本发明专利技术涉及功能性填料，其由中空玻璃微球、硅烷偶联剂和金属元素掺杂的纳米二氧化钛构成，其中金属元素掺杂的纳米二氧化钛通过硅烷偶联剂包覆在中空玻璃微球表面上，中空玻璃微球与金属元素掺杂的纳米二氧化钛的重量比为100∶5-100∶40，其中在所述金属元素掺杂的纳米二氧化钛中，金属元素为钇、铈、钕、镍、锡中的一种或多种，掺杂用金属氧化物基于二氧化钛的重量百分数为0.05-2重量％。本发明专利技术还涉及所述功能性填料的制备方法及其在涂料中反射太阳辐射、隔热和防电磁辐射的用途。包含所述功能性填料的涂料能有效地反射太阳辐射、隔热并防电磁辐射；制备所述功能性填料的方法简单方便、能耗低。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种功能性填料，制备所述功能性填料的方法，以及所述功能性填料在涂料中反射太阳辐射、隔热和防电磁辐射的用途。
技术介绍
我国是个建筑大国，每年新建住房面积达20亿平方米，超过所有发达国家每年新建住房面积的总和。我国目前有近450亿平方米的建筑，其中仅有I %的建筑为节能建筑，其余的无论从建筑围护结构还是采暖空调系统来衡量均为高能耗建筑。随着小康社会的逐步推进，建筑能耗也迅速增加，这明显与节能减排的目标相悖。常用的建筑保温隔热材料主要有:聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、颗粒保温材料、泡沫混凝土、岩棉以及玻璃棉等。近年来，涂刷于建筑或设备外表面起到隔热作用的涂料日益得到重视。中国专利技术专利申请CN 101824270A公开了一种水性隔热阻燃涂料，所述涂料包含纳米二氧化钛、纳米二氧化钛包覆的中空玻璃微球、纳米二氧化钛包覆的中空陶瓷微球和锑掺杂的纳米二氧化锡。所述涂料适用于建筑物外墙、屋顶等的涂覆。在由所述涂料获得的涂层仅为Imm的情况下，其对可见光的反射率高达90 %，对近红外光的反射率为80 %，隔热指数超过60%。中国专利技术专利申请CN 101914335A公开了一种具有弹性的反射隔热防水保护性涂料，所述涂料包含二氧化钛和陶瓷或玻璃微球。在由所述涂料获得的涂层为2mm的情况下，其例如可反射约85-90%的辐射，阻隔效率可超过60%。与此同时，电磁污染已成为继大气污染、水污染、固体废弃物污染和噪声污染之后的第五大污染，而且看不见，摸不着，但却直接作用于人体，是危害严重的“隐形杀手”。电磁污染的户外污染源主要有广播和电视信号发射台、手机信号发射基站、雷达、高压电线以及电动机、电机设备等。电磁辐射会对人体的生殖系统、免疫系统、循环系统等造成伤害。有研究资料指出，住所周围有高压电线经过的居民罹患乳腺癌的概率比常人高出7.4倍。需要对电磁辐射进行有效防护，给人们一个健康的生活环境。中国专利技术专利申请CN 1765491A公开了一种光催化剂，所述光催化剂由作为载体的玻璃微球或玻璃纤 维以及涂覆在其上的两种或两种以上稀土金属元素掺杂的二氧化钛薄膜构成，其中至少两种稀土金属元素分别为高变价稀土金属元素铈、镨和铽与低变价稀土金属元素钐、铕和镱，掺杂剂为稀土金属元素的氧化物或盐，掺杂剂基于二氧化钛为0.1-5摩尔％。该催化剂适用于存在于空气和水中的有机污染物的光催化分解净化处理。
技术实现思路
鉴于上述现有技术状况，本申请的专利技术人在纳米二氧化钛领域进行了广泛深入的研究，以期得到一种既能有效反射太阳辐射并隔热又能有效防电磁辐射的复合涂料。结果发现通过在其中使用由中空玻璃微球和通过硅烷偶联剂包覆在其表面上的金属元素掺杂的纳米二氧化钛构成的功能性填料获得满足上述要求的涂料。专利技术人正是基于上述发现完成了本专利技术。本专利技术的目的是提供一种功能性填料，所述功能性填料由中空玻璃微球和通过硅烷偶联剂包覆在其表面上的金属元素掺杂的纳米二氧化钛构成。本专利技术的另一目的是提供一种制备上述功能性填料的方法。本专利技术的再一目的是提供上述功能性填料的用途。本专利技术一方面提供了一种功能性填料，所述功能性填料由中空玻璃微球、硅烷偶联剂和金属元素掺杂的纳米二氧化钛构成，其中金属元素掺杂的纳米二氧化钛通过硅烷偶联剂包覆在中空玻璃微球表面上，中空玻璃微球与金属元素掺杂的纳米二氧化钛的重量比为100: 5-100: 40,其中在所述金属元素掺杂的纳米二氧化钛中，金属元素为乾、铺、钕、镍、锡中的一种或多种，优选两种，掺杂用金属氧化物基于二氧化钛的重量百分数为0.05-2 重量％。