在能源危机的背景下，节能环保成为人们关注的焦点。随着经济的高速发展，中国已经成为世界第二大能源消费国，并且有可能在三到五年内超越美国成为世界最大能源消费国。因此，节能环保对我国经济的可持续性发展是至关重要的。现代建筑为了美观越来越多地采用玻璃墙幕，玻璃虽然美观、透光率高、视野好，但其对来自太阳光的红外线的阻隔不够，增加了空调的使用率，造成巨大的能源浪费。在这样的背景下，纳米透明隔热涂料已经成为节能环保涂料的新宠，其使用领域非常广泛，如住宅、写字楼、酒店、学校、汽车等既要求隔热保温阻隔紫外线，又对透光性及对视线有特别要求的地方尤其适用，节能潜力巨大［1 － 2］。
纳米透明隔热涂料是一种在可见光区具有透明性的隔热涂料，它利用材料中纳米粉体对可见光良好的透过率及对红外光区极高的反射率来达到透明、隔热效果［3 － 8］。掺锑二氧化锡( ATO) 就常用于透明隔热涂料的制备中，其具有很高的紫外红外屏蔽效果，并在可见光区具有良好的透过率［9 － 10］。纳米隔热透明涂料的研究在日本和美国比较深入，而我国这方面的研究和实际应用起步较晚，但近年来越来越受到重视。本研究采用ATO 粉体，制成稳定的且分散良好的ATO 乙醇溶液，用有机硅树脂作为成膜物，制备了透明隔热涂料。这种方法简单易行，也比较方便应用于工业生产。而且乙醇作为一种环保型的有机溶剂，也符合绿色涂料的要求。本研究首先研究了纳米ATO 的用量对涂料透明度和隔热性能的影响，在保证透明度和隔热效果的同时，对有机硅树脂的配比做了进一步的探讨，使制得的涂料具有优良的综合性能。
 

1 实验部分

1. 1 原料

甲基三甲氧基硅烷( MTMOS) 、正硅酸乙酯( TEOS) 、硅烷偶联剂( KH － 560) : 上海海曲化工有限公司; 纳米ATO 粉体:江苏河海纳米科技股份有限公司; 无水乙醇、冰乙酸: 上海康达化工有限公司。

1. 2 实验仪器

线棒涂布器: 上海现代环境工程研究所; 紫外－ 可见光－近红外分光光度计: 岛津3101UV，日本岛津公司; 磨耗仪( JM－ V 型) : 上海现代环境工程研究所; 便携式铅笔硬度计: 上海六凌仪器厂; 隔热性能测试箱: 自制; 激光粒度测定仪( 型号LZ230) : 美国贝克曼库尔特公司。

1. 3 纳米ATO 乙醇溶液的制备

将纳米ATO 粉体在烘箱中烘干48 h，取出放入干燥器中，自然冷却至室温; 称取定量的ATO 粉，加入硅烷偶联剂( ATO质量的2%) ，加入定量的无水乙醇; 超声波分散30 min 后，移入三口瓶中，磁力搅拌， 70 ℃下回流6 h; 然后将其加入砂磨搅拌分散机中，高速分散砂磨8 h，调pH 为7. 0 ～ 7. 5。制得纳米ATO 含量30%的乙醇浆料，其粒径分布见图1。

图1 ATO 的粒径分布

由图1 可见，自制的ATO 乙醇浆料中，ATO 的粒径绝大部分在60 ～ 80 nm 范围内，达到了纳米级的要求。
1. 4 透明隔热涂料的制备

将20 mL 一定配比的MTMOS 和TEOS 混合，加入78 mL无水乙醇作为溶剂，将2 mL 的冰乙酸通过恒压漏斗缓慢滴加至体系中，体系始终保持搅拌，温度控制在30 ～ 40 ℃ 之间。搅拌4 h 后，按一定比例称量纳米ATO 乙醇溶液，缓慢滴加到三口烧瓶中，充分搅拌，20 min 后停止搅拌，得到有机硅透明隔热涂料样品。样品编号和物料配比见表1，其中0# 为不含ATO 的对比样。

表1 样品编号和物料配比

注: ( 1) —ATO 含量为相对于有机硅树脂的质量分数。

1. 5 涂料性能的表征

1. 5. 1 样品制备

选用石英玻璃作为基材，用线棒涂布器将上述制得的涂料涂覆于处理过的石英玻璃基材表面，室温下待溶剂挥发后放入烘箱，在一定温度下固化成膜。

1. 5. 2 光学性能

透光性的测试采用岛津3101UV 紫外－ 可见光－ 近红外分光光度计测量涂层的紫外光区、可见光区及红外光区光的透过率。波段选择200 ～ 1 500 nm，比较不同ATO 含量和原料配比对透光率的影响。

1. 5. 3 隔热效果

隔热性测试采用自制的隔热装置，以250 W 硬质防爆红外辐射灯作为热光源，如图2。光源距样板表面20 cm，底板为涂有黑色无光漆的铁板。在光源照射下，分别记录对照玻璃和涂膜样板玻璃的盒内底板及空气随时间升温变化数据，并计算温差。

1—照明光源; 2—泡沫保温层; 3—挡板; 4—水银温度计; 5—贴片式热电偶; 6—铁片( 上表面涂有黑色无光漆) ; 7—涂有涂料的玻璃片; 8—泡沫保温隔层

图2 隔热效果测试装置