《复合氧化物微纳建筑颜料低能耗可控制备关键技术》

该项目属于材料科学与土木建筑工程交叉领域。该项目基于国家倡导的建筑节能战略和新材料关键技术产业化战略背景,以及建筑用反射隔热颜料在制备及应用方面存在的能耗大、粉体团聚严重、红外反射效果不佳等问题。项目以节能降耗为主要目标,设计开发了低温可控的微纳米建筑颜料制备技术,探讨了反应机理,研发了具有自主知识产权的制备技术和综合使用性能优异的微纳米建筑用复合氧化物陶瓷颜料,并在土木建筑工程领域得到应用。主要技术内容及创新成果如下:

1、开发了一种普适低能耗的自蔓延燃烧法制备技术,实现了复合氧化物纳米陶瓷材料低温可控、无需表面活性剂、无毒低污染的合成,提出了氯盐的存在对降低反应温度以及提高产物粒子分散性的作用机理,系统研究了合成方法、合成条件、反应机理及结晶动力学行为与产物性能之间的影响机制,解决了复合氧化物纳米陶瓷材料传统制备方法存在的温度高、能耗大、粉体团聚严重等问题。

2、提出了ABO@TiO2复合颜料提高产物红外反射率的协同增效复合作用机制。基于协同作用原理,利用掺杂和表面修饰等技术,通过设计产物的组成和微观结构,采用动力学可控包覆法,研究了微纳米结构的调控及表面修饰等因素对产物的色度和红外反射性能的影响规律,研制了系列微纳米复合氧化物彩色颜料,提高了产品的使用性能。

3、提出了原位构筑低能耗固相合成烧绿石型锆酸盐材料的技术方法,跟踪了反应历程,揭示了反应机理,在反应时间相同的条件下,显著降低了产品的制备温度,与传统固相反应法相比,其制备温度降低了400℃以上,提高了产品的生产效率。

4、研制了三大类复合氧化物微纳米陶瓷颜料:钙钛矿型ABO3、烧绿石型A2B2O7、尖晶石型AB2O4;A位或B位掺杂ABO系列纳米陶瓷颜料;ABO@TiO2复合彩色陶瓷颜料。

5、用作建筑外墙体隔热颜料,节能降耗。所得掺杂系列及复合系列陶瓷颜料产品质量稳定、粒度分布均匀、分散性好、粘结力强,且产物具有高红外反射率,节能效果显著。

项目研究成果了在推广应用单位推广示范下,多家新材料生产厂家已开始推广应用该项目技术,产品具有粒度分布均匀、质量稳定、粘结力强等特点,用作外墙隔热建筑颜料,节能效果明显,具有显著的社会和经济效益。该项目成果已授权国家发明专利8项。在国内外知名学术期刊上发表SCI收录期刊论文18篇,EI收录期刊论文3篇,出版专著3部。研究成果被国内外同行多次引用,且给予了高度正面评价,论文被引用次数达357次。获得了教育厅科技成果一等奖。

成果说明

该项目研究成果提供的低能耗制备技术已成功合成了烧绿石型、尖晶石型、钙钛矿型等系列复合氧化物先进陶瓷材料。受到了国内外同行的广泛关注,采用此技术合成了其他多类新型陶瓷材料。制备技术低能耗可控,得到了企业界的青睐,在河南科达节能环保有限公司、郑州盾泥建材有限公司、南京同友建材科技有限公司等得到应用。所制备的纳米陶瓷颜料因粒子分散性好、粒度分布均匀、粘结力强等,具有市场竞争力。作为墙体涂层用于节能建筑领域,产品经检测为外墙用涂料优等品,具有呈色性好、着色稳定、耐酸碱性好等,在一定程度上节约了能源、降低了能耗,具

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