[发明专利]一种铝掺杂氧化锌纳米粒子温敏材料涂层、制备方法及其应用

权利要求书

1.一种铝掺杂氧化锌纳米粒子温敏材料涂层的制备方法，其步骤如下：

(一)功能氧化锌纳米粒子的制备

方法1，水热合成法，其步骤如下，

(1)称取0.3～0.5mol的可溶性锌源、摩尔用量为可溶性锌源1～5％的可溶性铝源，混合后加入到3～5L乙二醇或乙醇中溶解，形成溶液A；

(2)称取0.6～0.8mol的NaOH固体，溶于1～2L去离子水中；

(3)将步骤(2)得到的NaOH水溶液加入到步骤(1)得到的溶液A中，混匀；

(4)将步骤(3)得到的混合溶液在150～180℃条件下水热反应5～30小时；

(5)将步骤(4)得到的反应液冷却至室温，离心后所得沉淀用乙醇、去离子水依次清洗3～5次，然后在70～90℃条件下干燥20～30小时，从而得到铝摩尔掺杂量为1～5％的功能氧化锌纳米粒子粉体，粒子直径范围为15～150nm； 方法2，高温焙烧法，其步骤如下，

(1)称取0.03～0.05mol的氧化锌粉末和摩尔用量为氧化锌1～5％的可溶性铝源，加入到5～7L去离子水中，搅拌5～6小时；

(2)将步骤(1)得到反应产物过滤，过滤产物用乙醇、去离子水依次清洗3～5次，烘干后研磨5～10分钟；

(3)将步骤(2)得到的研磨产物于空气、850～950℃条件下煅烧2～10小时，产物随炉冷却至室温，从而得到铝摩尔掺杂量为1～5％的功能氧化锌纳米粒子粉体，粒子直径范围为10～120nm；

(二)涂料的制备，以水性聚氨酯作为分散剂的方法，其步骤如下，

(1)将分散剂水性聚氨酯和前面步骤制备得到的功能氧化锌纳米粒子粉体按质量比3～8∶1的比例混合，在150～600转每分钟条件下搅拌均匀；

(2)在搅拌下，加入pH值调节剂，使溶液的pH＝7.5～9；

(3)搅拌下，向步骤(2)得到的溶液中加入成膜助剂、流平剂、消泡剂以及增稠剂，混合搅拌均匀后得到混合涂料；在该混合涂料中，成膜助剂的质量分数为1～3％，流平剂的质量分数为0.1～0.7％，消泡剂的质量分数为0.05～0.1％，增稠剂的质量分数为0.06～0.1％；

(4)将步骤(3)得到的混合涂料球磨20～30小时，得到所需涂料；

(三)涂层的制备

应用提拉法、旋涂法或线棒涂覆法，在玻璃基体上制备铝掺杂氧化锌纳米粒子温敏材料涂层。

2.如权利要求1所述的一种铝掺杂氧化锌纳米粒子温敏材料涂层的制备方法，其特征在于：步骤(一)方法1中所述的可溶性锌源为六水合硝酸锌、二水合乙酸锌或氯化锌，可溶性铝源为异丙醇铝、氯化铝或硝酸铝；步骤(一)方法2中所述的可溶性铝源为异丙醇铝、氯化铝或硝酸铝。

3.如权利要求1所述的一种铝掺杂氧化锌纳米粒子温敏材料涂层的制备方法，其特征在于：步骤(二)中所述的成膜助剂为二乙二醇乙醚、乙二醇丁醚或丙二醇丁醚醋酸酯，流平剂为摩能化工的1153流平剂，消泡剂为德固赛迪高的Foamex 3062消泡剂，增稠剂为德谦化工的WT-207增稠剂。

4.如权利要求1所述的一种铝掺杂氧化锌纳米粒子温敏材料涂层的制备方法，其特征在于：步骤(二)中所述pH值调节剂是将浓度为7.0×10^-4～9.0×10^-4mol/L的氨水与去离子水按照体积比为1∶1的比例进行稀释后得到。

5.如权利要求1所述的一种铝掺杂氧化锌纳米粒子温敏材料涂层的制备方法，其特征在于：步骤(三)中所述的提拉法是将玻璃基体直接放在涂料中浸没，然后以1～6cm/min的速度将玻璃基体从液体中提拉出来，之后在25～150℃的温度下固化10～50分钟；通过控制不同的提拉速度得到厚度范围为0.5～20μm厚的涂层。

6.如权利要求1所述的一种铝掺杂氧化锌纳米粒子温敏材料涂层的制备方法，其特征在于：步骤(三)中所述的旋涂法是指将涂料滴在玻璃基体上，再使玻璃基体在400～1600转每分钟的转速下高速旋转，涂料在离心力的作用下向周围分散，从而形成薄膜，之后在25～150℃的温度下固化10～50分钟；通过控制不同的转速得到厚度范围为0.2μm～20μm厚的涂层。