[发明专利]一种纳米二氧化钒复配型分散剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米二氧化钒复配型分散剂的制备方法，属于浆内加填技术领域。本发明的分散剂按质量百分数计包括：PEO10～13份、焦磷酸钠5～7份、偏六磷酸钠6～8份、改性硅藻土2～5份等。本发明通过合理配方提高对纳米VO₂的分散效果及其稳定性，且改善了纳米VO₂在控温类印刷包装制备的物理性能。超声波分散作用改善了分散剂在粒子表面的分布状态，故而使悬浮液的流变性有了明显改变。本发明制备得到的分散剂可以显著提高颗粒表面带电量，当pH＝11时，所需的分散剂用量为0.8wt％，纳米VO₂悬浮液稳定。本发明分散剂不仅可应用于纳米VO₂的分散，还可应用于其他过渡氧化金属物作为热致变材料中分散问题等领域。

技术领域

本发明涉及一种纳米二氧化钒复配型分散剂的制备方法，属于浆内加填技术领域。

背景技术

纳米材料是指处于纳米尺寸(0.1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10～100个原子紧密排列在一起的尺度，介于微观粒子和宏观物体之间的微小固体颗粒。纳米材料由于其体积效应、表面效应和宏观量子隧道等效应而使其声、光、电、磁、热性能呈现出了新的特性，因而广受科技研究者的关注。纳米材料的特殊性能很大程度上受到颗粒尺寸大小的影响，纳米粒子表面为原子排列，表面比原子数目多，完全不同于体相的层状结构，因为其大量的位错、孪晶、层错等晶体缺陷的存在，产生了大量的不饱和建和悬键，使得纳米颗粒的表面积增大、表面活性增强，容易与其它原子相结合而趋于稳定。原因通常为：分子间力、静电作用、量子隧道效应、较大的表面能和较大的比表面积以及纳米颗粒的水解过程会产生强极性的基团等。这样会影响到纳米VO₂的实际应用效果，要使纳米颗粒分散就要使其之间存在排斥作用能，通常可分为3种处理方法：(1)使用高分子分散剂吸附在纳米颗粒表面，从而形成强化立体保护作用；(2)增大纳米颗粒表面双电层的电位绝对值，以增强纳米颗粒间的静电排斥作用；(3)增强纳米颗粒表面对分散介质的润湿性，改变其界面结构，增大溶剂化膜的强度和厚度，也可以增强溶剂化排斥作用。

分散方法大致可分为两种：(1)物理原理方法：a.机械力法(如：球磨机法等)；b.加入反絮凝剂；c.去水处理和超声分散。(2)化学原理方法：a.表面接枝反应法；b.偶联剂法；c.酯化反应法；d.气相沉积法

纳米VO₂是一种相变金属氧化物，在低温时为半导体态的单斜相，高温时为金属态的四方相，相转变温度约在68℃。随温度的降低，晶体将由四方金红石型结构转变为单斜型结构，同时电阻率发生4～5个数量级的突变，红外区域发生明显的光透过率和反射率的变化。且这种变化是可逆的，并可多次重复。利用纳米VO₂的这种相变性质，将其镀制/涂覆于建筑玻璃表面，夏季可阻隔太阳辐射中占绝大部分的近红外光，降低室内温度、减少制冷能耗；冬季允许近红外太阳光热量透过，维持室内温度、减少采暖能耗，最终获得“冬暖夏凉”式的舒适建筑环境，减少因制冷和采暖而消耗的其他能量。同时，在相变过程中，纳米VO₂对紫外光保持较高吸收，可延缓室内皮制家具等的老化，而可见光区的光学性质变化较小，相变过程不会产生明显视觉差异；通过掺杂等手段，可将纳米VO₂的相变温度调至室温附近，或根据不同地区的气候特点调整至合适温度，因此纳米VO₂智能窗在舒适性和气候适应性上具有明显优势，纳米VO₂已被认为是最有前景的高效节能窗的关键镀膜材料。VO₂还可以在太阳能温控装置、光电开关、热敏电阻、光存储材料、红外遥感接收器、激光致盲防护装置、可变反射镜及非制冷焦平面辐射探测器等方面广泛应用。