本發(fā)明屬于一種石墨烯陶瓷類隔熱、隔音、降溫水性涂料，采用一種高強有機/無機納米復(fù)合透明膜層材料，包括最新復(fù)合陶瓷隔熱技術(shù)和摻雜sn2o、納米二氧化鈦、二氧化硅材料、納米氮化硼，設(shè)計用來反射光能和輻射熱能，達(dá)到隔熱、隔音、降溫的目的。

石墨烯納米透明隔熱、隔音、降溫涂料具有其獨特的功能特性與環(huán)保成分，納米ato吸收紅外線和阻隔紫外線功能、二氧化鈦能清除周圍環(huán)境中的異味，降解甲醛和其他有害物質(zhì)等。

透明膜是一種新型的pet薄膜材料，內(nèi)涂層包括“白色石墨烯”材料，是具有卓越“節(jié)能”性能的創(chuàng)新建材產(chǎn)品。它也可以直接貼在窗玻璃表面，把普通玻璃轉(zhuǎn)換成高性能玻璃窗的科技產(chǎn)品，符合環(huán)保膜的要求和特性。

本發(fā)明具體涉及一種在納米尺度上復(fù)合的有機/無機雜化膜層材料及制備方法，其特征在于：高折射率的、透明的、隔音的、耐磨耐劃傷的薄膜“白色石墨烯”材料等組成及制備方法。

納米透明隔熱、隔音、降溫涂料主要用于窗體的節(jié)能，也可應(yīng)用于多種領(lǐng)域，如：(1)應(yīng)用于汽車、火車、飛機的風(fēng)擋玻璃以及建筑物玻璃等，起到了很好的隔熱、隔音、降溫作用，且無反射光污染；(2)涂覆于玻璃上，制成納米透明隔熱玻璃，包括單層玻璃、中空玻璃以及夾層玻璃；(3)涂覆于聚碳酸酯等透明樹脂上制成納米透明隔熱板材，其應(yīng)用場合非常廣泛，如可以做成汽車站頂上的透明、隔音、隔熱板等；(4)涂覆于聚酯薄膜，制成透明、隔音、隔熱貼膜，應(yīng)用于建筑及汽車窗玻璃。

透明膜主要用于(1)私家住宅、高級賓館、酒店、寫字樓、展廳等的隔熱保溫及防紫外線；(2)汽車、火車、飛機等交通工具的玻璃隔紫外線。(3)建筑物門窗、頂棚、汽車和船艦用玻璃均有廣泛的應(yīng)用前景。

有關(guān)專家稱，在整個建筑的能量損失中，約70％耗在門窗上，所以說致力于節(jié)能玻璃的開發(fā)與應(yīng)用是現(xiàn)今建筑節(jié)能的重中之重。由于我國對建筑門窗的節(jié)能不夠重視，導(dǎo)致目前400億m2的建筑中，95％以上用的是不節(jié)能玻璃，而且在每年新增加的20億m2的建筑規(guī)劃中，也沒有設(shè)計使用節(jié)能玻璃。新頒布的《節(jié)約能源法》提出的建筑節(jié)能目標(biāo)是，到2010年，全國新增建筑的13達(dá)到節(jié)能50％的目標(biāo)；到2020年，全國新增建筑全部達(dá)到節(jié)能65％的目標(biāo)。按2010年的目標(biāo)計算，今后3年將新增節(jié)能建筑面積約25億m2，若要達(dá)到節(jié)能法所規(guī)定的要求，建筑節(jié)能所需的節(jié)能玻璃面積約4億m2，這還不包括既有建筑玻璃的節(jié)能改造。由此可見，納米透明隔熱涂料的推廣應(yīng)用，是繼中空玻璃、代表的節(jié)能玻璃之后未來幾年行業(yè)中最“耀眼”的亮點。

