玻璃微珠表面纳米二氧化钛薄膜包覆及其隔热性能研究

发布时间：2017-05-15 15:14

  本文关键词：玻璃微珠表面纳米二氧化钛薄膜包覆及其隔热性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着人们对居住环境舒适度要求的越来越高,采暖与制冷装置越来越普及,建筑节能日益受到人们的关注。提高建筑物的保温隔热性能是一种重要的建筑节能措施。反射隔热涂料作为一种新型的建筑材料,不仅能起到装饰美化的作用,还具备良好的隔热效果,能有效提高南方炎热地区夏季室内的舒适度,降低建筑物空调能耗。反射隔热涂料的关键技术在于反射隔热颜料的制备。粉煤灰空心玻璃微珠具有中空结构、颗粒尺寸小、质轻、导热系数小、保温效果好,Ti O2具有折射率大、对近红外线反射率高的特点。如在玻璃微珠表面包覆一层纳米Ti O2薄膜,可以使其同时具备良好的隔热性能和高的近红外反射率,制备出一种集阻隔隔热和反射隔热功能于一体的复合隔热材料。目前在制备玻璃微珠-Ti O2复合颗粒方面仍存在一些未妥善解决的难题,主要表现为玻璃微珠表面二氧化钛薄膜包覆率低、薄膜包覆不均匀,易出现游离二氧化钛等,既影响隔热效果,也造成大量的二氧化钛浪费。这主要与玻璃微珠的表面特性有关,因此研究不同的包覆方法、不同的玻璃微珠表面预处理技术就显得尤为重要。本文分别用溶胶-凝胶法和非均相沉淀法在玻璃微珠表面包覆纳米Ti O2薄膜,研究溶胶-凝胶法中的钛盐浓度、p H值、静置时间、煅烧温度等反应条件对包覆效果的影响;非均相沉淀法中预处理方式对玻璃微珠表面组成、微结构和二氧化钛薄膜包覆的影响,并对包覆过程和包覆机理进行了探讨,最后对所制备的样品的隔热性能进行研究。研究结果表明:(1)溶胶-凝胶法制备Ti O2-HGM过程中,溶胶静置时间延长,包覆率提高,包覆均匀性降低。钛盐浓度影响薄膜的连续性,钛盐与乙醇摩尔比在15~20范围内成膜效果好。p H值影响溶胶的稳定性,适宜的溶胶p H范围为2~4。凝胶在600℃煅烧转变为锐钛矿型二氧化钛。(2)非均相沉淀法制备Ti O2-HGM过程中,HF、Na OH、Ca(OH)2对玻璃微珠预处理,玻璃微珠表面Ti O2包覆率和均匀性提高。表面活性剂预处理玻璃微珠后其表面Ti O2薄膜的均匀性提高。用Ca(OH)2对玻璃微珠进行预处理,表面有CSH生成,该层物质能有效抑制Ti O2薄膜煅烧开裂。Ca(OH)2预处理24小时可以得到包覆率最高、表面无裂纹、保温隔热效果好的样品。(3)HF、Na OH、Ca(OH)2对玻璃微珠预处理后,玻璃微珠的比表面积提高和Zeta电位下降。玻璃微珠与Ti O2.n H2O带同种电荷,静电排斥,不利于包覆,玻璃微珠与Ti O2.n H2O带异种电荷,静电吸引,促进包覆。玻璃微珠表面包覆Ti O2受到玻璃微珠的比表面积和Zeta电位共同影响。二氧化钛在玻璃微珠表面沉积过程表现为层状生长模式。(4)将Ti O2包覆在玻璃微珠表面其隔热效果要优于Ti O2与玻璃微珠直接混合。溶胶-凝胶法制备的Ti O2-HGM在8.2%的Ti O2包覆率下,隔热温差为11.8℃。非均相沉淀制备Ti O2-HGM最大包覆率为28.6%,隔热温差为27.6℃。
【关键词】：反射隔热涂料 空心玻璃微珠 二氧化钛 预处理 非均相沉淀法 隔热性能
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU551
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-24
• 1.1 太阳能反射隔热涂料11-13
• 1.2 TiO_2 的特性及应用13-14
• 1.3 空心玻璃微珠特性及应用14-17
• 1.3.1 空心玻璃微珠分类及应用14-15
• 1.3.4 玻璃微珠表面功能薄膜的包覆15-17
• 1.4 玻璃微珠表面包覆TiO_2 薄膜的制备方法17-22
• 1.4.1 溶胶-凝胶法17-18
• 1.4.2 非均相沉淀法18-22
• 1.5 本文研究目的、意义及内容22-24
• 第二章 实验材料与方法24-32
• 2.1 实验原料及器材24-27
• 2.2 实验方法27-28
• 2.3 测试与表征28-32
• 2.3.1 比表面积测试28
• 2.3.2 热分析28
• 2.3.3 X射线衍射分析28-29
• 2.3.4 Zeta电位29
• 2.3.5 扫描电子显微镜29
• 2.3.6 紫外-可见光-近红外分光光度计29
• 2.3.7 包覆率测试29-30
• 2.3.8 隔热性能测试30-32
• 第三章 溶胶-凝胶法制备玻璃微珠-TiO_2的研究32-42
• 3.1 包覆产物分析32-34
• 3.2 不同钛盐浓度对包覆效果的影响34-35
• 3.3 不同pH值溶胶的包覆效果分析35-38
• 3.4 不同静置时间的包覆效果分析38-39
• 3.5 不同煅烧温度的包覆效果分析39
• 3.6 玻璃微珠-TiO_2 近红外反射性能39-40
• 3.7 本章小结40-42
• 第四章 非均相沉淀法制备玻璃微珠-TiO_2的研究42-69
• 4.1 HF溶液预处理42-45
• 4.1.1 HF溶液处理对玻璃微珠组成和微结构的影响42-44
• 4.1.2 HF溶液处理对玻璃微珠表面包覆纳米TiO_2 的影响44-45
• 4.2 NaOH溶液预处理45-49
• 4.2.1 NaOH溶液处理对玻璃微珠组成和微结构的影响45-48
• 4.2.2 NaOH溶液处理对玻璃微珠表面包覆纳米TiO_2 的影响48-49
• 4.3 Ca(OH)_2 溶液预处理49-54
• 4.3.1 Ca(OH)_2 溶液处理对玻璃微珠组成和微结构的影响49-52
• 4.3.2 Ca(OH)_2 溶液处理对玻璃微珠表面包覆纳米TiO_2 的影响52-54
• 4.4 表面活性剂预处理54-56
• 4.5 玻璃微珠表面包覆二氧化钛薄膜过程及机理研究56-67
• 4.5.1 非均相成核机理56-57
• 4.5.2 Ti_(4+)水解机理57-58
• 4.5.3 水合钛离子包膜空心玻璃微珠的的机理58-65
• 4.5.4 水解产物TiO_2·H_2O在玻璃微珠表面的包覆过程的研究65-67
• 4.6 本章小结67-69
• 第五章 玻璃微珠-TiO_2隔热性能的研究69-77
• 5.1 不同预处理方式制备的样品保温隔热性能的影响69-74
• 5.2 不同制备方法对样品保温隔热性能的影响74-75
• 5.3 本章小结75-77
• 结论77-78
• 参考文献78-83
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果83-84
• 致谢84-85
• 附件85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陆洪彬;陈建华;;隔热涂料的隔热机理及其研究进展[J];材料导报;2005年04期

