快速、高效、低成本制备ＡＴＯ纳米分散浆液的方法技术

本发明专利技术公开了一种快速、高效、低成本制备ＡＴＯ纳米分散浆液的方法，包括以下步骤：（１）将硅烷偶联剂和ＡＴＯ粉体按照０．００５～０．０２∶１的质量比例依次加入搅拌状态下的水中，得到固含量为１６～５５％的ＡＴＯ粉体悬浮液，并用碱液调节ｐＨ值至９～１１；（２）以锆珠为球磨珠，将步骤（１）所得ＡＴＯ粉体悬浮液放入球磨机中球磨０．５－７．５小时，然后除去球磨珠，得到浆液，迅速用碱液调节ｐＨ值至６～８；（３）将步骤（２）所得浆液在离心机中于１０００～４０００ｒｐｍ的转速条件下离心１０～４０ｍｉｎ，得到ＡＴＯ纳米分散浆液。本发明专利技术制备方法具有快速、省电、高效的特点，所制得的浆液颗粒平均直径在２５～５０ｎｍ，固含量为１５～５０％，分散效果非常好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及了一种制备AT0纳米分散浆液的方法。
技术介绍
建筑节能是我省一直坚持的基本能源利用政策。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。门窗作为房屋建筑中透明和可以开口的围护结构，是冬季 保温和夏季隔热最薄弱的部分。当我们开启空调实施采暖或降温时，从普通单层玻璃窗损 失的能量高达建筑物能耗的50 %，在全面推进建筑节能的今天，在墙体的保温隔热性能得 到极大改善后，做好门窗、尤其是占门窗面积80%的玻璃的保温隔热是实现节能的重中之 重。而在通过普通玻璃的热损失中，有60%是经红外线传递的，因此减小红外辐射比玻璃的 热传导和对流更重要。继隔热玻璃(主要有Low-E玻璃、Sun-E玻璃)和和隔热防爆贴膜之后，透明隔热 涂料成为实现窗户玻璃节能的新产品。其基本原理是利用掺杂在透明树脂中的纳米级分散 的半导体材料对红外光的吸收和反射，阻隔来自太阳光(夏天)和室内取暖设施和人体自 身(冬天)的大部分热辐射。广泛应用于汽车及各类建筑物的玻璃上。不但透光性能好， 而且隔热效果佳，使室内外温差达到3 8°C，不开空调也能达到“冬暖夏凉”的效果。关于玻璃用透明隔热纳米涂料，其主要生产方法是将掺锑二氧化锡AT0、掺铋 二氧化锡BTO(CN101550313)、掺铟二氧化锡ITO(CN1563231)的水或醇介质纳米分散 浆液与水性聚氨酯(CN101186781，CN1903958, CN101538444)或/和水性丙烯酸树脂 (CN101649147, CN101629040, CN101629041, CN101580673, CN101519561)物理掺混或原 位聚合(CN101108946)而成。其中纳米浆液的制备方法主要有原位水热合成、球磨分散 (CN1446862A)、沙磨分散(CN200710021766)、超声波分散等。其中水热合成由于氯离子的存 在和高温处理，导致合成粉体团聚严重。超声波分散效果不佳。沙磨或球磨分散才能获得 稳定纳米分散的浆液。但现有的沙磨工艺(CN200710021766)只能得到固含量很低(只有2 15% )的 浆液。固含量低会导致其与水性透明树脂配合后成膜物质的固含量更低，会带来严重的施 工困难(涂层表干慢，易粘灰尘，淋涂时厚薄不均，这些因素会严重影响玻璃的视觉效果)。 现有的球磨分散工艺(CN1446862A)则不仅耗时(24 48小时)、耗电(砂磨机和球磨机功 率一般4. 5 7. 5kw)、低效(AT0粉体装载量仅为球磨珠体积的1/4至1/6)，而且所得浆液 粒径过大(80 130nm)。
技术实现思路
本专利技术的要解决的问题是克服现有球磨技术生产AT0纳米浆液时存在的耗时、耗 电、低效、所得浆液分散效果(即粒径)不佳等缺陷，提供一种快速、省电、高效地生产分散 效果好的AT0纳米浆液的新方法。本申请专利技术人发现，现有球磨技术生产纳米浆液之所以存在上述缺陷，其原因如3下一是没掌握硅烷偶联剂水解并与金属或非金属氧化物颗粒表面反应的最佳PH值范围 (这一最佳PH值范围是3. 5 4. 5)，使得制备过程耗时、耗电、低效；二是仅靠球磨一步完 成，没采取浆液后处理工艺，使得分散效果欠佳。故本申请为解决技术问题，采用如下技术方案一种制备AT0纳米分散浆液的方法，包括以下步骤(1)将硅烷偶联剂和AT0粉体按照0. 005 0. 02 1的质量比例依次加入搅拌状 态下的水中，得到固含量为16 55%的AT0粉体悬浮液，并用碱液调节pH值至9 11，以 确保球磨过程中体系的PH值处在3. 5 4. 