[发明专利]一种用于高分子聚合物的红外线阻隔剂

说明书

技术领域：

本发明属于阻隔红外线幅射技术领域，特别涉及能吸收和反射红外线幅射的氧化物或碳化物等纳米粒子(粒径10--100nm)或/和亚微米微粒子(粒径100nm--15μm)。所述粒子经表面包覆处理，能均匀地分散到高分子聚合物中或分散到以成膜高分子聚合物为载体所制成的涂层材料中，形成稳定的功能型纳米或/和亚微米粒子—高分子聚合物复合结构。

技术背景：

众所周知，物质的分子、原子都在不停的运动，其运动状态也在不停地周期性变化，在变化中不断地向外幅射能量，这就是物质的热幅射现象。热幅射现象大多是通过红外线幅射来体现的。红外线幅射的强度及光谱成份取决于幅射体的绝对温度。在绝对零度以上的任何物体都要产生红外线幅射，不管是白昼或夜晚，无论高山大海、森林湖泊或者在陆地、空中、水面移动的装置都不停放射出我们肉眼看不见的红外线。就连大地也是一个巨大的黑体，即使在夜间也会以2.5--25μm波长的红外线幅射形式向外散发能量。

研究表明，红外线幅射与我们遇到的各种幅射，如γ射线、X射线、紫外线、可见光、微波、无线电波一样都是以电磁波的形式向外幅射；红外线也和可见光一样具有粒子性，即它以光量子的形式对外发射和被吸收；同时还具有与可见光其他相似的特征如反射、衍射、折射、干涉、偏振。但是与可见光相比红外线具有更强的热效应和穿透能力。

随着科学技术的不断发展，目前研究和利用红外线幅射的技术已经成为现代高科技领域的一个重要分枝。研究阻隔红外线幅射材料的技术，特别是研究用于高分子聚合物的红外线阻隔剂，可广泛应用于薄膜状(δ≤0.2mm)高分子聚合物材料，对军事隐身技术领域以及民用节能技术领域都有重要意义。

由于红外线处于1μm--25μm电磁波段，具有较强的热效应和穿透能力，对用于高分子聚合物薄膜的红外线阻隔剂研究难度较大。到目前为止还未见到国内较为完整地用于薄膜状高分子聚合物的红外线阻隔剂在研究方面已取得重大进展的报道。

发明内容：

本发明的目的是：利用纳米和亚微米微粒子材料所显示出来的特殊纳米和亚微米微粒子物理特性，采用独特的微粒子表面包覆方法来制备红外线阻隔剂。并使其所述阻隔剂具有制备使用方便，材料成本相对低廉的特点。

本发明的目的是这样来实现的：

所述红外线阻隔剂由粒径为10--100nm的纳米级和/或粒径为100nm--15μm的亚微米级氧化物或碳化物等微粒子所混合组成，可制备成粉状和粒状两种形态的红外线阻隔剂。

前述微粒子表面包覆有粒子重量0.2--2％的偶联剂；所述偶联剂是：钛酸脂偶联剂，硅烷偶联剂、铝酸脂偶联剂、非离子型表面活性剂中的1--2种。

包覆有偶联剂的微粒子表面还包覆有粒子重量的3--12％的分散剂；所述分散剂是：乙烯-丙烯酸共聚物、聚乙烯蜡、硬脂酸或硬脂酸金属皂中的1--2种。

本发明首先选择具有较强吸收和反射红外线幅射功能，又具有纳米和亚微米的微小空间尺度，能较好地与高分子结构材料复合成膜的微粒子。经过查阅有关资料和小样试验，Fe₂O₃、SiO₂、SiC、Si₃N₄、TiO₂、Al₂O₃、CaCO₃、云母、石墨、金属等物质的纳米或亚微米微粒子，均具有吸收和反射某些红外线光波段的功能。

从我们所作的小样试验发现，事实上很难有一种单独的微粒子材料在整个红外线光波段(1μm--25μm)都具有较好的吸收和反射性能。试验表明，在前述的微粒子中选择2--8种微粒子经混合后成为常用型红外线阻隔剂(其中SiO₂、Fe₂O₃、云母微粒子是必选粒子)。能比较理想地对整个红外线波段吸收和反射，而且也容易与高分子聚合物复合成膜。在聚合物需进行多次不同功能层作业时，如油漆、乳胶漆类涂料需要分底层和面层作业时，Fe₂O₃、云母、石墨等带有较深颜色的微粒子只能加到底层涂料中。故每次选择1--4种前述微粒子混合后组成分类使用型的红外线阻隔剂，前述微粒子可组成2--3种分类使用型的红外线阻隔剂。

粉状和粒状两种形态的红外线阻隔剂，在高分子聚合物或以成膜高分子聚合物为载体所制成的涂层材料中的添加量，为高分子聚合物重量的5--25％；

微粒子具有对红外线吸收和反射功能的机理是这样的：