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1、透明隔热涂料一纳米氧化铟锡（ITO）涂料的研发1.纳米氧化铟锡（ITO ）涂料研发背景1.1目前市场存在的问题随着社会对节能和环保问题日益关注，许多基于玻璃表面改性的节能产品如 墙幕玻璃、涂有特殊涂膜的玻璃等应运而生，这些产品的主要功能就是调控太阳 能，既要透明，又要隔热。目前市场上，隔热降温的产品主要有金属镀膜热反射玻璃和各种热反射贴膜 等。前者具有良好的隔热效果，但在可见光区的透过率很低（仅为20%左右），若 应用于建筑物窗口，将会影响室内的采光，反而增加了白天室内照明的负担。而 按国家标准规定，汽车前挡玻璃的透过率不得低于75%，因此对汽车前挡玻璃进 行金属镀膜并不具有实际应用价值。除此
2、之外，建筑物幕墙玻璃等也面临同样问 题。因此寻找一种兼有良好的透明隔热效果并且将成本降低在市场可承受范围 内的透明隔热玻璃的制备工艺不仅具有重要的理论意义，而且具有广阔的应用价 值和市场前景。1.2现有氧化铟锡涂料的情况分析为解决建筑物、汽车等场所的透明隔热问题，国内外进行了广泛的研究和尝 试。目前市场上常见的有各种隔热玻璃贴膜产品及镀膜热反射玻璃。隔热玻璃贴 膜包括普通的玻璃贴膜和高效的氧化钢锡（ITO）（以下简称ITO）玻璃贴膜两 种。大量的研究报告显示，在众多的隔热薄膜中，ITO薄膜充分体现了透明性和 隔热性的统一，是一种理想的透明隔热材料ITO透明导电膜，除了具有高可见 光透过率和高电
3、导率，还具备其它优良的性能，如高红外反射率、与玻璃有较强 的附着力、良好的机械强度和化学稳定性。但是，ITO薄膜的最大缺点是价格昂贵，一是因为该薄膜的制备一般采用磁 控溅射的方法，磁控溅射机的价格非常昂贵。二是ITO的原料钢为稀有金属， 价格不菲。这就造成了 ITO隔热膜的销售价达到了 350元/m2。因此，ITO薄膜 在建筑物玻璃上难以被接受，在汽车窗玻璃上也只能用于部分高档汽车。1.3纳米氧化铟锡涂料的研发1.3.1纳米涂料纳米涂料，又叫做纳米复合涂料（Nanocomposite coating）。是指将纳米粒子 与有机涂料复合而成的具有一定特殊功能的一类涂料。由于纳米材料具有量子尺寸效应
4、、小尺寸效应、表面效应及宏观量子隧道效 应，并表现出一些特殊的光、电、磁、催化等性质，使得纳米粒子在涂料中得到 了广泛的应用，不但大大改善了传统涂料的性能，而且可以得到具有各种特殊效 果的功能涂料。随着纳米技术的发展，多种纳米粒子被成功制备并实现工业化，纳米粒子在 涂料中的应用研究也在国内外广泛进行，为提高涂料性能和赋予其特殊功能开辟 了一条新的途径。目前已有多种具有功能性的纳米涂料被成功制备出来并得到了 广泛应用。1.3.2纳米氧化铟锡涂料纳米级氧化钢锡薄膜是综合性能最优异的透明导电薄膜13,具有一系列独 特性能：较低的电阻率（约为10-4Qc）n ；可见光透过率可达85%以上；紫外 线吸收
5、率大于85%；红外线反射率大于80%；微波衰减率大于85%；加工性能 良好，便于刻蚀；膜层硬度高，既耐磨又耐化学腐蚀等。纳米氧化钢锡的制备和分散研究为制备价格适中、性能优良的隔热玻璃提供 了一条新的思路。把这种具有优良导电性的纳米级氧化钢锡应用于涂料涂在玻璃 上，能够带来舒适的室内环境并能有效利用能源。1.3.3纳米氧化铟锡薄膜的应用领域由于ITO薄膜具有一系列优良性能，使得它在多个领域中有着广泛的应用。利用它的透明导电性能和良好的加工性能，ITO薄膜是液晶显示器 （LC D）的主要材料。作为面发热体，用于汽车、火车、飞机风挡玻璃，建筑物玻璃幕墙，飞 机窗，坦克激光测距仪、机载光学侦察仪，潜望
6、镜观察窗等，不仅起隔热降温作 用而且通电后可除冰霜。用于冷冻冷藏陈列柜具有防结露和反红外功能（可节能 40%左右），可代替双层隔热玻璃。寒冷地区的高层建筑玻璃墙体，热量传输损 失可降低40%。利用其对微波的衰减性，可用来屏蔽电磁波，用于计算机房、雷达的屏蔽保护区，防电磁干扰的透明窗等。在微波炉观察门和防护眼镜上也有应用。用于太阳能电池中，作为减反射层和透明电极。制作透明指触式控制板，显示和操作键重合，可进行人机对话输入。作为商场的防盗橱窗，当玻璃破损时发出警报。 作为温室玻璃提高温室效应，还可用于透明加热保育器、恒温槽等。2纳米ITO涂料制备工艺先将ITO制备成纳米级超细微粒，再将这些超细微粒
7、通过物理共混的方法， 与成膜物质混合，从而得到含有ITO超细微粒的涂层。2.1纳米ITO粉体的制备2.1.1纳米ITO粉体工艺流程图2.1纳米氧化铟锡粉体的制备工艺流程图2.1.2纳米ITO粉体制备方法称取一定量的InCl3和SnCl4 （使最终产物In2O3与SnO2的质量比为9:1），配 制成一定浓度的水溶液70C恒温时，在剧烈的搅拌下慢慢加入NH3H2O至pH=8 时止，并加入一定量浓度为0.01的聚乙烯醇，继续搅拌2小时后，在50C下静 置老化2小时，采用离心分离洗涤沉淀，过滤沉淀，真空干燥3小时，800C下 煅烧1小时后得ITO纳米粉。在研钵中研磨，使其粒度变小。2.2纳米ITO涂料的制备将ITO纳米粉与去离子水、分散剂按照一定比例混合，在高速分散机上以 10000r/min的转速下分散20分钟以上，得到稳定的ITO料浆。具体成分如表2.2所示。组分所占百分比纳米氧化铟锡料浆15 70成膜剂25 80增稠剂适量消泡剂适量稀释剂适量表2.2纳米ITO涂层配方3纳米ITO的发展前景由于氧化钢锡具有的独特性能，对太阳光谱具有理想的选择性，是目前已知 半导体材料中综合性能最为出色的。通过自制纳米氧化钢锡粉体，然后来实现涂 料的透明隔热功能，工艺简单、成本较低、性价比高，具有极高的应用价值和广 阔的市场前景。
