一種納米級石墨烯摻雜氧化錫銻隔熱分散液的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種納米級石墨烯摻雜氧化錫銻（ATO）隔熱分散液的制備方法。本產品采用EDTA?CA（乙二胺四乙酸?檸檬酸）雙螯合劑燃燒法制備ATO，而后將納米級石墨烯和納米級ATO分別加入適量的N?甲基吡咯烷酮（NMP）中，通過調節pH值，抑制顆粒團聚，攪拌，使石墨烯和ATO分別快速分散在NMP中。混合前述兩種NMP分散液，再次調節pH，并通過超聲和球磨的方式使石墨烯、ATO和溶劑快速充分混合，達到微觀尺度上的高分散以及高穩定性，所形成的納米級石墨烯摻雜氧化錫銻材料可應用于制作高導熱性的隔熱涂料。
【專利說明】
一種納米級石墨烯摻雜氧化錫銻隔熱分散液的制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種納米級石墨烯摻雜氧化錫銻(ATO)隔熱涂料的制備方法。具體涉及燃燒法制備ATO以及將石墨烯摻入ATO制成涂料的制備方法。
【背景技術】
[0002]當今社會，隨著技術的進步和生活水平的不斷提高，人們對節能和環保問題越發重視，提出了更多節能環保的要求。目前建筑物中大型玻璃窗及玻璃幕墻等的應用日益廣泛，雖然美觀透光性好，但由于玻璃隔熱性差而導致夏季制冷及冬季制熱的能耗也隨之增加，不利于節能環保。為了減低能耗，透明隔熱玻璃涂料的研究和應用顯得十分重要。目前常見的涂料有ZnO、In2O3和ATO等多種，其中ATO不僅具有良好的可見光透過性和紅外阻隔性，還具有相對其它材料更好的穩定性和更低的價格，是理想的隔熱材料。將普通玻璃上涂抹摻入ATO的隔熱材料可以有效解決玻璃的隔熱問題，滿足節能環保的需求。但ATO的隔熱原理是吸收紅外線的熱量，在不能及時將熱量散發掉的情況下會影響整體的隔熱效果。
[0003]本發明針對ATO導熱率不夠的缺陷，加入納米級石墨烯來提升材料的導熱性能。另夕卜，在涂料的制備方面，由于ATO摻入涂料易產生團聚，從而影響涂料的質量。本發明通調節合適PH值、分散劑種類和分散手段等，確定了最優工藝，增加涂料的穩定性，滿足工業生產的分散要求。將慘石墨稀的ATO制成涂料則能更好的提尚隔熱材料的導熱性，提尚材料的隔熱能力。
【發明內容】
[0004]為克服現有技術的不足，本發明提出一種納米級石墨烯摻雜氧化錫銻隔熱涂料的制備方法。通過燃燒法制備納米級ATO將石墨烯應用于ATO隔熱涂料中，可以顯著增強材料的導熱性，使之具有更優異的性能。
[0005]—種納米級石墨烯摻雜氧化錫銻隔熱分散液的制備方法，其特征在于，該方法的具體步驟為:
(I)按Sn和Sb的摩爾計量比90:20加入Sn的氯化物或硝酸鹽和Sb的氯化物，加入無水乙醇和6mol/L的HNO3并不斷攪拌，至全部溶解；
(2 )在溶液中加入乙二胺四乙酸EDTA與檸檬酸CA，并使EDTA、CA與總的金屬離子的摩爾比為I?2:1: I，然后使用3mol/L的氨水溶液調節溶液的pH值為7-8;
(3)將溶液在60-70°C下加熱，蒸發掉多余的水分和乙醇，至粘稠溶膠形成。
[0006](4)將溶膠分散體系充分攪拌后涂布在特制的金屬板上，使涂布厚度在3mm以下，然后將金屬板在100°C下抽真空烘干；
(5)將干凝膠從金屬板上除下，置于600-700°C的燃燒爐中引燃，反應完成后即可得到蓬松的淺藍色ATO粉體；
