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隔热性材料的设计与性能研究

作　者: 李雪
导　师: 张福强
学　校: 河北工业大学
专　业: 应用化学
关键词: 水性聚氨酯隔热材料 ATO分散液透射光谱隔热效果涂膜硬度
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着社会对节能和环保问题的日益关注,人们对建筑物、汽车等场所提出了更高的隔热要求。纳米氧化锡锑(ATO)具有良好的可见光透过性和红外阻隔性,是一种很好的透明隔热材料。将纳米ATO分散液加入到树脂中制成透明隔热材料,这种方法能有效解决玻璃隔热的问题,并且工艺简单,成本较低,具有很好的应用价值。本文首先研究了成膜剂水性聚氨酯(WPU)的制备,采用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚220和二羟甲基丙酸(DMPA)等原料通过丙酮法合成WPU。研究了工艺条件、DMPA用量和乙二胺(EDA)用量对乳液稳定性及涂膜硬度、附着力和吸水率的影响。结果表明,反应温度为80℃,DMPA与EDA用量分别为3.5%和1%时,制得的水性聚氨酯性能稳定,其涂膜吸水率为18.5%,硬度为B。研究了交联单体、KH550、环氧丙烯酸酯和异氰酸酯固化剂对水性聚氨酯乳液及涂膜性能的影响。详细讨论了异氰酸酯固化剂改性水性聚氨酯中DMPA用量、山梨醇聚醚用量和NCO/OH摩尔比对涂膜硬度、附着力和吸水率的影响。结果表明,DMPA用量为5%、山梨醇聚醚用量为25%、固化NCO / OH摩尔比1.2时制得的WPU涂膜硬度达2H、吸水率为15%,附着力为1级。本文采用水性聚氨酯与纳米ATO分散液制得ATO/WPU复合隔热材料。分析了ATO用量对涂膜隔热效果和透射光谱的影响。涂膜透射光谱分析结果表明,当隔热材料中ATO用量为6.0%时,该隔热材料具有良好的光谱选择性。可见光区平均透过率达64.5%,红外区平均透过率仅33.5%.涂膜的隔热效果表明,在红外灯照射下,涂有隔热材料的玻璃与空白玻璃隔热盒内温差可达9.0℃。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-21
  1.1 水性聚氨酯  9-14
    1.1.1 水性聚氨酯的分类  9-11
    1.1.2 水性聚氨酯的制备方法  11-12
    1.1.3 水性聚氨酯的改性  12-13
    1.1.4 水性聚氨酯的应用  13-14
  1.2 纳米复合隔热涂料  14-20
    1.2.1 纳米复合涂料的分类  14-16
    1.2.2 纳米复合涂料的制备方法  16-17
    1.2.3 透明隔热薄膜的研究进展  17-18
    1.2.4 纳米氧化锡锑的隔热机理  18-20
  1.3 本课题的研究内容  20-21
第二章水性聚氨酯的合成研究  21-28
  2.1 实验部分  21-22
    2.1.1 实验原料与试剂  21
    2.1.2 实验原理  21-22
    2.1.3 实验步骤  22
  2.2 测试与表征  22-23
    2.2.1 涂膜样品的制备  22
    2.2.2 红外光谱测定  22
    2.2.3 乳液稳定性的测定  22-23
    2.2.4 涂膜吸水率的测定  23
    2.2.5 乳液透光率的测定  23
    2.2.6 涂膜硬度及附着力的测定  23
  2.3 结果与讨论  23-27
    2.3.1 红外光谱分析  23-24
    2.3.2 反应温度对体系乳化及乳液性能的影响  24
    2.3.3 DMPA 加料时间对涂膜性能的影响  24-25
    2.3.4 DMPA 用量对乳液透光率及涂膜吸水率的影响  25-27
    2.3.7 乙二胺用量对涂膜硬度及吸水率的影响  27
  2.4 本章小结  27-28
第三章水性聚氨酯的改性及其性能  28-41
  3.1 实验原料  28
  3.2 内交联型水性聚氨酯的合成  28-30
    3.2.1 实验步骤  29
    3.2.2 涂膜的制备  29
    3.2.3 测试与表征  29
    3.2.4 结果与讨论  29-30
  3.3 有机硅改性水性聚氨酯  30-32
    3.3.1 反应原理  30
    3.3.2 实验步骤  30-31
    3.3.3 涂膜的制备  31
    3.3.4 测试与表征  31
    3.3.5 结果与讨论  31-32
  3.4 环氧丙烯酸酯改性水性聚氨酯  32-34
    3.4.1 反应原理  32
    3.4.2 实验步骤  32-33
    3.4.3 涂膜的制备  33
    3.4.4 测试与表征  33
    3.4.5 结果与讨论  33-34
  3.5 外交联型水性聚氨酯的合成  34-40
    3.5.1 合成原理  34-35
    3.5.2 实验步骤  35
    3.5.3 涂膜样品的制备  35
    3.5.4 测试与表征  35
    3.5.5 结果与讨论  35-40
  3.6 本章小结  40-41
第四章 WPU/ATO 隔热材料的制备与隔热性能  41-48
  4.1 实验部分  41-42
    4.1.1 主要原料及试剂  41
    4.1.2 WPU/ATO 复合隔热材料的制备  41-42
  4.2 性能测试  42-43
    4.2.1 涂膜样品的制备  42
    4.2.2 涂膜隔热性能测试  42-43
    4.2.3 涂膜透射光谱测试  43
    4.2.4 涂层常规性能测试  43
  4.3 结果与讨论  43-47
    4.3.1 涂层的隔热效果  43-45
    4.3.2 涂层的透光率  45-46
    4.3.3 ATO 含量对涂膜硬度和附着力的影响  46
    4.3.4 涂层的常规性能  46-47
  4.4 本章小结  47-48
第五章结论  48-49
参考文献  49-52
致谢  52-53
攻读学位期间所取得的相关成果  53

隔热性材料的设计与性能研究

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