近红外线吸收剂在有机隔热材料上的应用.pdf

2 0 1 5年第 4期 ( 总第 1 1 2期 ) 塑料助剂 3 5 近红外线吸收剂在有机隔热材料上的应用 邹超朱永健宋晓波 ( 青岛德达志成化工有限公司，青岛，2 6 6 0 0 0 ) 摘要研 究了一种复合纳米无机材料组成的近红外线吸收剂( N I R) 在有机 隔热材料上的应用， 通过对近红外吸收剂 N I R的粒径 ， 红外吸收谱 图， 应 用在有机玻璃上的隔热效果等研 究了 N I R分散液 的稳定性 ， 红外吸收能力及隔热效果。结果表明 ， 近红外线吸收剂 N I R分散液体 系稳定 ， 应用在有机 隔 热材料 中可以吸收 8 O 以上的近红外线。 关键词 纳米无机复合材料近红外线吸收剂 有机 隔热材料 d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 6 7 2 6 2 9 4 2 0 1 5 0 4 0 0 8 Th e App l i c a tio n o f a Ne a r I n f r a r e d Abs o r be r i n Or g a ni c He a t I n s u l a tio n M a t e r i a l s Z o u C h a o Z h u Y o n g j i a n S o n g X i a o b o ( D e h a c h e m( Q i n g d a o ) C o ， L t d ， Q i n g d a o ， 2 6 6 0 0 0 ) Ab s t r a c t ： A n a n o me t e r i n o r g a n i c c o mp o s i t e ， i e ， n e a r i n f r a r e d a b s o r b e r ( N I R) ， w a s u s e d i n o r g a n i c h e a t i ns u l a t i o n ma t e r i a l s Th r o u g h a n aly z i n g p a r t i c l e s i z e o f NI R， I R a bs o r p t i o n s p e c t r a， he a t i n s u l a t i o n e f f e c t o f a p - p l i e d i n o r g a n i c g l a s s ， t h e s t a b i l i t y o f t h e N I R d i s p e r s i o n l i z u i c l w a s r e s e a r c h e d T h e r e s u l t s s h o w t h a t NI R h a s g o o d h e a t i ns u l a t i o n e f f e c t a n d c o u l d a bs o r b mo r e t h a n 8 0 n e a r i n f r a r e d r a y Ke y wo r d s： n a n o me t e r i n o r g a n i c c o mp o s i t e ma t e ria l s ； n e a r i n f r are d a b s o r b e r； o r g a n i c h e a t i n s u l a t i o n ma t e r i als 红外线吸收剂是近年来兴起 的具有独特功能 的聚合物添加剂 ， 添加 了红外线吸收剂的聚合物 材料在电子工业 、 光记录材料 ， 光学镜片、 激光 防 护滤光片、 汽车玻璃 ， 近红外隐身材料 ， 建筑材料 的隔热等领域有着重要的应用 。红外线吸收剂最 早 以菁类染料( 甲基菁 ， 酞菁 ) ， 非菁类染料 ( 金属 络合物染料 ， 醌型染料 ， 偶氮染料等 ) 为主_ 】 ， 但 由于其存在有机发色体系 ， 其受光氧化作用 明显 ， 易褪色 ， 耐候性差 ， 红外线吸收能力随时问的延长 降低 明显。为解 决上述染料类 红外线 吸收剂 问 题 ， 新型的纳米无机复合材料应运而生 ， 主要以铟 锡氧化物 ( I T O) ， 锡锑氧化物 ( A T O) ， 三氧化钨等 稀土金属氧化物为主 。近红外线 吸收剂 N I R 就属于此类产品， 其采用最新纳米研磨技术 ， 将复 合的稀土金属化合物以纳米级别均匀地分散在有 机溶剂中， 其吸收波长范围从8 5 01 2 5 0 n m， 最大 吸收波长在1 0 5 0 n m， 属于近红外波段 。 收稿 日期 ： 2 0 1 50 4 2 7 近年来 ， 我 国经济快速发展 ， 但也付出了巨大 的资源和环境代价 ， 针对这种情 况， 国家对节约能 源和环境保护提出了更高的要求 。而建造能耗 占 日常生活 ， 生产所需 能耗的 3 0 左右 ， 因此建筑 的保温隔热是节约能源 的一种重要方面 1 。本 文通过在涂料 中添加近红外线吸收剂 N I R， 涂覆 在玻璃上 ， 使玻璃具有吸收红外线达到 隔热保 温 的 目的。 1 实验部分 1 1 原 料 近红外线 吸收剂 N I R， 青岛德达志成化工有 限公司； 成膜物质 ， 自制 ； 乙醇 ， 分析纯 ， 西亚试剂 ； 普通玻璃 ， 市售 。 1 2主要仪 器 和设备 磁力搅拌器 ， 型号 K M S 1 8 1 E， 上海精凿科技 有限公司 ； 悬涂机 ， 型号 K W 一 4 A， 鑫有研电子科 技 ( 中国) 有限公司 ； 烘干机 ， 型号 X H D一 9 6 2 0 A， 深圳市 弘基嘉科 技有限公 司； 光学测试仪 ， 型号 S 1 0 2 ， 深圳林 尚科技 。 3 6 塑料助剂 2 0 1 5年第4期( 总第 1 1 2期) 1 3实验步骤 实验步骤见图 1 。 