ITO透明隔热薄膜的制备、表征及性能研究

论文摘要

随着社会对节能和环保问题日益关注,对建筑玻璃也提出了新的要求:既要透明性好,又要阻挡太阳光辐射热量。纳米铟锡氧化物（ITO）具有优异的可见光透过性并能有效阻隔红外线,是一种理想的透明隔热材料。通过将纳米铟锡氧化物制成浆料,用旋涂法制备透明隔热薄膜,可有效解决玻璃的透明隔热问题,且工艺简单、成本低,可解决现有的隔热玻璃普遍存在性能上或者成本上的缺陷,具有较高的应用价值和广阔的市场前景。以ITO粉末为原料制备了ITO乙醇浆料,考察了分散剂、ITO含量以及分散方式和分散时间对浆料的稳定性的影响。为改善ITO涂膜的力学性能研究了基体涂料。采用二甲基二氯硅烷对纳米SiO2进行表面亲油改性,改性后的纳米SiO2粒径分布均匀,分散性好,测得纳米二氧化硅平均粒径在20nm左右,由改性SiO2与丙烯酸树脂组成基体涂料。将纳米铟锡氧化物制备的乙醇浆料与上述基体涂料共混,制得了性能良好的透明隔热涂料。采用旋涂法用涂料镀膜制得透明隔热ITO薄膜。考察了涂料稳定性和镀膜性能,当ITO乙醇浆料与基体涂料以体积比1:4混合制备的涂料具有很好的稳定性;当基体涂料中纳米SiO2的重量比为2%左右,隔热涂料超声分散30min后再球磨分散24h,所得涂料的分散效果最好,制备的涂膜力学性能较好。通过对涂膜力学性能、光学性能和扫描电镜的结果分析,该透明隔热薄膜具有良好的综合力学性能及光谱选择性,其可见光透过率达到了90%,红外反射率为50%。通过透射电镜分析表明,涂膜中纳米铟锡氧化物的粒径小于50nm,且分布均匀。采用自制的隔热效果测试装置对透明隔热涂料的隔热效果进行了测定,结果表明:ITO薄膜具有明显的隔热效果,在红外灯照射下,透明隔热玻璃的箱体温度和空白玻璃之间的箱体温度间的温差可高达12.2℃。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 纳米ITO材料
• 1.2.1 ITO的晶体结构
• 1.2.2 纳米ITO薄膜的隔热机理
• 1.2.3 太阳光对固体物质的作用
• 1.3 纳米粒子的分散与改性
• 1.3.1 机械分散
• 1.3.2 纳米粒子表面改性
• 1.4 ITO透明隔热薄膜
• 1.4.1 ITO透明隔热薄膜的制备方法
• 1.4.2 涂膜工艺
• 1.4.3 ITO透明隔热薄膜的应用
• 1.4.4 国内外纳米透明隔热薄膜的研究进展
• 1.5 本文的研究思路和内容
• 第二章 实验方法与表征
• 2.1 主要实验原料,仪器及设备
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验所用仪器设备
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 实验流程图
• 2.2.2 ITO乙醇浆料制备
• 2基体涂料的制备'>2.2.3 纳米SiO₂基体涂料的制备
• 2.2.4 ITO透明隔热涂料制备
• 2.2.5 ITO透明隔热镀膜制备
• 2.3 测试表征方法
• 第三章 ITO隔热涂料的研究
• 3.1 ITO乙醇浆料的稳定性
• 3.1.1 分散剂对ITO乙醇浆料稳定性的影响
• 3.1.2 ITO含量对稳定性的影响
• 3.1.3 分散方式、分散时间对稳定性的影响
• 2基体涂料的研究'>3.2 纳米SiO₂基体涂料的研究
• 2的改性'>3.2.1 纳米SiO₂的改性
• 2含量对涂料附着力及耐水性的影响'>3.2.2 纳米SiO₂含量对涂料附着力及耐水性的影响
• 2含量对涂膜硬度的影响'>3.2.3 纳米SiO₂含量对涂膜硬度的影响
• 2含量对涂膜耐磨性的影响'>3.2.4 纳米SiO₂含量对涂膜耐磨性的影响
• 3.3 ITO涂料的研究
• 3.3.1 ITO涂料的稳定性
• 3.3.2 ITO涂料的红外分析 #4l
• 3.3.3 涂料中ITO粒子的形貌
• 3.3.4 涂料中ITO粒子的粒径分布
• 3.4 本章小结
• 第四章 ITO纳米透明隔热薄膜的研究
• 4.1 ITO薄膜的研究
• 4.1.1 旋涂镀膜的条件探索
• 4.1.2 1T0添加量对薄膜性能的影响
• 4.1.3 ITO添加量对薄膜隔热效果表征
• 4.1.4 镀膜层数对薄膜性能的影响
• 4.1.5 镀膜层数对薄膜隔热效果表征
• 4.1.6 固化条件对薄膜性能的影响
• 4.2 ITO薄膜透明隔热性能的表征
• 4.2.1 ITO薄膜的力学性能
• 4.2.2 ITO薄膜的光学性能
• 4.2.3 ITO薄膜的隔热效果
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果