，所述溶劑a可為乙醇水溶液。所述溶劑a的質(zhì)量百分比可為40％-70％，優(yōu)選為50％-65％，例如62.5％。所述質(zhì)量百分比表示溶劑a的質(zhì)量占所述氮化鈦粉體、硅烷偶聯(lián)劑和溶劑a的總質(zhì)量的百分比。

18、其中，所述溶劑a中，所述有效成分的質(zhì)量百分比可為70％-90％，例如80％。

19、其中，所述反應(yīng)的溫度可為60-90℃，例如70或80℃。

20、其中，所述反應(yīng)的時(shí)間可為1-4h，例如2或3h。

21、其中，所述反應(yīng)可在水浴或油浴中進(jìn)行。

22、其中，所述反應(yīng)后，一般還包括洗滌和干燥的步驟。所述洗滌的操作可為本領(lǐng)域常規(guī)，例如用超純水離心洗滌。所述干燥的操作可為本領(lǐng)域常規(guī)，例如在烘箱中干燥。所述干燥的溫度可為50-100℃，例如70℃。所述干燥的時(shí)間可為12-36h，例如20h。

23、本發(fā)明中，所述改性氮化鈦粉體的平均粒徑優(yōu)選為50-70nm，優(yōu)選為50-58nm。

24、本發(fā)明中，所述分散劑的質(zhì)量百分比優(yōu)選為20％-55％，例如25％、30％、40％或50％；上述質(zhì)量百分比表示分散劑的質(zhì)量占所述氮化鈦復(fù)合漿液的總質(zhì)量的百分比。

25、本發(fā)明中，所述分散劑的種類可為含酸性基團(tuán)的共聚物。所述酸性基團(tuán)可為本領(lǐng)域常規(guī)的能在水解或電離過(guò)程中產(chǎn)生氫離子的基團(tuán)，例如羧基和/或磺酸基。所述分散劑優(yōu)選為羧酸酯類共聚物，更優(yōu)選為苯乙烯馬來(lái)酸酐共聚物，例如tego?dispers?670。

26、本發(fā)明中，所述有機(jī)溶劑b的質(zhì)量百分比優(yōu)選為30％-70％，例如35％、40％、50％或70％；上述質(zhì)量百分比表示有機(jī)溶劑b的質(zhì)量占所述氮化鈦復(fù)合漿液的總質(zhì)量的百分比。

27、本發(fā)明中，所述非極性溶劑可為苯及其衍生物，優(yōu)選為二甲苯。

28、本發(fā)明中，所述脂肪酸甲酯可為碳原子數(shù)為1-3的脂肪酸甲酯，優(yōu)選為乙酸甲酯。

29、本發(fā)明中，所述有機(jī)溶劑b優(yōu)選為二甲苯和/或乙酸甲酯。

30、本發(fā)明中，所述氮化鈦復(fù)合漿液的平均粒徑優(yōu)選為＜98nm，例如94、92、84、77、48、50、51、52nm或69nm。所述氮化鈦復(fù)合漿液的平均粒徑表示氮化鈦復(fù)合漿液體系中氮化鈦的平均粒徑。

31、本發(fā)明還提供了一種氮化鈦復(fù)合漿液的制備方法，其包括下述步驟：

32、將10％-40％改性氮化鈦粉體、15％-60％分散劑和20％-75％有機(jī)溶劑b混合；所述有機(jī)溶劑b為非極性溶劑和/或脂肪酸甲酯；所述氮化鈦復(fù)合漿液的平均粒徑＜100nm；上述質(zhì)量百分比表示各個(gè)組分的質(zhì)量占所述氮化鈦復(fù)合漿液的總質(zhì)量的百分比；

33、所述改性氮化鈦粉體為硅烷偶聯(lián)劑改性的氮化鈦粉體。

34、本發(fā)明中，所述改性氮化鈦粉體的質(zhì)量百分比優(yōu)選為18％-38％，例如20％或35％；上述質(zhì)量百分比表示改性氮化鈦粉體的質(zhì)量占所述氮化鈦復(fù)合漿液的總質(zhì)量的百分比。

