隔热性材料的设计与性能研究-应用化学专业论文.docx

河北工业大学硕士学位论文 河北工业大学硕士学位论文 i i 隔热性材料的设计与性能研究 摘 要 随着社会对节能和环保问题的日益关注，人们对建筑物、汽车等场所提出了更高的隔 热要求。纳米氧化锡锑（ATO）具有良好的可见光透过性和红外阻隔性，是一种很好的透 明隔热材料。将纳米 ATO 分散液加入到树脂中制成透明隔热材料，这种方法能有效解决玻 璃隔热的问题，并且工艺简单，成本较低，具有很好的应用价值。 本文首先研究了成膜剂水性聚氨酯（WPU）的制备，采用异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、 聚醚 220 和二羟甲基丙酸（DMPA）等原料通过丙酮法合成 WPU。研究了工艺条件、DMPA 用量和乙二胺（EDA）用量对乳液稳定性及涂膜硬度、附着力和吸水率的影响。结果表明， 反应温度为 80 ℃，DMPA 与 EDA 用量分别为 3.5%和 1%时，制得的水性聚氨酯性能稳定， 其涂膜吸水率为 18.5%，硬度为 B。 研究了交联单体、KH550、环氧丙烯酸酯和异氰酸酯固化剂对水性聚氨酯乳液及涂膜 性能的影响。详细讨论了异氰酸酯固化剂改性水性聚氨酯中 DMPA 用量、山梨醇聚醚用量 和 NCO/OH 摩尔比对涂膜硬度、附着力和吸水率的影响。结果表明，DMPA 用量为 5%、 山梨醇聚醚用量为 25%、固化 NCO / OH 摩尔比 1.2 时制得的 WPU 涂膜硬度达 2H、吸水 率为 15%，附着力为 1 级。 本文采用水性聚氨酯与纳米 ATO 分散液制得 ATO/WPU 复合隔热材料。分析了 ATO 用量对涂膜隔热效果和透射光谱的影响。涂膜透射光谱分析结果表明，当隔热材料中 ATO 用量为 6.0%时，该隔热材料具有良好的光谱选择性。可见光区平均透过率达 64.5%，红外 区平均透过率仅 33.5%. 涂膜的隔热效果表明，在红外灯照射下，涂有隔热材料的玻璃与 空白玻璃隔热盒内温差可达 9.0℃。 关键词：水性聚氨酯，隔热材料，ATO 分散液，透射光谱，隔热效果，涂膜硬度 隔热性材料的设计与性能研究 DESIGN AND PROPERTIES OF HEAT-INSULATING MATERIALS ABSTRACT As the society pays more and more attention to problems of energy resources and environments, buildings, cars and so on require much more insulating properties. Showing high transparency in visible light and effective infrared insulating properties, nano-metered tin antimony oxide (ATO) is a good transparent and heat-insulating material. The preparation of transparent and heat-insulating materials from nano-ATO can effectively improve the heat-insulating of glasses, and it is simple and low in cost. So this kind of material has extremely important application value. The synthesis of waterborne polyurethane was studied in this paper firstly. Waterborne polyurethane was synthesized with isophorone di-isocyanate(IPDI), polypropylene glycol (PPG220), 2,2-bis-(hydroxylmethyl) propionicacid(DMPA), etc by acetone process. The effects of reaction conditions, DMPA content and EDA content on emulsion stability, hardness, adhesion and water absorption of the coating film were discussed. The results showed that when the reaction temperature was 80 ℃, DMPA content was 3.5%