(6)將ATO粉體和納米級石墨烯分別采用超聲和球磨組合的方法分散于N-甲基吡咯烷酮NMP中，制成ATO和石墨烯的NMP分散液，再將兩種分散液混合制備得到高導熱的納米級石墨烯摻雜氧化錫銻隔熱分散液。
[0007]所述的Sn原料為四氯化錫或硝酸錫，所述的Sb原料為三氯化銻。
[0008]所述的Sn和Sb的氯化物或硝酸鹽、無水乙醇和硝酸的質量比為1:1?10:0.05?0.2。
[0009]所述的EDTA和CA雙螯合劑的添加起到穩定溶膠和作為燃燒介質的作用。
[00? O]所述的ATO分散液固含量為10%?40%，石墨稀分散液固含量為1%?5%，納米級石墨稀摻雜氧化錫銻隔熱分散液中ATO和石墨烯質量比為100:1?5。
[0011]通過燃燒法制備納米級ATO將石墨烯應用于ATO隔熱涂料中，可以顯著增強材料的導熱性，使之具有更優異的性能。
[0012]【附圖說明】:
圖1為實施例1制備的ATO粉體TEM圖。
【具體實施方式】
[0013]下面通過具體實例對本發明實現的細節進行描述，但是本發明的保護范圍不限于這些實施例。
[0014]實施例1:按Sn和Sb的摩爾計量比90: 20加入23.45克四氯化錫和4.56克三氯化銻，加入28.01克無水乙醇和1.4克6mol/L的HNO3并不斷攪拌，至全部溶解;在溶液中加入32.15克EDTA與21.14克CA，然后使用3mol/L的氨水溶液調節溶液的pH值為7;將溶液在60°C下加熱，蒸發掉多余的水分和乙醇，至粘稠溶膠形成。將溶膠分散體系充分攪拌后涂布在特制的金屬板上，使涂布厚度在3_以下，然后將金屬板在100°C下抽真空烘干;將干凝膠從金屬板上除下，置于600°C的燃燒爐中引燃，反應完成后即可得到蓬松的淺藍色ATO粉體;將ATO粉體和納米級石墨烯分別采用超聲和球磨組合的方法分散于匪P中，制成固含量為10%的ATO和1%的石墨烯的NMP分散液，再將兩種分散液以質量比100: I混合制備得到高導熱的納米級石墨烯摻雜氧化錫銻隔熱分散液。
[0015]實施例2:按Sn和Sb的摩爾計量比90: 20加入23.45克四氯化錫和4.56克三氯化銻，加入140.04克無水乙醇和2.8克6mol/L的HNO3并不斷攪拌，至全部溶解；在溶液中加入48.22克EDTA與21.14克CA，然后使用3mol/L的氨水溶液調節溶液的pH值為7.5;將溶液在65°C下加熱，蒸發掉多余的水分和乙醇，至粘稠溶膠形成。將溶膠分散體系充分攪拌后涂布在特制的金屬板上，使涂布厚度在3_以下，然后將金屬板在100 °C下抽真空烘干;將干凝膠從金屬板上除下，置于650°C的燃燒爐中引燃，反應完成后即可得到蓬松的淺藍色ATO粉體;將ATO粉體和納米級石墨烯分別采用超聲和球磨組合的方法分散于NMP中，制成固含量為20%的ATO和2%的石墨烯的NMP分散液，再將兩種分散液以質量比100: 3混合制備得到高導熱的納米級石墨烯摻雜氧化錫銻隔熱分散液。
[0016]實施例3:按Sn和Sb的摩爾計量比90: 20加入23.45克四氯化錫和4.56克三氯化銻，加入280.07克無水乙醇和5.6克6mol/L的HNO3并不斷攪拌，至全部溶解；在溶液中加入64.29克EDTA與21.14克CA，然后使用3mol/L的氨水溶液調節溶液的pH值為8;將溶液在70°C下加熱，蒸發掉多余的水分和乙醇，至粘稠溶膠形成。將溶膠分散體系充分攪拌后涂布在特制的金屬板上，使涂布厚度在3mm以下，然后將金屬板在100°C下抽真空烘干;將干凝膠從金屬板上除下，置于700°C的燃燒爐中引燃，反應完成后即可得到蓬松的淺藍色ATO粉體;將ATO粉體和納米級石墨烯分別采用超聲和球磨組合的方法分散于NMP中，制成固含量為40%的ATO和5%的石墨烯的NMP分散液，再將兩種分散液以質量比100: 5混合制備得到高導熱的納米級石墨烯摻雜氧化錫銻隔熱分散液。