35、本發(fā)明中，所述改性氮化鈦粉體的制備方法優(yōu)選包括將硅烷偶聯(lián)劑和氮化鈦粉體混合，更優(yōu)選包括將氮化鈦粉體、硅烷偶聯(lián)劑和溶劑a混合、反應(yīng)。

36、其中，所述氮化鈦粉體的平均粒徑可為20-100nm，優(yōu)選為20-60nm，例如50nm。

37、其中，所述氮化鈦粉體的質(zhì)量百分比可為10％-50％，優(yōu)選為20％-30％，例如25％。所述質(zhì)量百分比表示氮化鈦粉體的質(zhì)量占所述氮化鈦粉體、硅烷偶聯(lián)劑和乙醇水溶液的總質(zhì)量的百分比。

38、其中，所述硅烷偶聯(lián)劑的分子式可為ynsix3，所述n可為1-3的自然數(shù)，例如1、2或3。所述硅烷偶聯(lián)劑中，所述y可包括丙烯酰氧基，優(yōu)選還包括乙烯基、烯丙基、烷基、氫基、環(huán)氧基和巰基中的一種或多種。所述烷基可為甲基。所述x優(yōu)選包括甲氧基、乙氧基、酰氧基、芳氧基和叔丁過(guò)氧基中的一種或多種，例如甲氧基。

39、其中，所述硅烷偶聯(lián)劑優(yōu)選為kh-560、kh-570、a-174、kbm-503或sh-6030，例如為kh-560或kh-570。

40、其中，所述硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量百分比可為10％-30％，優(yōu)選為12％-25％，例如12.5％。所述質(zhì)量百分比表示硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量占所述氮化鈦粉體、硅烷偶聯(lián)劑和乙醇水溶液的總質(zhì)量的百分比。

41、其中，所述氮化鈦粉體和所述硅烷偶聯(lián)劑的摩爾比可為(5-10)：1，優(yōu)選為(6-9)：1，例如7.6：1或8：1。

42、其中，所述溶劑a的種類可為本領(lǐng)域常規(guī)的能溶解所述氮化鈦粉體和所述硅烷偶聯(lián)劑的溶劑，例如乙醇水溶液。所述乙醇水溶液中，所述乙醇和水的質(zhì)量比可為(6-10)：1，例如9：1。

43、其中，所述反應(yīng)的溫度可為60-90℃，例如70或80℃。

44、其中，所述反應(yīng)的時(shí)間可為1-4h，例如2或3h。

45、其中，所述反應(yīng)可在水浴或油浴中進(jìn)行。

46、其中，所述反應(yīng)后，一般還包括洗滌和干燥的步驟。所述洗滌的操作可為本領(lǐng)域常規(guī)，例如用超純水離心洗滌。所述干燥的操作可為本領(lǐng)域常規(guī)，例如在烘箱中干燥。所述干燥的溫度可為50-100℃，例如70℃。所述干燥的時(shí)間可為12-36h，例如20h。

47、本發(fā)明中，所述改性氮化鈦粉體的平均粒徑優(yōu)選為50-70nm，優(yōu)選為50-58nm。

48、本發(fā)明中，所述分散劑的質(zhì)量百分比優(yōu)選為20％-55％，例如25％、30％、40％或50％；上述質(zhì)量百分比表示分散劑的質(zhì)量占所述氮化鈦復(fù)合漿液的總質(zhì)量的百分比。

49、本發(fā)明中，所述分散劑的種類可為含酸性基團(tuán)共聚物。所述酸性基團(tuán)可為本領(lǐng)域常規(guī)的能在水解或電離過(guò)程中產(chǎn)生氫離子的基團(tuán)，例如羧基和/或磺酸基。所述分散劑優(yōu)選為羧酸酯類共聚物，更優(yōu)選為苯乙烯馬來(lái)酸酐共聚物，例如tego?dispers?670。

50、本發(fā)明中，所述有機(jī)溶劑b的質(zhì)量百分比優(yōu)選為30％-70％，例如35％、40％、50％或70％；上述質(zhì)量百分比表示有機(jī)溶劑b的質(zhì)量占所述氮化鈦復(fù)合漿液的總質(zhì)量的百分比。

