纳米透明隔热涂料的研制及其综合节能评估

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1、中图分类号：O69单位代码：11414学号：2014316025题目纳米透明隔热涂料的研制及其综合节能评估学科专业化学工程与技术研究方向新能源化工博士生徐兴雨指导教师汪树军教授二○一七年九月PreparationandoverallenergyperformanceassessmentofnanoscaletransparentthermalinsulationcoatingsDissertationsubmittedtoChinaUniversityofPetroleum,Beijinginpartialfulfillme

2、ntoftherequirementsforthedegreeofDoctorofEngineering(OrDoctorofNaturalScience)ByXuXingyu（ChemicalEngineeringandTechnology）DissertationSupervisorProf.WangShujunSeptember2017博士学位论文独创性声明郑重声明：本博士学位论文是作者个人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他个人和集体已经发表或撰写的研究成

3、果，也不包含为获得中国石油大学或者其它单位的学位或证书所使用过的材料。对本研究做出贡献的个人和集体，均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作者和导师完全意识到本声明产生的法律后果并承担相应责任。作者签名：日期：导师签名：日期：博士学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解中国石油大学（北京）学位论文版权使用的有关规定，使用方式包括但不限于：学校有权保留并向有关部门和机构送交学位论文的复印件和电子版；允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论

4、文；可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索。本学位论文作者如需公开出版学位论文的部分或全部内容，必须征得导师书面同意，且须以中国石油大学（北京）为第一署名单位。作者签名：日期：导师签名：日期：-I-摘要摘要透明隔热涂料是一种吸收屏蔽近红外光、紫外光的一种新型涂料，能够为建筑窗户、玻璃幕墙等建筑玻璃结构增加隔热效果，达到节能减耗的目的，具有重要意义。纳米氧化锡锑（ATO）纳米颗粒是目前制备透明隔热涂料的主流功能材料，但ATO纳米颗粒在780nm到1300nm波长范围内的红外屏蔽效果并不理想。为了达到理想的红外吸

5、收屏蔽性能，同时保持高可见光透过率，本实验结合ATO和铯钨青铜（Cs0.33WO3）两种纳米功能材料制备了ATO/Cs0.33WO3宽波段双组分透明隔热涂料，使涂料具备良好的隔热性能。论文的主要实验内容如下：1溶剂热反应合成纳米ATO颗粒，并制备了ATO纳米水性分散液。研究探索了掺杂量、反应时间、反应温度等制备工艺对ATO形貌及光学性能的影响，在反应温度160℃、反应时间12h和10%锑搀杂量条件下制备得到的ATO表现出较高可见光透过率和近红外吸收率。研究探索了分散剂种类、pH值和分散方式等分散工艺对ATO纳米水性分散液稳定

6、性的影响，以硅烷偶联剂SIM6942.72为分散剂，分散剂添加量为5%，pH值为9，球磨分散6h得到的ATO水性分散液体系稳定。2溶剂热反应合成纳米Cs0.33WO3颗粒，并制备了Cs0.33WO3纳米水性分散液。研究探索了乙酸添加量、反应时间、反应温度等制备工艺对合成Cs0.33WO3形貌及光学性能的影响，在反应温度220℃、反应时间12h和20vol.%乙酸添加量的条件下制备得到的Cs0.33WO3表现出较高可见光透过率和近红外吸收率。研究探索了分散剂种类、分散方式等分散工艺对Cs0.33WO3纳米水性分散液稳定性的影响

7、，以SN5040为分散剂，分散剂添加量为5%，球磨分散6h得到的Cs0.33WO3水性分散液体系稳定。3结合ATO、Cs0.33WO3两种纳米功能颗粒，通过可控溶剂热合成法分别制备了ATO和Cs0.33WO3纳米颗粒并进行分散，以水性聚氨酯（WPU）为成膜剂，制备得到了在可见光高透过、近红外屏蔽效果优于ATO和Cs0.33WO3的宽波段双组分透明隔热（WTNS）涂料。涂料体系稳定且铅笔硬度达到3H，附着力达到1级，成膜表面光滑平整，耐水性好。涂料中ATO和Cs0.33WO3总质量分数为20wt.%，最佳ATO/Cs0.33W

8、O3比例为1:1，最终制备的WTNS涂膜玻璃样品的可见光透过率为70.6%，近红外光透过率为9.1%，隔热效果良好。4实验自制热箱并进行隔热性能测试，结果表明，WTNS涂膜玻璃降温效果显著，和普通玻璃相比热箱温度差最大达到8.9°C。实验用EnergyPlus软件模拟分析-II-摘要了WT