铯钨青铜纳米粉体制备及在透明隔热涂层中的应用

为使玻璃、塑料等薄型、透明外部材料隔热且不隔光,同时还节能,目前最有效的办法就是将具有吸收红外光能力的纳米颗粒,如锑掺杂二氧化锡(ATO)、氧化铟锡(ITO)、六硼化镧和铯钨青铜纳米颗粒添加到树脂中,制成透明隔热涂料直接涂布到玻璃或遮阳布上,或先涂布到PET(聚酯)薄膜上,再将PET薄膜贴到玻璃上(如汽车贴膜),或制作成塑胶薄片,如PVB(聚乙烯醇缩丁醛)、EVA(乙烯一醋酸乙烯共聚物)塑胶,再将这些塑胶薄片和钢化玻璃复合,也起到阻隔红外线的作用,从而达到透明隔热效果。
 
在上述几种能够吸收红外线,从而实现透明隔热的纳米颗粒中,铯钨青铜纳米颗粒(又称钨酸铯,cesium tungsten bronze)具有最佳的近红外吸收特性,通常每平方米涂层中添加2 g即可达到950 nm处透过率10%以下(以此数据表明对近红外线的吸收),同时在550 nm处可实现70%以上的透过率(70%的指标是绝大多数高透明薄膜的基本指标)。尽管铯钨青铜纳米颗粒具有优良的透明隔热特性,但现有生产工艺主要采用原料钨和铯的高温固相反应,如先在600℃左右形成钨青铜晶相结构,再于800℃左右还原气氛中进行还原处理,从而形成高载流子浓度的铯钨青铜纳米颗粒(铯钨青铜对红外线的吸收源自于载流子)。该工艺具有操作简便,批次稳定的优点,但存在颗粒偏大问题,通常在微米级,要实现涂层透明的要求,需要高端分散设备长时间的研磨才能使颗粒粒径小于100 nm,这就大大增加了使用成本,并且大颗粒的存在使得涂层的雾度(Haze)较大,影响涂层的光学效果。此外,生产过程中采用高危险性还原氢气,也增加了生产成本。不少研究报道采用湿化学液相方法,如水热法、溶剂热法和高温热解法制备铯钨青铜纳米颗粒,但均存在制备成本过高,或对设备腐蚀严重、压力过高、安全系数低的问题,至今还没有完全液相法生产小颗粒铯钨青铜纳米粉体的报道。
 
青铜纳米粉
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