51、本發(fā)明中，所述非極性溶劑可為苯及其衍生物，優(yōu)選為二甲苯。

52、本發(fā)明中，所述脂肪酸甲酯可為碳原子數(shù)為1-3的脂肪酸甲酯，優(yōu)選為乙酸甲酯。

53、本發(fā)明中，所述有機(jī)溶劑b優(yōu)選為二甲苯和/或乙酸甲酯。

54、本發(fā)明中，所述混合的方式可為球磨和/或砂磨，例如球磨和砂磨。

55、其中，所述球磨可在球磨罐中進(jìn)行。所述球磨時(shí)的轉(zhuǎn)速可為1000-2000r/min，例如1500r/min。所述球磨的時(shí)間可為10-50min，例如30min。

56、其中，所述砂磨可在砂磨機(jī)進(jìn)行。所述砂磨時(shí)的轉(zhuǎn)速可為2000-4000r/min，例如2400r/min。所述砂磨的時(shí)間可為2-8h，例如6h。

57、一較佳實(shí)施方案中，所述混合的方式為球磨和砂磨，所述球磨時(shí)的轉(zhuǎn)速為1000-2000r/min，所述球磨的時(shí)間為10-50min，所述砂磨時(shí)的轉(zhuǎn)速為2000-4000r/min，所述砂磨的時(shí)間為2-8h。

58、一更佳實(shí)施方案中，所述混合的方式為球磨和砂磨，所述球磨時(shí)的轉(zhuǎn)速為1500r/min，所述球磨的時(shí)間為30min，所述砂磨時(shí)的轉(zhuǎn)速為2400r/min，所述砂磨的時(shí)間為6h。

59、其中，所述砂磨時(shí)一般還加入鋯珠。所述鋯珠的直徑可為0.2mm。

60、一較佳實(shí)施例中，所述氮化鈦復(fù)合漿液的制備方法包括下述步驟：

61、(1)將氮化鈦粉體、硅烷偶聯(lián)劑和溶劑a混合、反應(yīng)，可得改性氮化鈦粉體；

62、(2)將10％-40％改性氮化鈦粉體、15％-60％分散劑和20％-75％有機(jī)溶劑混合；所述有機(jī)溶劑的種類為二甲苯和/或乙酸甲酯；

63、所述混合的方式為球磨和砂磨；所述砂磨時(shí)的轉(zhuǎn)速為2000-4000r/min；所述砂磨的時(shí)間為2-8h；所述氮化鈦復(fù)合漿液的平均粒徑＜100nm。

64、本發(fā)明還提供了一種涂層，其包括如前所述的氮化鈦復(fù)合漿液中除溶劑以外的組分和樹(shù)脂。

65、本發(fā)明中，所述樹(shù)脂可為本領(lǐng)域常規(guī)的樹(shù)脂，例如環(huán)氧型樹(shù)脂和/或丙烯酸型樹(shù)脂。

66、本發(fā)明中，所述氮化鈦復(fù)合漿液和所述樹(shù)脂的質(zhì)量比可為1：(3-8)，例如1：5。

67、本發(fā)明中，所述涂層的原料優(yōu)選還包括溶劑。所述溶劑可為二甲苯和/或乙酸甲酯。所述氮化鈦復(fù)合漿液和所述溶劑的質(zhì)量比可為1：(3-8)，例如1：5。

68、本發(fā)明還提供了一種如前所述的涂層的制備方法，將如前所述的氮化鈦復(fù)合漿液和樹(shù)脂混合、除去溶劑，即可。

69、本發(fā)明中，所述除去溶劑的方式可為本領(lǐng)域常規(guī)，例如干燥。所述干燥的溫度可為90-110℃，例如110℃。所述干燥的時(shí)間可為1-3min，例如2，min。

70、本發(fā)明還提供了一種如前所述的氮化鈦復(fù)合漿液或涂層在隔熱材料領(lǐng)域的應(yīng)用。

71、在符合本領(lǐng)域常識(shí)的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實(shí)例。

72、本發(fā)明所用試劑和原料均市售可得。

73、本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：

74、本發(fā)明制備的氮化鈦復(fù)合漿液分散均勻，體系穩(wěn)定，可達(dá)到高效率的紅外阻隔效果，且該發(fā)明的制備過(guò)程簡(jiǎn)單易操作，可進(jìn)行批量工業(yè)化生產(chǎn)，直可用于車膜、建筑玻璃窗膜等領(lǐng)域。