图1 实验流程图 Fi g 1 F l o ws he e t o f t e s t 2 结果与讨论 2 1 近红外线吸收剂 N I R粒径分布 粒度分布图( 图 2 ) 可以看出， 近红外线 吸收 剂 N I R的颗粒尺寸为1 0 0 1 4 0 n m， 同时采用沉 降法测试分散液的稳定性 ， 测试结果表明在长达 6个月的时间内， 分散液体系稳定存在 。 厂 、 i 斗 粒径 m 辞 垦 凶 粒径 百分率 O1 0 O l 9 86 0 2 0 0 6 6 9 2 0 3 0 0 9 9 2 5 1 0 0 0 1 0 0 0 0 2 0 0 0 1 0 0 O 0 5 0 0 0 1 0 O O O l 0 0 0 0 1 0 0 O 0 2 0 0 0 0 1 0 0 O 0 4 5 0 0 0 1 0 0 0 0 7 5 0 0 0 1 O 0 0 O 图 2 近红外线 吸收剂 N I R粒径分 布图 F i g 2 T h e s p e c t r o g r a m o f P a r t i c l e s i z e d i s t r i b u t i o n o f O mn i s t a b N I R 2 。 兰 ! ! 竺 竺 竺 竺 竺 竺 竺 1 。0； f_ 90广 r 7 、 碍 捌 图3 红外线吸收剂欧稳德 N I R光吸收谱图 F i g 3 The l i g h t s p e c t r o g r a m o f Omn i s t a b NI R 从图 3 ， 我们可以看 出， N I R在可见光 区域 内 具有较高的透光率 ， 对近红外线具有较强的吸收 ， 其 中从8 5 01 2 5 0 n m的近红外线 吸收剂最强 ， 最 大吸收波长达到1 0 5 0 n m。可见 ， N I R对最终制品 颜色无影响， 可以添加到任意颜色的制品中， 同时 由于其优异的耐化学物理作用 ， 不会影响制品的 机械性能 ， 具有优异的耐候性。 2 3 N I R在4 41 9 4 4 o C范围内黑体辐射谱图 N I R在4 41 9 4 4范 围内的黑体 辐射谱 图 见图4 。 2 4 N I R在玻璃上的涂层的透光率谱图 N I R在玻璃上的涂层的透光率谱图见图 5 。 目 珥 醭 坚 目 矗 吕 邑 接 丑 疆 米 1 0 6 l O 1 O 1 0 0 l O 1 01 1 O 0 1 O 1 0 波长u111 图 4 N I R4 41 9 44 o C 范 围内 黑体辐射谱图 Fi g 4 Bl a c k b o d y r a di a t i o n s pe c t r a f r o m 44 1 9 44 o C o f a NI R 一 F I R f l6O0F 。 。 一 波长um 图5 透光率谱图 Fi g 5 Tr a n s mi t t a n c e s pe c t r a O O O O O O O O O O l 9 8 7 6 5 4 3 2 1 O 加 加 0 第 4期 邹超 ， 等 近红 外线 吸收剂在有机隔热材料上 的应用 3 7 2 5 涂层玻璃隔热效果图 测试数据表明， 经近红外线吸收剂 N I R涂层 处理后 的玻璃红外线透过率 只有 1 4 ， 而未 涂 层处理的红外线透过率 7 2 ， 这表明经近红外线 吸收剂 N I R涂层处理后的玻璃吸收了大部分红 外线 ， 起到具有明显的隔热作用 。 3 结论 由于普通玻璃对太 阳光的高透 光率 ， 在太 阳 光 的照射下 ， 必将造成建筑物 、 汽车 内的温度升 高 ， 从而增加空调的使用率 ， 浪费资源。近红外线 吸收剂 N I R制成涂层后 同时拥有可见光 区高 的 透过率和红外光区的高 阻隔率 ， 将此产品应用在 建筑物的大面积窗 口及透 明顶棚 ， 汽车窗 口等大 量使用玻璃的场合 ， 可以起到隔热作用 ， 大大降低 室内温度， 从而降低空调的使用率， 节约资源， 随 着科技的发展 ， 产品的 日趋成熟 ， 近红外线吸收剂 的应用领域会越来越广泛。 参考文献 1 Y u k i o S h i mu r a ， M i c h i k o S h i m u r a N a p h t h a l o c y a n i n e D y e s F u n c t i o n a l Ma t e r i a l s J S e n r y o t o Y a k u h i n ， 1 9 9 2， 3 7 ( 1 2 ) ： 3 9 2 李邦玉， 王俊东， 杨素玲， 等 四( 烷基苯氧基) 酞菁配 合 物的合 成 与表 征 J 合 成化 学 ， 2 0 0 2， 1 5( 2 ) ： 1 3 8 1 41 3 P e t e r s A T ， F r e e m a n H S S y n t h e s i s a n d S t r u c t u r e A d v a n c e s i n C o l o r C h e mi s t r y J M o d e m C o l o r a n t s ， 1 9 9 5 ， 2 3 ( 3 ) ： 1 4 51 4 9 4 K u b o Y S y n t h e s i s a n d C h a r a c t e r i s t i c s o f N e a r I n f r a r e d Ab s o r bi n g Me t a l Co mp l e x Dy e s wi t h I n do a ni l i ne t y pe Li g a n d s J C h e m i s t ry L e t t e r s ， 1 9 8 7 ， 1 8 8 ： 1 5 6 31 5 6 6 5 陈凌霞， 胡呈元， 周晓东， 等 c u (I I ) 有机磷酸酯配合 物与甲基丙烯酸甲酯共聚物的近红外吸收性能研究 J 红外技术， 2 0 0 8 ，