本發(fā)明‘一種石墨烯納米透明隔熱隔音降溫涂料及透明膜的制備技術(shù)’性能原理如下幾點：

①納米sno2是一種重要的化工材料，為四方金紅石結(jié)構(gòu)，具有良好導(dǎo)電性、阻燃性和反射紅外輻射及遮光、吸附、化學(xué)性能穩(wěn)定等特點。由于具有超微粒子和本身所具備的物化性質(zhì)，在電子材料、氣敏材料、透明導(dǎo)電材料、抗菌材料、功能陶瓷、玻璃電極、光學(xué)玻璃、有機合成催化劑等方面得到了廣泛應(yīng)用。近年來，國內(nèi)外致力于研究各種不同摻雜物對sn2o性能的影響。

從理論上來說，純sn2o屬于典型的絕緣體，由于存在著晶格缺位，是一種n型半導(dǎo)體。其導(dǎo)電性質(zhì)介于傳統(tǒng)半導(dǎo)體和金屬之間，為提高其導(dǎo)電性能，采用五價元素如銦、銻、砷摻雜能形成淺施主能級，使其具有90％的紫外線吸收及90％的可見光透過率。摻雜sn2o納米導(dǎo)電氧化物tco由于具備低電阻率、高透光性及熱穩(wěn)定性高、機械性能強等特點，在透明隔熱涂料中得到了應(yīng)用。

②納米透明隔熱隔音降溫涂料采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝將超活性ato、tio2、sio2做成適合在玻璃、瓷磚、金屬、水泥、pe、pet、pc、pp、pvc等表面涂覆的納米涂層材料。透明性的超活性ato，起到吸收紅外線和阻隔紫外線功能；

③超活性ato化學(xué)性能穩(wěn)定，對熱量、濕度等外部環(huán)境引起的物理性變化小，所以能保持永久性的半導(dǎo)體材料，能有效地阻止紅外輻射和紫外線輻射，阻隔紅外效果達(dá)95％，阻隔紫外效果達(dá)90％，該涂層材料與基材有極好的相容性，鋪展、流平性能好，附著力強，持久不脫落；

④除在tco用途外，最新復(fù)合陶瓷隔熱技術(shù)能夠有效地阻隔紫外線達(dá)99％，并且能反射90％以上的可見光，能夠阻隔紅外線達(dá)92.5％，陶瓷分子能夠防止超量的水蒸汽進(jìn)入，而允許正常數(shù)量的水分子的通過，由此極大的增加了整個建筑表面的防曬絕熱能力；

⑤納米透明隔音隔熱涂料安全環(huán)保，所有成分均為無機物，是一種新型的環(huán)保涂料。

一般納米透明隔熱隔音降溫涂料的特點如下：

①隔熱保溫納米透明隔熱隔音降溫涂料有效的阻隔了太陽光中的紅外線和紫外線穿透玻璃入室內(nèi)，屏蔽99％以上的紫外線，阻隔75％以上的紅外線，可使室內(nèi)溫度降低3-5℃，使被曬物體溫度降低6-10℃。

②透明納米透明隔熱隔音降溫涂料施工后在基材表層形成8-10μm左右的微薄膜層，可見光透過率高達(dá)70％以上，不影響視野。

③節(jié)能、隔音納米透明隔熱隔音降溫涂料的隔熱、保溫的功效，延長了室內(nèi)而溫度u室外溫度均衡的升降，減少空調(diào)冷或熱機次數(shù)，節(jié)省空調(diào)能耗25-35％。

④環(huán)保

納米透明隔熱隔音降溫涂料屬于水性涂料，不含tvoc、游離、鉛、鉻、鎘、類等有害物質(zhì)，綠色環(huán)保，符合國家環(huán)保質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，是一種新型的環(huán)保涂料。

