隔热性材料的设计与性能分析-机械设计及理论专业论文.docx

闸北工业大学硕士学位论文 闸北工业大学硕士学位论文 原创性声明 本人郑重声明:所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究 工作所 取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何 他人创作的、己公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研 究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原 创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名: 专专 日期:列川、兰 、〉名 关于学位论文版权使用授权的说明 本人完全了解河北 工业大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。同意如 下各项内容:按照学校要求提交学位论文的印刷本和电 子版本 ;学校有权保存学 位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论 文:学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务;学校 有权按有关规定向国家有关部 门或者机构送交论文的复印件和电子版;在不以 赢 利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 (保密的学位论文在解密后适用本授权说明〉 者签名: 李雪 导师签名 蜘侬 日期:)。川 .)♂ 日期:J11. J lJ 河北工业大学硕士学位论文 河北工业大学硕士学位论文 第一章 绪论 随着节能和环保要求的不断提高，人们对建筑物和汽车等要求良好采光的场所提出了更高的隔热 要求。由于普通玻璃对太阳光的透过不具有选择性，因此在有充足可见光透过的同时，太阳光谱中红外 光区的大量热量也会随之传递，导致室内温度升高，加大了空调等的负荷，从而造成能源的浪费。针对 门窗玻璃等的能量损耗，人们发明了中空玻璃、隔热贴膜，这些方法都是为了隔绝太阳热辐射，降低温 度。然而这些产品有的隔热效果不佳，有的可见光透过率低或者工艺复杂限制了其应用，因此寻找一种 工艺简单，兼有良好隔热效果的透明隔热材料具有重要的应用价值。 纳米分散技术的发展为透明隔热材料的制备提供了一条新的途径，将具有光谱选择性的纳米颗粒掺 入透明树脂中从而制得透明隔热涂膜。掺杂半导体ATO具有良好的光谱选择性，由纳米ATO作为填料制 得的薄膜在可见光区有较高的透过率，对近红外光有较好的屏蔽效果[1-2]。为适应当前较高的环保要求， 选用水性聚氨酯作为成膜剂。水性聚氨酯结合了溶剂型聚氨酯优良的涂膜性能和水性技术低的VOC排 放成为涂膜研究热点[3-4 ]。本文将纳米ATO分散液与水性聚氨酯复合制成纳米复合隔热材料，得到综合 性能良好并具有光谱选择性的隔热涂层。 §1.1 水性聚氨酯 1.1.1 水性聚氨酯的分类 由于聚氨酯原料和配方的多样性，致使水性聚氨酯品种繁多，可以按多种方法分类，下面简单介绍 几种[5]。 （1）以聚氨酯的原料分类 按低聚物多元醇类型可分为聚醚型、聚酯型及聚烯烃型等，分别指采用聚醚多元醇、聚酯多元醇、 聚丁二烯二醇等作为低聚物多元醇而制成的水性聚氨酯。另外还有聚醚-聚酯，聚醚-聚丁二烯等混合多 元醇型。 以聚氨酯的异氰酸酯原料分，可分为芳香族异氰酸酯型、脂肪族异氰酸酯型、脂环族异氰酸酯型。 按具体原料还可细分，如 TDI 型，HDI 型等。 （2）以外观分类 1 隔热性材料的设计与性能研究 水性聚氨酯按外观可分为聚氨酯乳液、聚氨酯分散液和聚氨酯水溶液。其主要区别如表 1.1 所示。 表 1.1 水性聚氨酯形态分类 Table 1.1 Sorts of waterborne polyurethane’s configuration 名称 水溶液 分散液 乳液 状态 溶解~胶体 分散 分散 外观 透明 半透明乳白 白浊 粒径（μm） 相对分子质量 ＜0.001 1000~10000 0.001~0.1 数千至 20 万 ＞ 0.1 ＞5000 （3） 以亲水性基团的性质分类 根据聚氨酯分子侧链或主链上是否含有离子基团，即是否属离子键聚合物(离聚物)，水性聚氨酯可 分为阴离子型、阳离子型、非离子型。含阴、阳离子的水性聚氨酯又称为离聚物型水性聚氨酯。 ① 阴离子型水性聚氨酚又可细分为磺酸型、羧酸型，以侧链含离子基团的居多。 ② 阳离子型水性聚氨配一般是指主链或侧链上含有铵离子(一般为季铵离子)或锍离子的水性聚氨 酯，绝大多数情况是季铵阳离子。主链含铵离子的水性聚氨酯的制备一般以采用含叔胺基团扩链剂为主， 通过叔胺、仲胺经酸或烷基化试剂的作用，形成亲水的铵离子；还可通过含氨基的聚氨酯与环氧氯丙烷 及酸反应而形成铵离子。 ③ 非离子型水性聚氨酯，即分子中不含离子基团的聚氨酯。非离子型水性聚氨酯的制备方法有： Ⅰ普通聚氨酯预聚体或聚氨酯有机溶液在乳化剂存在下进行高剪切力强制乳化；Ⅱ制成分子中含有非离 子型亲水性链段或亲水性基团(亲水性链段一般是中低分子量聚氧化乙烯，亲水性基团一般是羟