本专利技术另一方面提供了一种制备上述功能性填料的方法，所述方法包括以下步骤:I)提供金属元素掺杂的纳米二氧化钛，其包括:a)将满足所述重量百分数的金属氧化物和四氯化钛加入水中；b)加入柠檬酸/磷酸氢钠缓冲溶液；c)用碱将pH值调节至5-6 ；d)在100_200° C的温度和0.2-0.8MPa的压力下反应；和e)过滤和干燥获得金属元素掺杂的纳米二氧化钛；II)使满足所述重量比的中空玻璃微球与金属元素掺杂的纳米二氧化钛在硅烷偶联剂存在下反应；和III)离心和干燥获得所述功能性填料。本专利技术再一方面提供了上述功能性填料在涂料中反射太阳辐射、隔热和防电磁辐射的用途。包含本专利技术功能性填料的涂料能有效地反射太阳辐射、隔热并防电磁辐射；且制备所述功能性填料的方法简单方便、能耗低。本专利技术的这些和其它目的、特征和优点在结合如下附图整体考虑本专利技术后，将易于为普通技术人员所明白。附图说明图1为本专利技术实施例1的金属元素掺杂的纳米二氧化钛的X射线衍射图。图2为本专利技术实施例1的包覆有金属元素掺杂的纳米二氧化钛的中空玻璃微球的扫描电镜照片。具体实施例方式本专利技术功能性填料由中空玻璃微球、硅烷偶联剂和金属元素掺杂的纳米二氧化钛构成，其中金属元素掺杂的纳米二氧化钛通过硅烷偶联剂包覆在中空玻璃微球表面上。在本专利技术功能性填料中，中空玻璃微球与金属元素掺杂的纳米二氧化钛的重量比为 100: 5-100: 40，优选 100: 8-100: 30，更优选 100: 10-100: 20。中空玻璃微球可市购，其粒径为30-100nm，优选50_80nm。根据本专利技术的金属元素掺杂的纳米二氧化钛由二氧化钛和掺杂在其中的金属氧化物组成，其中金属元素为钇、铈、钕、镍、锡中的一种或多种，优选两种。在根据本专利技术的金属元素掺杂的纳米二氧化钛中，掺杂用金属氧化物基于二氧化钛的重量百分数为0.05-2重量％，优选0.1-1.5重量％，更优选0.5-1重量％。可通过下文具体描述的制备方法获得所述金属元素掺杂的纳米二氧化钛。根据本专利技术的金属元素掺杂的纳米二氧化钛的特征在于其为固溶体的形式，其中金属元素进入了二氧化钛的晶格中。金属元素掺杂的纳米二氧化钛的粒径为3-30nm，优选5_10nm。娃烧偶联剂在本领域是常规的，其可例如为Y _氨基丙基二乙氧基娃烧，例如来自江苏南京偶联剂厂的KH-560 ;乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷，例如来自江苏南京偶联剂厂的AH-172 ;或其混合物。本专利技术功能性填料可通过包括如下步骤的方法制备:I)提供金属元素掺杂的纳米二氧化钛；II)使满足所述重量比的中空玻璃微球与金属元素掺杂的纳米二氧化钛在硅烷偶联剂存在下反应；和III)离心和干燥获得所述功能性填料。步骤I)可通过如下步骤获得金属元素掺杂的纳米二氧化钛:a)将满足所述重量百分数的金属氧化物和四氯化钛加入水中；b)加入柠檬酸/磷酸氢钠缓冲溶液；c)用碱将pH值调节至5-6 ；d)在100_200°C的温度和0.2-0.8MPa的压力下反应；和e)过滤和干燥。具体地，步骤a)通常如下进行:首先将满足上述重量百分数的金属氧化物加入四氯化钛中，然后将所得金属氧化物与四氯化钛的混合物加入水中。上述重量百分数具体指掺杂用金属氧化物基于本专利技术功能性填料中的二氧化钛为0.05-2重量％，优选0.1-1.5重量％，更优选0.5-1重量％。所用金属氧化物为钇、铈、钕、镍或锡的氧化物，或者其中两种或更多种氧化物的混合物。金属氧化物与四氯化钛的混合通常在密闭反应容器中进行。如果需要，所述混合也可在惰性气体如氮气气氛中进行。通常在室温下将所得金属氧化物与四氯化钛的混合物加入水中，同时搅拌。合本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种功能性填料，所述功能性填料由中空玻璃微球、硅烷偶联剂和金属元素掺杂的纳米二氧化钛构成，其中金属元素掺杂的纳米二氧化钛通过硅烷偶联剂包覆在中空玻璃微球表面上，中空玻璃微球与金属元素掺杂的纳米二氧化钛的重量比为100∶5?100∶40，优选100∶8?100∶30，更优选100∶10?100∶20，其中在所述金属元素掺杂的纳米二氧化钛中，金属元素为钇、铈、钕、镍、锡中的一种或多种，掺杂用金属氧化物基于二氧化钛的重量百分数为0.05?2重量％，优选0.1?1.5重量％，更优选0.5?1重量％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：纪志勇，于义龙，李昊，耿雷，陶月明，徐瑞芬，
申请(专利权)人：江苏考普乐新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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