⑤健康納米透明隔熱隔音降溫涂料能夠防止紫外線造成家具、布藝、地毯、窗簾、壁畫等室內(nèi)物品褪色老化，防止紫外線誘發(fā)皮膚癌、白內(nèi)障等疾病。

本發(fā)明的透明隔熱隔音降溫涂料擁有良好的可見光透過率，高紅外光反射率，生產(chǎn)成本低，工藝條件簡單，綠色環(huán)保，透明性、隔音性和隔熱效果佳等優(yōu)點，具有極高的應(yīng)用價值和廣闊的市場前景。

本發(fā)明是以下技術(shù)表述方案實現(xiàn)的：

原理表述：是一般輻射到地球表面的太陽光光譜能量分布情況為：紫外區(qū)200～380nm，占總能量的5％；可見光區(qū)380～780nm，占總能量的45％；近紅外區(qū)780～2500nm，占總能量的50％。因此，太陽光譜的能量主要集中在可見光區(qū)和近紅外區(qū)。納米半導(dǎo)體隔熱效果一方面與其本身的物理結(jié)構(gòu)有關(guān)，另一方面與其粉體微粒的粒徑有關(guān)。通常只有納米級的半導(dǎo)體才能起到透明隔熱的作用。

原料表述：

氧化錫銻等粒子是一種高密度、自由電子氣型材料，其存在的自由載流子能夠激發(fā)與氣體等離子體相類似的等離子體振動，因此可通過對半導(dǎo)體進(jìn)行摻雜來增加其載流子的濃度，使摻雜后的半導(dǎo)體具有對太陽光譜中的紫外線具有強吸收、對可見光透明并能反射紅外線的功能。

半導(dǎo)體的摻雜一般有2種方式：一是摻雜高價金屬，以替位方式形成施主雜質(zhì)，如五價sb摻雜半導(dǎo)體sno2、sn摻雜半導(dǎo)體in2o3等；另一種摻雜是用非金屬元素f替位o產(chǎn)生電子施主來增加半導(dǎo)體的載流子濃度，如f摻雜半導(dǎo)體sno2。

在透明隔熱功能填料中應(yīng)用較廣的半導(dǎo)體包括氧化鋅、氧化銦、氧化錫、氧化鎘及其摻雜體系。

ato納米涂層對太陽光的隔熱主要源于其對近紅外光的吸收(平均吸收率達(dá)86％，僅反射4.5％)。納米粒子隔熱作用是基于對紅外光的吸收。

將無機組分hbn和sio2、tio2以共價鍵的形式接枝到有機聚合物中，制備出綜合有機、無機材料優(yōu)良性能的有機/無機雜化涂料，采用該涂料制備的涂層具有“三防”(防腐蝕、防濕熱、防霉菌)、抗沖蝕和抗高低溫沖擊的優(yōu)良性能。該方法具有工藝簡單、成本低廉、節(jié)能、環(huán)保的特點。

目前，也有納米級半導(dǎo)體的粒徑、摻雜等因素對光譜選擇性的影響，取得了一定成果，但還未能形成統(tǒng)一的定論。

本發(fā)明‘一種石墨烯納米透明隔熱隔音降溫涂料及透明膜的制備技術(shù)’關(guān)鍵技術(shù)表述方案是按以下二個方面進(jìn)行的。

1、納米導(dǎo)電氧化物ato液體

隨著納米微粒的粒徑減小，比表面積大大增加，表面的原子增多，原子間產(chǎn)生不飽和鍵，使得納米微粒具有很高的表面活性和吸附性，因而，超細(xì)微粒很容易發(fā)生團聚，以減少體系總表面能，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。為防止團聚現(xiàn)象的產(chǎn)生，分散制備納米導(dǎo)電氧化物ato液體時，一是要選擇與體系相容配套的分散助劑，通過材料親合基團吸附在納米微粒表面，使微粒之間產(chǎn)生排斥力，通過靜電排斥或空間位阻使微粒穩(wěn)定；二是要通過機械力高速研磨將聚集成團的材料粒子分散成細(xì)微粒子。另外，分散后的納米微粒還必須具有很好的分散穩(wěn)定性，保證納米導(dǎo)電氧化物ato以微粒的狀態(tài)穩(wěn)定地存在于液體介質(zhì)中。最后，要準(zhǔn)確控制納米導(dǎo)電氧化物ato材料的添加量問題。一般而言，納米材料的用量與涂料性能變化之間的關(guān)系曲線近似于拋物線，開始隨著納米材料添加量的增加，涂料性能大幅度提高；而后，隨著納米材料添加量的進(jìn)一步增加，涂料的性能反而呈迅速下降的趨勢，同時也增加了成本。所以，經(jīng)過不斷地試驗，選擇好納米導(dǎo)電氧化物ato的添加量也是關(guān)鍵技術(shù)之一。

