[发明专利]一种ATO纳米粒子包裹的硅酸盐粉体及其应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米功能涂料技术领域，具体涉及一种环境友好型隔热保温涂料用纳米无机复合材料及其制备方法。

背景技术

当前，建筑物度大部分均为混凝土砖墙结构，对光的吸收范围宽、储热量大、散热缓慢。在夏天，建筑物周围持续高温，导致建筑物内持续高温，空调负荷剧增，消耗更多的一次资源。建筑物顶部和外墙的防水问题、耐污染、耐老化问题也是住户关注的问题。而当前主要采用低导热系数的隔热材料，通过降低热传导速度来降低屋内温度。这类材料使用要求及成本高、费材料、隔热、防污或防水效果也不理想。专利CN1563231A公开了纳米锑掺杂的二氧化锡(antimony doped tin oxide,简称ATO)和ITO等组成的涂料，附着力强、透明、能屏蔽红外线隔热；专利CN103351757A使用FZO和AZO等功能粒子，其对红外光阻隔率只有60％、可见光透过率为70％；刘成楼的纳米ATO透明隔热涂料，以纳米级粉体填充、并以ATO有机硅乳液改性丙烯酸树脂成膜，应用于玻璃隔热。但这些隔热涂料往往都具有较高的红外阻隔率和可见光透过率，表面硬度较差，严重影响了其实际应用效果。因此在不影响隔热涂料光学性能的前提下、充分提高其硬度使其耐刮，已成为新型隔热保温材料的关键。专利CN200410048047.1通过加入空心陶瓷来降低导热效率，使用了对环境有害的二甲苯溶剂；专利CN03147361.X以高岭土作为填料提高其硬度，其隔热效率较差。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种防水、阻燃、稳定性良好的ATO纳米复合无机材料，其可以用于制备性能优异的防水隔热保温涂料。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案予以实现的。

本发明提供了一种ATO纳米粒子包裹的硅酸盐粉体，以重量百分比计，包括：90～99％硅酸盐底物，1～10％ATO纳米粒子，所述硅酸盐底物为高炉渣、云母、粘土中一种或数种；

该硅酸盐粉体是通过以下步骤予以制备的：

(1)对底物进行表面改性：粉磨硅酸盐底物至1～20μm颗粒粉体，取10份底物，置于5～20份去离子水和200～300份乙醇混合溶剂中，超声5～25min，再加入1～4份硅氧烷，在室温下搅拌25～50min，反应体系在4000rpm下离心3～10min，再用乙醇清洗离心固体，重复4次得固体在60℃下干燥1～2h，得表面改性底物；

(2)制备ATO纳米粒子：Sn⁴⁺离子溶液，掺杂Sb⁵⁺离子浓度1～15mol％，加入与金属离子等物质的量的烷基羟胺或氨水、和30wt％过氧化氢的水溶液，加入去离子水，控制溶液过氧化氢浓度在10～20wt％，简单震荡即得澄清的纳米粒子溶液；

(3)纳米粒子对底物进行包裹：取1份步骤(1)得到的表面改性底物，以其为基准，加入1～10wt％步骤(2)制备出的纳米粒子溶液，得悬浮液，震荡、超声5～30min；加入一定量的乙醇中，控制包裹乳液pH值在11～12，在室温下搅拌反应5～8min，真空抽滤并干燥50～70℃，得纳米粒子包裹物，于550～650℃烧结1～3h(除去底物表面的有机修饰物)，研磨得目标产物：ATO纳米粒子包裹的硅酸盐粉体。

进一步的，所述步骤(1)中的硅氧烷可以是3-氨基丙基-三甲氧基硅烷((3-Aminopropyl)trimethoxysilane，简称APTMS)、(3-巯丙基)三甲氧基硅烷((3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane，简称MPTMS)以及3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷((3-Glycidoxypropyl)methyldiethoxysilane，简称GPTMS)中的一种或数种。

上述ATO纳米粒子包裹的硅酸盐粉体可以应用在防水阻燃隔热涂料中。

本发明的科学原理：