[发明专利]锑掺杂纳米二氧化锡不饱和聚酯树脂隔热涂膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料的制备领域，特别涉及一种锑掺杂纳米二氧化锡隔热涂膜及其制备方法。

背景技术

锑掺杂纳米二氧化锡(ATO)为一种n-型半导体，在太阳能电池、微波反射膜、薄膜电阻气敏元件、节能膜、电热转换薄膜、存储设备、透明电极、平板液晶显示器、电容器、光发射二极管等领域得到广泛的应用。其制备方法有气相法、固相法和液相法三种。溶胶-凝胶法是液相法里的一种，利用此方法可制得原子级均匀混合的氧化物复合材料。材料具有颗粒尺寸均一、可控，比表面积大，活性好，产品组成均匀，纯度高，热处理温度低，反应过程易于控制等优点。

锑掺杂纳米二氧化锡隔热涂膜的制备通常采用物理搅拌分散的方法，及将制得的粉体ATO经过一定的处理后与基体树脂材料进行物理混合搅拌，最后交联固化涂膜。此种方法是利用的物理搅拌，异相混合过程，难以达到分散均匀的要求，分散在树脂中的ATO粒子会由于自身重力作用产生沉降，存放一段时间后其粒子均匀度下降，使得制品在存放和使用中存在缺陷。

发明内容

为了解决现有技术中锑掺杂纳米二氧化锡隔热涂膜存在的分散不均匀，不易稳定存放的缺点，本发明提供了一种锑掺杂纳米二氧化锡不饱和聚酯树脂隔热涂膜及其制备方法。

本发明的技术方案为一种锑掺杂纳米二氧化锡不饱和聚酯树脂隔热涂膜，所用的锑掺杂纳米二氧化锡不饱和聚酯树脂的分子结构式为：

其中M为金属离子锑Sb和或锡Sn，n为100-10000。金属离子上的功能基团与树脂上的功能基团彼此间发生化学反应，使得整个树脂体系变为一网络状结构体。从而使得吸收红外光的锑掺杂纳米ATO粒子稳定存在于树脂体系中，不会由于物理原因产生相分离。最终产品具有透明隔热的优良效果。

上述的锑掺杂纳米二氧化锡不饱和聚酯树脂隔热涂膜的制备方法是通过以下步骤制得：

A利用溶胶-凝胶法制备锑掺杂纳米二氧化锡ATO溶胶；

B合成不饱和聚酯树脂预聚体；

C制备锑掺杂纳米二氧化锡不饱和聚酯树脂：将步骤A制得的ATO溶胶加入到步骤B制得的不饱和聚酯树脂预聚体中，继续加热，保持反应温度在80～100℃，直到乙醇完全蒸馏出去，再加入聚合单体丙二醇、乙二醇、顺丁烯二酸酐和邻苯二甲酸酐，用量为步骤B中加入的各单体物质的量的1/10-1/20，反应1.5～2.0h后冷却；

反应方程式为：

D制备锑掺杂纳米二氧化锡不饱和聚酯树脂隔热涂膜：取步骤C制得的树脂，加入环烷酸钴稀释液和过氧化物引发剂，搅拌后，把涂料涂覆于洁净干燥的玻璃板和载玻片上，静置于室内，待其固化成膜。

所述的锑掺杂纳米二氧化锡不饱和聚酯树脂隔热涂膜的制备方法中步骤A利用溶胶-凝胶法制备锑掺杂纳米二氧化锡ATO溶胶是按摩尔百分比Sb/(Sn+Sb)为2％～8％，将SnCl₄·5H₂O和SbCl₃分别溶于乙醇中，制成2～5mol/l的乙醇溶液，待完全溶解后混合置于三口烧瓶中加热搅拌，按摩尔比乙酰丙酮/Sn＝2～5加入乙酰丙酮，保持温度75℃～80℃回流，回流反应4～6小时后，取上面清液用氨水滴加控制pH值在1～10，保持温度40～50℃，成胶状液体后继续加热搅拌1.5～2.5小时后，静置待溶胶稳定后，蒸馏水洗涤至无Cl-，得到掺Sb的SnO₂溶胶；

所述的锑掺杂纳米二氧化锡不饱和聚酯树脂隔热涂膜的制备方法中步骤B合成不饱和聚酯树脂预聚体是用氮气将三颈瓶吹净后，加入等摩尔比的单体丙二醇、乙二醇、顺丁烯二酸酐和邻苯二甲酸酐，控制氮气流量为液面下2个泡/s，并搅拌加热，温度为160℃～190℃，反应中每半小时测定一次酸值测定转化率，待转化率达到60％-65％时，将水分蒸馏出反应体系，继续反应至转化率达到70％-80％时，增大惰性气体流量至4～6个泡/s，同时升高反应物温度持续反应至转化率达到90％-95％时，使树脂冷却，待用；

反应方程式为：

其中酸值的测定：

该反应进程通过酸值-时间曲线来控制。酸值的测定实际上是测定反应混合物中游离酸和分子终端剩余的羧基数量。反应进行越完全，随大分子链的形成，终端羧基量减少，酸值下降。其测定方法为：取几克树脂溶解于溶剂中，溶剂可用丙酮、苯乙烯或其混合物，再用0.1mol/L的KOH酒精液滴定，使终端羧基中和，溶液达到中性，即当用酚酞指示剂时，试样变粉红色时，然后可计算得每克树脂需用KOH的质量(mg)，即为酸值。计算式为：