对于建筑物的大面积窗口及透明顶棚、汽车窗口等场合，太阳光的热辐射会增加空调的使用率，浪费能源，传统的解决方案是使用金属镀膜热反射玻璃和各种热反射贴膜等产品达到隔热降温的目的。但是这些产品也存在一些问题，其在可见光区的不透明性和高反射率限制了它的应用范围。纳米材料的出现为透明隔热问题的解决提供了新的途径。掺锑二氧化锡(ATO)是一种n型半导体氧化物，经研究证实纳米ATO 制成的膜有很高的红外屏蔽效果和可见光区良好的透地率。本文将纳米级的ATO应用于涂料制得隔热性能良好的透明涂料，并在此基础上做了系列研究。纳米涂料的制备方法主要有四种：溶胶凝胶法、原位聚合法、插层法、共混法。由于共混法简单易行，移植到工业化生产也较易，因此本文采用后一种方法，即共混法来制备纳米涂料。
1 实验
1.1 实验仪器
线棒涂布器，上海现代环境工程研究所；岛津3101UV 紫外- 可见光- 近红外分光光度计，日本岛津公司；隔热效果测试装置，自制。
1.2 实验原料
甲苯二异氰酸酯(TDI)，聚己二酸丁二醇酯，聚碳酸酯己二醇酯，二羟甲基丙酸(DMPA)，甲基丙烯酸甲酯(MMA)，丙烯酸β - 羟乙酯(HEA)，三乙胺(TEA)，偶氮二异丁氰(AIBN)，纳米ATO 湿浆(固含量14.5%)，水性助剂。
1.3 聚氨酯(PU)的合成
(1) 将丙烯酸β-羟乙酯在120℃条件下真空脱水2 h后备用。
(2) 将聚酯多元醇和二羟甲基丙酸加入三颈瓶中，于120~130℃条件下真空脱水2 h，降温后加入TDI，通氮，不高于80℃反应至达到理论NCO%，加入计量的HEA，继续反应约2 h 得到预聚体，加入三乙胺中和。将中和的预聚体缓慢加入去离子水中分散得到初分散液。在初分散液中加入MMA 和AIBN，在60℃条件下进行自由基聚合4 h，得到丙烯酸酯改性聚氨酯水分散液。
1.4 隔热涂料的制备
用1.3 制得的聚氨酯和ATO 湿浆以适当的比例配置再加少量增稠剂、流平剂等各种助剂搅拌混合均匀配得透明隔热涂料。不同的聚氨酯和ATO 湿浆的配比可得到不同性能的涂料，就本体系而言计算的理论临界颜料体积浓度(CPVC)为0.028。而从实验得知当颜料体积浓度(PVC)在0.022以上时，所得涂料制备的涂层已经不具备良好的透明性。因此选定以下的配方比例进行ATO 用量的分析研究。
按表2 的ATO/PU 配比量分别制备1#、2#、3#、4#、5#样品，然后把所制得的涂料用线棒涂布器均匀涂于25.4×76.2×1mm载玻片以及150×150×3mm的玻璃片上(湿膜厚度为30 μm)，在80℃下固化1 h即得透明隔热涂层。
1.5 涂料的光学及隔热性能表征
1.5.1 涂层的隔热效果的表征
用图1所示的隔热装置进行涂层隔热效果的表征。
其中木盒的尺寸为150 × 150 × 75 mm，光源采用500W 碘钨灯，光源距样板表面距离为40 cm，底板为涂有黑色无光漆的150 × 150 × 1 mm 铁板，样板采用3 cm 厚的普通光学璃。
1.5.2 涂层的透光率的测定
用岛津3101UV紫外-可见光-近红外分光光度计测量涂层的可见光区及红外光区光的透过率。
2 结果与讨论
本实验以空白玻璃及某进口隔热膜作参比，对ATO 不同用量对涂层隔热性能及其透光率的影响作比较，得出纳米ATO 佳用量。
2.1 涂层的透光率
由图2可看出纯的聚氨酯涂层并不具有红外的阻隔率，而不同的纳米ATO 用量的涂料所制得的涂层其可见光区的透过率均在80% 以上，但在红外区光的透过率迅速下降，其中PVC 为0.018 的样板可达到61.3% 的红外屏蔽率。比较而言，实验参比样品的某国外进口隔热膜其可见光区和红外区光的透过率均在60% 左右。
从图3 可得出随着ATO 用量的增加，其红外区光的透过率经历了一个先下降后上升的过程，即存在一个佳ATO 用量即PVC 为0.018 时为此体系的佳ATO 用量。
2.2 涂层的隔热效果
隔热效果的测试采用和太阳光光谱相近的碘钨灯作为光源。图4和图5为样板测试结果。其中图4测定的是隔热装置底板随时间的温度变化，它主要反映的是样板对热辐射的阻隔程度。由图可看出，
和空白样板相比，纳米ATO 的加入均可产生较为显著的热辐射阻隔效果， 达到平衡时2 # 样板(PVC=0.018)比空白样板温度底15℃。图5 所示的是碘钨灯照射下隔热装置木盒内空气温度随时间的变化。达到平衡时2#样板盒内空气温度比空白样板盒内空气温度低8℃，和进口隔热膜相当。
3 结论
由实验可知，选用水性聚氨酯作为成膜剂，纳米ATO作为填料可制得性能良好的纳米透明隔热涂料。当PVC 为0.018 时所制得的纳米ATO 透明隔热涂料所得涂层(30 μm)其可见光透射比可达86.2%，其近红外区(800~2500 nm)光的屏蔽率可达61.3%。少量的纳米ATO的加入使得涂料有了很好的隔热性能，其隔热效果与昂贵的国外同类产品的隔热效果相当。制得透明隔热涂料可广泛应用于建筑玻璃，汽车前挡玻璃等,具有很好的应用前景。
由实验可知，选用水性聚氨酯作为成膜剂，纳米ATO作为填料可制得性能良好的纳米透明隔热涂料。当PVC 为0.018 时所制得的纳米ATO 透明隔热涂料所得涂层(30 μm)其可见光透射比可达86.2%，其近红外区(800~2500 nm)光的屏蔽率可达61.3%。少量的纳米ATO的加入使得涂料有了很好的隔热性能，其隔热效果与昂贵的国外同类产品的隔热效果相当。制得透明隔热涂料可广泛应用于建筑玻璃，汽车前挡玻璃等,具有很好的应用前景。