5 ；(2)以锆珠为球磨珠，将步骤(1)所得AT0粉体悬浮液放入球磨机中球磨0. 5-7. 5 小时，然后除去球磨珠，得到浆液，迅速用碱液调节PH值至6 8 ；(3)将步骤(2)所得浆液在离心机中于1000 4000rpm的转速条件下离心10 40min，得到所述的AT0纳米分散浆液。本专利技术得到一种稳定纳米分散的AT0浆液，颗粒平均直径在25 50nm，固含量为 15 50%，可广泛应用于透明隔热涂料、导电涂层等。本专利技术所述的AT0粉体，即掺锑二氧化锡粉体，呈浅蓝色，可使用市售商品，如向 上海沪正纳米有限公司、甘肃文县美迪林纳米材料开发有限公司、山东正元纳米材料工程 有限公司等公司购买，也可根据有关文献如、、以及公开专利如CN1317803A、 CN101597022、CN101468397、CN101428849等介绍的方法如化学共沉淀法、水热合成法、燃烧 合成法等自行制备。本专利技术使用的AT0粉体中锑掺杂量为1 30mol %，优选为8-lOmol %。本专利技术所述的硅烷偶联剂，是指含有易水解的Si-0-R结构的硅烷，如可使用 KH550、KH560、KH570等型号的硅烷偶联剂。该类偶联剂在水中水解或与颗粒表面发生界面 反应的最佳pH值为 4. 0。但AT0粉体中通常含有容易解离的C1离子，致使其悬浮液初 始PH值为2 3，“磨开”后降到1 2 (均为AT0悬浮液固含量为16 55%时)，故球磨 前只有将其PH值调为9 11才能实现球磨过程中pH值维持在4. 0左右，从而大大加快界 面反应速率，大幅降低球磨分散时间，实现快速、高效、稳定的纳米分散。调节悬浮液PH值 可使用氢氧化钠溶液，其浓度推荐为0. 5 2mol/L，也可以使用氨水等常用碱液。本专利技术步骤⑵所述的球磨是指将固含量为16-55%的AT0粉体悬浮液添加到球 磨罐中，在与球磨珠锆珠的激烈碰撞中完成分散，并原位与硅烷偶联剂完成界面反应。球磨 过程无需刻意降温。进一步，优选球磨时间为2. 5 7. 5小时。进一步，我们发现，在球磨过程中，具有球磨珠越细，AT0粉体的装载量就越大、 效率就越高、所得浆液的粒径也就越小的规律，故本专利技术优选使用具有高比表面的直径 0. 1 1. 5mm锆珠作为球磨珠，从而AT0粉体可装至球磨珠体积1/3至1/2，高于现有球磨 工艺中的1/6至1/4。同时，所得浆液的颗粒平均直径也较小，在25 50nm之间。进一步，为了降低成本，本专利技术推荐采用不锈钢罐为球磨罐，不锈钢罐的容积推荐 为0. 5 15升；推荐所述的球磨机采用行星式球磨机。本专利技术中，所用球磨机的转速在 180 580rpm 之间。本专利技术所述的除去球磨珠是指用筛网(10 500目)过滤，筛网材质可以是不锈钢或尼龙等；或用自然沉降(如使用量筒型容器自然沉降)等手段将锆珠和AT0浆液分离。 并迅速用碱液调节浆液PH值至6 8。所述的碱液可使用NaOH溶液，其浓度推荐为0. 5 2mol/L,也可使用氨水等常用碱液。本专利技术将步骤(2)所得浆液进行步骤(3)所述的适度离心后处理，是实现浆液稳 定储存和保证分散效果的关键，可得到固含量略降(降幅1 3% )、但可稳定分散达6个 月的纳米浆液。如果不这样处理，一是其储存稳定性不理想，二是与水性聚氨酯等透明树脂 混合并涂覆后，涂层透明性不理想，总呈现或多或少的雾影。本专利技术推荐所述制备方法具体按照如下步骤进行(1)将硅烷偶联剂和AT0粉体按照0. 005 0. 02 1的质量比例依次加入搅拌状 态下的水中，得到固含量为16 55%的AT0粉体悬浮液，并用碱液调节pH值至9 11 ；所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备ＡＴＯ纳米分散浆液的方法，包括以下步骤：　　（１）将硅烷偶联剂和ＡＴＯ粉体按照０．００５～０．０２∶１的质量比例依次加入搅拌状态下的水中，得到固含量为１６～５５％的ＡＴＯ粉体悬浮液，并用碱液调节ｐＨ值至９～１１；　　（２）以锆珠为球磨珠，将步骤（１）所得ＡＴＯ粉体悬浮液放入球磨机中球磨０．５－７．５小时，然后除去球磨珠，得到浆液，迅速用碱液调节ｐＨ值至６～８；　　（３）将步骤（２）所得浆液在离心机中于１０００～４０００ｒｐｍ的转速条件下离心１０～４０ｍｉｎ，得到所述的ＡＴＯ纳米分散浆液。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：冯杰，钟明强，董绍春，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]