2、制備透明隔熱涂料的關(guān)鍵技術(shù)表述

制備納米透明隔熱隔音降溫涂料的關(guān)鍵是選擇使用對太陽光譜具有選擇性的納米半導(dǎo)體材料，目前這類材料主要是納米氧化錫銻(ato)和氧化銦錫(ito)。其中，ato因成本相對較低而成為市場可接受的產(chǎn)品。

本發(fā)明‘一種石墨烯納米透明隔熱隔音降溫涂料及透明膜的制備技術(shù)’，所述的首先運用差示掃描熱法2失重分析(dsc2tg)、x射線衍射(xrd)、透射電鏡(tem)和紫外可見光光譜分析(uv)等觀測手段對微粉末進(jìn)行了表征，比較系統(tǒng)地研究了熱處理工藝(溫度、時間)對粉末顆粒度和電阻的影響規(guī)律，探討了摻銻sno2導(dǎo)電粉、tio2、sio2、hbn的透明顯色特性。

本發(fā)明‘一種納米透明隔音石墨烯隔熱涂料及透明膜的制備技術(shù)’的工藝配方：是按以下配方示例進(jìn)行的。

所述的其原料配方為：摻雜sn2o、納米二氧化鈦、二氧化硅、納米氮化硼乙醇漿料20～70％、分散劑2～5％、成膜劑10～35％、增稠劑1～3％、流平劑0.5～1％。

所述的其涂料的制備方法首先制得sn2o、納米二氧化鈦、二氧化硅、納米氮化硼材料納米粉體，然后制得摻雜sn2o、tio2、sio2、hbn乙醇漿料，最后配制成所述石墨烯納米透明隔熱隔音降溫涂料。

所述的透明膜的制備方法，首先是一種新型的pet薄膜材料，內(nèi)涂層包括“白色石墨烯”材料和添加量也是關(guān)鍵技術(shù)之一。其次是內(nèi)涂層包含上述“石墨烯納米透明隔熱隔音降溫涂料”具有卓越“節(jié)能”性能的創(chuàng)新產(chǎn)品及配方的關(guān)鍵技術(shù)。它也可以直接貼在窗玻璃表面，把普通玻璃轉(zhuǎn)換成高性能玻璃窗的科技產(chǎn)品，符合環(huán)保膜的要求和特性。

通過上述發(fā)明將各組分調(diào)到最科學(xué)、最合理的狀態(tài)下，“白色石墨烯”納米材料由于量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面界面效應(yīng)、量子隧道效應(yīng)等，使納米材料在力學(xué)性能、電學(xué)性能、磁學(xué)性能、熱學(xué)性能等方面與傳統(tǒng)的固體材料有著不同的特殊性質(zhì)，使其成為了近十年來材料科學(xué)與工程的新興領(lǐng)域，被譽為21世紀(jì)最有前途的材料，有著極為廣泛的市場應(yīng)用前景。

摻雜sn2o納米導(dǎo)電氧化物tco使涂料的常規(guī)力學(xué)性能顯著得到提高，并且提高涂料的耐老化、耐腐蝕、抗輻射等性能，使得這種涂料得到廣泛的應(yīng)用，有著良好的研究開發(fā)前景，對能源的節(jié)省、環(huán)境保護等有一定的作用。