[0017]實施例4:按Sn和Sb的摩爾計量比90: 20加入33.01克硝酸錫和4.56克三氯化銻，加入280.07克無水乙醇和5.6克6mol/L的HNO3并不斷攪拌，至全部溶解;在溶液中加入64.29克EDTA與21.14克CA，然后使用3mol/L的氨水溶液調節溶液的pH值為7;將溶液在60°C下加熱，蒸發掉多余的水分和乙醇，至粘稠溶膠形成。將溶膠分散體系充分攪拌后涂布在特制的金屬板上，使涂布厚度在3_以下，然后將金屬板在100°C下抽真空烘干;將干凝膠從金屬板上除下，置于600°C的燃燒爐中引燃，反應完成后即可得到蓬松的淺藍色ATO粉體;將ATO粉體和納米級石墨烯分別采用超聲和球磨組合的方法分散于匪P中，制成固含量為10%的ATO和1%的石墨烯的NMP分散液，再將兩種分散液以質量比100: 5混合制備得到高導熱的納米級石墨烯摻雜氧化錫銻隔熱分散液。
【主權項】
1.一種納米級石墨烯摻雜氧化錫銻隔熱分散液的制備方法，其特征在于，該方法的具體步驟為: (1)按Sn和Sb的摩爾計量比90: 20加入Sn的氯化物或硝酸鹽和Sb的氯化物，加入無水乙醇和6mol/L的HNO3并不斷攪拌，至全部溶解； (2)在溶液中加入乙二胺四乙酸EDTA與檸檬酸CA，并使EDTA、CA與總的金屬離子的摩爾比為I?2:1: I，然后使用3mol/L的氨水溶液調節溶液的pH值為7-8; (3)將溶液在60-70°C下加熱，蒸發掉多余的水分和乙醇，至粘稠溶膠形成； (4)將溶膠分散體系充分攪拌后涂布在特制的金屬板上，使涂布厚度在3mm以下，然后將金屬板在100°C下抽真空烘干； (5)將干凝膠從金屬板上除下，置于600-700°C的燃燒爐中引燃，反應完成后即可得到蓬松的淺藍色ATO粉體； (6)將ATO粉體和納米級石墨烯分別采用超聲和球磨組合的方法分散于N-甲基吡咯烷酮NMP中，制成ATO和石墨烯的NMP分散液，再將兩種分散液混合制備得到高導熱的納米級石墨烯摻雜氧化錫銻隔熱分散液。2.根據權利要求1所述的一種納米級石墨烯摻雜氧化錫銻隔熱分散液的制備方法，其特征在于，所述的Sn原料為四氯化錫或硝酸錫，所述的Sb原料為三氯化銻。3.根據權利要求1所述的一種納米級石墨烯摻雜氧化錫銻隔熱分散液的制備方法，其特征在于，所述的Sn和Sb的氯化物或硝酸鹽、無水乙醇和硝酸的質量比為1:1?10:0.05?0.2。4.根據權利要求1所述的一種納米級石墨烯摻雜氧化錫銻隔熱分散液的制備方法，其特征在于，所述的m)TA和CA雙螯合劑的添加起到穩定溶膠和作為燃燒介質的作用。5.根據權利要求1所述的一種納米級石墨烯摻雜氧化錫銻隔熱分散液的制備方法，其特征在于，所述的ATO分散液固含量為10%?40%，石墨烯分散液固含量為1%?5%，納米級石墨烯摻雜氧化錫銻隔熱分散液中ATO和石墨烯質量比為100:1?5。
【文檔編號】C09D7/12GK105925018SQ201610314083
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月13日
【發明人】何丹農, 張春明, 郭松濤, 魏國棟, 王嚴, 徐少洪, 金彩虹
【申請人】上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司