[发明专利]核-壳结构双功能纳米颗粒液相透明分散体及其制备方法

说明书

本发明公开了核‑壳结构双功能纳米颗粒液相透明分散体，包括核‑壳结构双功能纳米颗粒、表面改性剂和液相介质；其中核‑壳结构双功能纳米颗粒包括具有紫外线屏蔽功能的金属氧化物内核和覆盖在金属氧化物内核外具有红外线阻隔功能的掺杂氧化物外壳；所述核‑壳结构双功能纳米颗粒均匀地分散在含有表面改性剂的液相介质中。还公开了上述分散体的制备方法；本发明的分散体可见光透过率高，具有紫外线屏蔽作用，同时具有阻隔红外线功能；且具有良好的稳定性和透明性。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，尤其涉及一种核-壳结构双功能纳米颗粒液相透明分散体及其制备方法。

背景技术

太阳光由紫外线(200nm-380nm)，可见光(380nm-760nm)和红外线(760nm-2500nm)组成。紫外线不仅对人体的皮肤、眼睛及免疫系统造成伤害，也会导致皮具、塑胶等物件的老化褪色，影响物品使用寿命。红外线是热量的主要来源，它极大地增加了室内空调和负荷，消耗大量的能量。因此，需要对红外线和紫外线进行阻隔，阻隔率越高越好，也就是透过率越低越好。

众所周知，许多金属氧化物具备优异的紫外线屏蔽或红外线阻隔功能，因而成为当前的研究热点。其中，紫外线屏蔽材料主要包括氧化铈、氧化锌、氧化钛、氧化铁、氧化铝等金属氧化物；红外线阻隔材料主要包括钨青铜类化合物、氧化铟锡(简称：ITO)、氧化锡锑(简称：ATO)等。一般来说，上述无机紫外线屏蔽材料的纳米粒子与有机聚合物复合后能够得到具有紫外线屏蔽功能的有机无机纳米复合材料；而红外线阻隔材料的纳米粒子与有机聚合物复合后能够得到具有红外线阻隔功能的有机无机纳米复合材料。上述复合材料在紫外线屏蔽或红外线阻隔透明器件或材料领域具有广阔的应用前景。为了保证复合材料的高透明特性，要求无机纳米粒子具有足够小的粒径，而且在有机聚合物中具有很好的分散性。然而，纳米颗粒的表面能很大，处于高度的热力学不稳定状态，颗粒之间易团聚，将其添加到透明有机体系中，容易导致材料透明度明显下降，不能发挥其纳米功效。为了解决纳米颗粒在应用过程中的分散难题，最为有效的方法之一就是制备透明性良好、均匀稳定的纳米颗粒液相透明分散体。与传统的纳米粉体相比，分散体中的纳米颗粒在液相介质中存在更多的相互作用力，使其保持均一规则的形貌和尺寸，并能稳定地分散，有利于在后续的应用中降低纳米颗粒团聚的可能性，从而提高纳米颗粒的利用价值，制备出性能更加优异的材料。

中国专利CN103881136B公开了一种全波段吸收紫外线的高透明掺杂金属氧化物分散体及制备方法，该分散体通过溶剂热法制备，可以完全阻隔100-400nm波段的紫外线；中国专利CN105457572A公开了一种二氧化硅包覆金属掺杂氧化锡材料及其分散体，制备的颗粒具有较强的红外线阻隔率和分散性，分散体具有良好的稳定性和一定的透明性。目前，已经报道的许多金属氧化物纳米分散体仅具有紫外线屏蔽或者红外线阻隔功能，功能单一。为了满足实际应用的要求，需要不同功能的纳米分散体混合使用，在此过程中可能会造成颗粒的团聚，并且多种分散体的制备过程中会消耗更多的表面改性剂，增加成本。因此，在具有可见光透过率高的基础上，制备具有紫外线屏蔽作用，又同时具有阻隔红外线功能的纳米分散体成为一个重要的亟待解决的课题。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种核-壳结构双功能纳米颗粒液相透明分散体。该分散体可见光透过率高，具有紫外线屏蔽作用，同时具有阻隔红外线功能；且分散体具有良好的稳定性和透明性。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种核-壳结构双功能纳米颗粒液相透明分散体的制备方法。

为解决上述第一个问题，本发明采用如下的技术方案：

本发明一种核-壳结构双功能纳米颗粒液相透明分散体，包括核-壳结构双功能纳米颗粒、表面改性剂和液相介质；其中核-壳结构双功能纳米颗粒包括具有紫外线屏蔽功能的金属氧化物内核和覆盖在金属氧化物内核外具有红外线阻隔功能的掺杂氧化物外壳；所述核-壳结构双功能纳米颗粒均匀地分散在含有表面改性剂的液相介质中。