[发明专利]一种隔热保温型聚乙二醇基聚氨酯/掺钨二氧化钒复合相变涂层及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种隔热保温型聚乙二醇基聚氨酯/掺钨二氧化钒复合相变涂层及其制备方法和应用，属于有机无机复合材料领域。首先，以五氧化二钒为钒源，钨酸为钨源，通过水热法制备具有相变功能的掺钨二氧化钒；然后以具有相变功能的聚乙二醇1000为软段，掺钨二氧化钒替代部分扩链剂制备聚乙二醇基聚氨酯/掺钨二氧化钒复合乳液；最后，将聚乙二醇基聚氨酯/掺钨二氧化钒复合乳液喷涂于基材表面，获得聚乙二醇基聚氨酯/掺钨二氧化钒复合相变涂层。与纯聚氨酯涂层相比，本发明将有机相变材料聚乙二醇1000与无机相变材料掺钨二氧化钒的相变性质相结合，通过协同作用提高了聚氨酯涂层的隔热保温性能。

技术领域

本发明属于有机无机复合材料技术领域，具体涉及一种隔热保温型聚乙二醇基聚氨酯/掺钨二氧化钒复合相变涂层及其制备方法和应用。

背景技术

“热舒适”是人体对热环境表示满意的心理状态。如果热舒适度不能达到正常范围，可能会造成工业劳动生产率下降，甚至会带来生命危险。因此，“隔热保温”材料的研究对于提升产品的附加值，减少能耗等具有重要意义。聚氨酯乳液具有强度高、成膜性好等优点，在众多涂料中具有广泛的应用前景。聚乙二醇1000作为一种有机固-液相变材料，能够共价键结合到聚氨酯主链上发生化学交联获得固-固相变材料。这不仅解决了聚乙二醇的泄露问题，而且还可利用聚乙二醇1000接近人体温度的相变温度更快地吸收或释放热量。

二氧化钒是一种无机相变材料，其相变温度为68℃。在68℃以下表现出高红外光透过性，68℃以上则突变为低红外光透过性。其优异的热致光响应在建筑涂料、穿戴织物、红外伪装和记忆材料等领域得到了广泛关注。由于二氧化钒相变温度较高，故一定程度上限制了其在人体温度范围内的应用。通过掺杂钨离子可以降低二氧化钒的相变温度，从而扩展其应用领域。

现阶段，聚氨酯涂层自身不具有相变性质，因此导致其隔热保温性能有所欠缺。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种隔热保温型聚乙二醇基聚氨酯/掺钨二氧化钒复合相变涂层及其制备方法和应用，以解决聚氨酯涂层自身不具有相变性质，导致其隔热保温性能有所欠缺的问题，从而使聚氨酯涂层具有更加优良的隔热保温性能。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种隔热保温型聚乙二醇基聚氨酯/掺钨二氧化钒复合相变涂层的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将五氧化二钒和还原剂溶于去离子水中，加入钨酸和改性剂，得到混合溶液，将混合溶液加热搅拌，搅拌完成后进行水热反应，离心、洗涤、干燥后得到B相蓝黑色掺钨二氧化钒；最后，在氩气氛围下退火，得到M相掺钨二氧化钒；

步骤2，向反应容器中加入干燥后的聚乙二醇1000和聚四氢呋喃，升温至50℃搅拌均匀，随后，将异氟尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡滴加至容器中，反应30min后升温至75～85℃并保温反应1.5～3h，然后降温至70℃，加入掺钨二氧化钒、2,2-二羟甲基丙酸和1,4-丁二醇，保温反应2h；最后，降温至50℃，加入三乙胺调节体系pH值为7.0，再降温至30℃，在搅拌条件下加去离子水乳化，得到聚乙二醇基聚氨酯/掺钨二氧化钒复合乳液；

步骤3，将聚乙二醇基聚氨酯/掺钨二氧化钒复合乳液喷涂于基材表面，固化干燥，室温放置，获得聚乙二醇基聚氨酯/掺钨二氧化钒复合相变涂层。

优选地，步骤1中，在20～80℃下加热磁力搅拌2h；水热反应温度为180～240℃，时间为12～60h；沉淀用水和乙醇洗涤3～5次；退火温度为500～600℃，时间为2～3h。

优选地，步骤1中，所述五氧化二钒、还原剂、钨酸、改性剂和去离子水的质量比为1.0：(1.23～1.75)：(0.04～0.45)：(0.36～0.62)：250。