[发明专利]一种透明隔热气凝胶涂料的制备方法

说明书

本发明提供了一种透明隔热气凝胶涂料的制备方法，包括以下步骤：（I）TiO2@SiO2双壳空心微球颗粒的制备；（i）制备PS@TiO2核壳球颗粒，以聚苯乙烯（PS）乳胶球为硬模板，通过简单的溶胶‑凝胶反应制备PS@TiO2核壳球颗粒；（ii）制备TiO2@SiO2双壳空心微球颗粒，以PS@TiO2核壳球为硬模板，通过溶胶‑凝胶法制备双壳空心TiO2@SiO2球颗粒。(II)气凝胶浆料的制备；(III)气凝胶隔热涂料的制备。本发明通过优化原料间的协同配合作用，改良了隔热透明气凝胶涂料的性能，增强了可见光透过率，降低红外光和紫外线的透过率，为透明气凝胶涂料的填充物提供了新的选择，为制备新性能的透明气凝胶提供了新思路。

技术领域

本发明涉及材料领域，特别是涉及一种隔热透明气凝胶涂料的制备方法。

背景技术

近些年来，中国的经济高速发展，随之而来的就是各种行业对能源的消耗也越来越大。2018年全国建筑全过程能耗总量为21.47亿吨标准煤当量，占全国能源消费总量比重为46.5%，同年全国建筑全过程碳排放总量为49.3亿吨CO2，占全国碳排放的比重为51.3%。在各类能源消耗中, 建筑物采暖及空调耗能占有相当大的比重, 而通过门窗散失的热量约占整个建筑采暖及空调耗能的50%。通过普通窗户的热损失有60%是经远红外线传递的,因此减小红外辐射比窗户的热传导和对流更重要。

具有隔热透明作用的气凝胶涂料能够有效阻隔太阳光中的红外线和紫外线通过透明玻璃，而不影响可见光的通过性。因此，如果能成功地将隔热透明气凝胶应用于建筑玻璃上，在夏天，其可有效地阻断外界红外线和紫外线进入室内，在冬季其又可以将室内物体所辐射的长波保留在室内，保持室内温度，降低建筑能源的消耗，从而为建筑节能开辟一条新的途径。

目前大部分的基于气凝胶的隔热透明涂料，其主要问题是其可见光透明性不足，红外光透过率过大，为解决这个技术问题，需要对现有透明隔热气凝胶涂料进行改性，以改善对不同波长的光线的选择通过性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种透明隔热气凝胶涂料的制备方法，包括以下步骤。

（I）TiO₂@SiO₂双壳空心微球颗粒的制备。

（i）制备 PS@TiO₂ 核壳球颗粒。

该步骤的概括性过程为：以聚苯乙烯（PS）乳胶球为硬模板，通过简单的溶胶-凝胶反应制备 PS@TiO₂核壳球颗粒。

该步骤的具体操作为：将一定重量比的聚苯乙烯胶乳、氨和第一溶剂添加到三颈烧瓶中，搅拌均匀，得到溶液A。将钛酸四丁酯、三乙醇胺和第二溶剂按一定重量比混合均匀，得到溶液B。将溶液B加入到上述溶液A中，搅拌均匀，得到分散体悬浮液C。将分散体悬浮液C加热至60~90°C、并保持恒温4~7小时，之后冷却至室温，再经由离心方式得到球状颗粒固体。将所述球状颗粒固体用足量清洗剂进行1次或多次洗涤，优选3次。之后，将洗涤后的球状颗粒固体放置于50~80℃的温度下干燥3~15小时；优选地，60°C下干燥12小时；得到PS@TiO₂核壳球颗粒。

（ii）制备TiO₂@SiO₂双壳空心微球颗粒。

该步骤的概括性过程为：以PS@TiO₂核壳球为硬模板，通过溶胶-凝胶法制备双壳空心TiO₂@SiO₂球颗粒。