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随着经济的发展，全球对能源的需求日益增大。在不断增大的总能耗中，建筑能耗约占总能耗的35％。开发建筑节能材料是建筑节能的根本途径。对建筑物而言，通过门窗散失的热量约占整个建筑采暖及空调耗能的50％。玻璃窗、幕墙作为建筑物的采光和装饰结构，隔热性和透明性的平衡成为建筑节能的一大难题。据报道，通过普通窗户的热损失有60％是经红外线传递的。因此，在门窗热对流和传导得到控制后，减少红外辐射就变得格外重要。 本课题通过在聚合物中引入纳米材料，使其在不影响可见光透过率的同时亦能有效地阻隔近红外光，从而有效解决透明玻璃窗的隔热问题。一方面，基于纳米粒子在液相介质中的分散理论，通过物理分散和化学改性的共同作用来对纳米氧化锡锑(ATO)和纳米氧化铟锡(ITO)等纳米粒子进行表面改性，即采用物理手段解团聚，用化学方法保持分散稳定，从而制备出具有高可见光透过率和近红外阻隔率的复合材料。另一方面，依据Drude自由电子气模型理论基础，采用掺杂的方法调控ZnO的等离子共振频率，通过设计反应路线以达到掺杂的纳米ZnO的等离子共振频率尽可能地向短波长方向移动，即提高其在近红外的吸收和反射，并以此作为隔热功能组分制备复合涂层。基于以上分析，本课题开展得研究工作分为以下四方面: (1)利用硅烷偶联剂APS的活泼-NH2和预聚体的-NCO官能团发生缩合反应在ATO表面形成高分子界面层产生的空间位阻作用和聚氨酯相转变过程中乳胶粒表面电荷排斥效应稳定WPU/ATO乳液，从而获得具有良好可见光透过率及近红外线阻隔率可达55％的涂层。 (2)利用球磨分散结合化学改性的方法对ITO纳米粒子进行表面修饰，并通过原位聚合的方法分散到聚氨酯中，可制备出厚度可控的UV固化PUA/ITO纳米复合涂层。研究结果表明，ITO在基体中分散均匀，未发生聚集形成粒径较大的团聚体，当涂层中的ITO含量达到9wt％时，在可见光整个波段具有70％以上的透过率，同时其在近红外波段可以阻隔大于1500nm的近红外线。 (3)通过溶剂热法制备了铝掺杂氧化锌(AZO)纳米粒子，考察了Al掺杂含量对AZO近红外的吸收和反射的影响，同时根据实验过程变化结合多种分析测试手段，探究其可能的形成机理。在此基础上，以AZO作为功能隔热粒子，制备高可见光透过率及红外阻隔率PUA紫外光固化涂层。研究结果表明，AZO仍为ZnO六方纤锌矿晶体结构，随着Al3+掺杂度的提高AZO纳米粒子趋向于形成各向异性的形貌及较大的粒径。通过TEM观察AZO的形成过程，可建立“缩聚、成核和生长”模型解释AZO纳米粒子的形成过程。PUA/AZO纳米复合涂层在保持较高的可见光透过率情况下，近红外的透过率相比空白涂层下降了18％。 (4)采用溶剂热法制备了GZO纳米粒子，探索了前驱体类型、升温速率、反应温度对GZO纳米粒子形貌、近红外吸收性能的影响，并以最佳近红外吸收的纳米粒子作为隔热组分，制备了PUA/GZO纳米复合涂层。研究结果表明，通过选择不同的前驱体来控制Ga前驱体和Zn前驱体的反应活性，平衡掺杂离子和掺杂基体之间的生长速率，实现有效的替代掺杂;升温速率越高GZO的粒径分布越窄、Ga3+的掺杂度越低。以ZnSt2和Ga(NO3)3作为混合前驱体制备出的GZO-5粉体作为隔热功能组分，制备的PUA/GZO纳米复合涂层，在保持较高的可见光透过率情况下，近红外的透过率相比空白涂层下降了15％。