[发明专利]铁/氮掺杂钛酸镧基红外复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于红外复合材料技术领域，特别是一种环境友好、价格低廉、隔热性能好的铁/氮掺杂钛酸镧基红外复合材料及其制备方法。

背景技术

太阳辐射能量的98%都处在0.15～3μm波段内（包括紫外、可见光波段和近红外波段），其中可见光波段（400nm-700nm）和近红外波段(700-2500nm)总辐射能量之和占太阳总辐射能量的95%左右。如果能够将可见光和近红外光反射就能够使太阳照射下的物体变得凉爽，以节约能源。

目前，国内外研究学者和机构已经对具有反射性能的材料开展了很多研究，特别是在近红外波段的反射性能研究。真田和俊研究了红外线反射性能在实际中的应用，其采用的黑色颜料、涂料和树脂组合物的近红外反射性能可以达到65%左右（真田和俊，红外线反射用黑色颜料、涂料和树脂组合物，中华人民共和国国家知识产权局，2008年）。马丁-扬森等研究了三种晶体结构的氧化物-氮化物基着色颜料，扩宽了着色颜料的色谱宽度并增强了颜色强度（CN95108649-氧化物-氮化物基着色颜料及其制备和用途.1995年）。很多研究机构也迫切地在寻找无毒、高性能的红外复合材料的制备工艺和优化条件，以取代传统的有毒低性能材料，从而适应社会对环境保护和产品性能的要求。

然而，上述反射材料制备方法普遍存在制备温度高、反应时间长、原料来源困难、应用不广泛等问题。同时，作为红外复合材料时，没有对其隔热性能进行深入研究。

总之，现在技术存在的问题是：红外反射材料隔热性能不好、环境不友好，成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁/氮掺杂钛酸镧基红外复合材料，隔热性能好，环境友好，成本低廉。

本发明的另一目的在于提供一种铁/氮掺杂钛酸镧基红外复合材料的制备方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种铁/氮掺杂钛酸镧基红外复合材料，其组成及重量百分含量为：

成膜材料，57～67；

砖红色红外填料，24～29；

溶剂，8～13；

消泡剂，0.5；

增稠剂，0.5；

其中，所述砖红色红外填料为La_1-xFe_xTi(O,N)₃的粉末，式中，x=0、0.1、0.3、0.5、0.7、1.0。

优选地，所述成膜材料为醇酸清漆。

优选地，所述溶剂为松香水。

优选地，所述消泡剂为DC-65有机硅消泡剂。

优选地，所述增稠剂为羧甲基纤维素钠。

实现本发明另一目的的技术解决方案为：

一种铁/氮掺杂钛酸镧基红外复合材料及其制备方法，包括如下步骤：

（10）制备砖红色红外填料：将砖红色红外填料的原料混合、水浴加热、预处理、干燥、煅烧、氨解，得到砖红色红外填料粉末，待用；

（20）混料：按配比先将成膜材料、溶剂、消泡剂及增稠剂混合搅拌均匀，再加入砖红色红外填料研磨均匀使其充分分散，得到红外复合材料。

优选地，所述（10）制备砖红色红外填料步骤包括：

（11）原料混合：将钛酸四丁酯溶于乙二醇中，得到乳白色粘稠基液，将六水合硝酸镧和九水合硝酸铁在室温下搅拌溶于上述粘稠基液中，得到反应液；

（12）水浴加热：将所述反应液水浴加热，搅拌同时缓慢加入一水合柠檬酸；

（13）预处理：继续搅拌，以氨水溶液作为中和试剂和反应促进剂，调节反应液PH值，并继续升温，得到粘稠状液体；

（14）干燥：将上述粘稠状液体放入烘箱中干燥，得到干凝胶；

（15）煅烧：将干凝胶研磨后放入马弗炉中煅烧，制得前驱体粉末；

（16）氨解：将上述前驱体粉末置于管式炉中，氨解，在氨气气氛下随炉冷却，研磨，得到所述砖红色红外填料粉末。

优选地，所述（11）原料混合及（12）水浴加热步骤中，九水合硝酸铁、六水合硝酸镧、钛酸四丁酯、一水合柠檬酸的重量比为(0～24.24)：（19.50～0）：20.42：75.65。

优选地，所述（12）水浴加热步骤中，加热温度为85℃，加热时间为3h。

优选地，所述（13）预处理步骤中，氨水溶液浓度为1～4mol/L，反应液PH调节至8～9。

优选地，所述（14）干燥步骤中，干燥温度为100～130℃，干燥时间为4～10h。