2 刘亚辉;冯建林;许传华;;高性能空心玻璃微珠的应用研究[J];化学工程与装备;2011年05期

3 杨娇;李翠红;杨薇;徐旺生;;云母钛珠光颜料的制备工艺研究[J];非金属矿;2009年06期

4 丁明;云母微晶片的选择及酸洗预处理对云母钛质量的影响[J];非金属矿;1996年06期

5 崔爱莉,王亭杰,金涌,肖帅刚,盖旭东;TiO_2表面包覆SiO_2和Al_2O_3的机理和结构分析[J];高等学校化学学报;1998年11期

6 余萍;陈善华;;液相沉积法的应用及发展[J];广东微量元素科学;2006年03期

7 郭薇;谢剑峰;;做好建筑节能这篇大文章[J];环境经济;2007年05期

8 任学昌;史载锋;孔令仁;展宗城;;TiO_2薄膜光催化体系中羟基自由基的水杨酸分子探针法测定[J];环境科学学报;2008年04期

9 辛忠,吴军,戴干策;液相化学沉积法制备云母钛珠光颜料[J];华东理工大学学报;1997年03期

10 吴飞,徐晓杰;寒冷及严寒地区建筑外墙节能保温涂料[J];涂料工业;2003年04期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 郭清泉;金属用反射太阳热的水性涂料研制及相关机理研究[D];华南理工大学;2004年

2 曾宪光;染料敏化太阳能电池光阳极TiO_2薄膜的制备及改性研究[D];西南石油大学;2013年

3 叶超贤;聚丙烯酸酯/纳米二氧化钛复合乳液的原位制备及结构与性能研究[D];华南理工大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 晁闻柳;溶胶-凝胶法制备TiO_2纳米薄膜及其摩擦学性能研究[D];青岛理工大学;2010年

2 刘浩;玻璃微珠基复合吸波材料的制备及其性能研究[D];武汉理工大学;2010年

3 郭凌坤;一维纳米TiO_2/空心微珠复合材料的制备及其光催化性能的研究[D];合肥工业大学;2012年

4 刘爽;纤维增强空心玻璃微珠/环氧树脂复合材料力学性能研究[D];燕山大学;2014年

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本文编号：368117