[发明专利]智能涂膜材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于智能涂膜材料及共生产技术。 

背景技术

智能涂料的报导见于2006年6月以后，由英国纽卡斯尔大学通过在涂料中添加压敏性陶瓷晶粒锆钛酸铅来实现压电功能作用的一种，用于监测建筑材料疲劳程度的涂层材料，即受外力，如拉伸、挤压、敲击等刺激产生电信号的涂料。随后又有报导欧盟多国合作开发出一种含有纳米TiO₂用于吸收空气污染物的外墙涂料，据称可吸收NO_X达85％。随之美国也作出了积极的响应，美国工业纳米公司宣布将组建一个专门从事智能涂料的研发机构。关于高强韧材料，近期有报导美国采用纳米陶瓷材料与TiO₂、氟材料、碳纤维等复合制成硬度达9H的高强韧汽车表面涂料。 

在国内，自英国研制出用于监测建筑材料疲劳程度的智能涂料报导以来，引起了我国材料专家们的关注和重视，并纷纷发表我国未来智能涂料的功能发展趋势、设想与建议，目前英国所发明的调温玻璃所存在的技术问题是，由于这种积沉积膜组成是五氧化二钒与氧化钨的复合体，V₂O₅本身为紫色、氧化钨为黄色二者的加合色是棕黄影响外观。 

近几十年来正值我国建筑业的发展高潮期，因此也促进了涂料业的高速发展，由于未来建筑材料的要求不断提升，传统涂料无论在功能上还是性能上或质量上都已逐步满足不了未来建材的需要。《中长期科学技术发展纲要》要求材料的发展方向是环保、健康、绿色。同时为了适应城市生态，人居环境和绿色建筑的发展需要，建筑材料也要向节能、环保和绿色方向发展。自然未来建筑涂料的发展方向是多功能，高性能和智能化方向发展，或者说未来涂料将是多功能集成化的协同体。未来几十年间涂料行业将是智能涂料发展天地，它将逐步取代传统涂料。近年来纳米技术与纳米材料的发展为智能材料的发展奠定了基础，拓宽了思路，未来材料科学领域里的发展方向是智能材料即多功能集成化的协同体。 

纳米界面智能涂层材料并非当前人们概念当中那种狭义传统涂料，而是有着更广泛的应用领域以及更大的市场容量，我国“十一五”规划中明确指出大力发展节能环保型新材料。据最近消息世界涂料巨头已瞄准了中国2万亿美元的节能涂料市场，足见诱惑力之大。目前我国已经是居美国之后的第二大涂料市场，2005年我国市场值达到73亿美元，从2001 年至2005年增长了92％，预计从2006年至2010年还能增长62％。 

目前由积层膜组成的纳米TiO2光催化自洁玻璃等制品及智能建筑调光玻璃其制备方法有(1)化学气相沉积(CVD)法；(2)物理气相沉积(PVD)法；(3)溶胶—凝胶高温烧结法；(4)夹层复合法等，制备费用高昂，且大面积处理难度大。同时存在许多性能缺陷，如A、光催化作用达不到预期的效果；B、降低透明基质的透光率(10-20％)；C、氟碳类防污自净涂膜耐久性差，不耐磨蚀，同时由于氟碳表面活性剂一般含胺基、酰胺基、季铵基的全氟烷，均是黄色或棕黄色也会影响透光率及感观效果。 

与本发明涂膜技术比较接近的传统制备方法是溶胶—凝胶法工艺，其工艺流程如图1所示。 

一、传统溶胶—凝胶法工艺的不足之处是： 

1、制备方面的不足之处：1)制备工艺复杂；2)能耗高；3)投资费用高；4)产品生产成本高。 

2、成膜及施工方面，由于受高温成膜工艺的限制，难以大面积现场施工，致使使用范围有限。 

3、上述制备工艺制的溶胶预聚体为网络分子结构的凝胶态，粒度分布范围比较宽。 

二、由于组成结构单一而造成的产品特性上的不足之处有： 

1、功能单一：2、功能特性达不到预期的效果；3、在透明基质上使用降低透光率等。 

本发明是根据建筑材料的发展趋势以及现有技术存在的问题，提出了一种制备功能集成化的智能涂膜材料及其制备方法，即通过溶胶一步法，制备低粘度可常温喷涂固化成膜的多组份结构共缩合纳米溶胶材料。该涂膜材料集光催化感知、自清洁、空气净化，热屏蔽及自然调温于一体，市场前景广阔，制备成本低。 

本发明的智能涂膜，是由多组份醇溶性金属盐及其配位络合物(如金属盐M(OR)n、硝酸盐、氯化物、乙酰丙酮的配位络合物)为基本原料(即前躯体)制成的多金属氧化物。其组成与含量如下：