一种水性透明隔热涂料及其制备方法和使用方法技术

一种水性透明隔热涂料及其制备方法和使用方法，隔热涂料按重量百分数包括以下原料：醇酸树脂10‑23%，水溶性丙烯酸树脂20‑40%，氨基树脂5‑9%，水性纳米硫化铜浆液14‑33%，二丙二醇丁醚DPNB2‑7%，去离子水13‑20%，防白水2‑7%，消泡剂0.1‑0.3%，流平剂0.3‑0.5%，基材润湿剂0.2‑0.5%，pH调节剂0.1‑0.3%。水热法制备的高分散性纳米材料收集和除杂提纯的方法，制备高分散稳定性的纳米浆液；利用本发明专利技术的涂料涂覆在玻璃表面上具有很好的可见光透过和红外屏蔽隔热效果。

Aqueous transparent heat insulating coating, preparation method and using method thereof

A water-based transparent heat insulation coating and its preparation method and use method, thermal insulation coating comprises the following raw materials by weight percentage: 10 to 23% alkyd resin, water soluble acrylic resin 20 40%, 5 9% amino resin, water soluble nano copper sulfide slurry 14 33%, two propylene glycol butyl ether DPNB2 7%. Deionized water 13 20%, 2 7% anti white water, defoaming agent 0.1 leveling agent 0.3 0.3%, 0.5%, 0.2 and 0.5% substrate wetting agent, pH regulator 0.1 0.3%. Hydrothermal preparation of highly dispersed nano materials collection and purification method in hybrid nano slurry preparation, high dispersion stability; the coating of the invention has good transparency in visible light and infrared shielding insulation effect on the glass surface.

【技术实现步骤摘要】
一种水性透明隔热涂料及其制备方法和使用方法
本专利技术涉及隔热涂料，尤其是种水性透明隔热涂料及其制备方法和使用方法。
技术介绍
门窗具有采光、通风和围护的作用，还在建筑艺术处理上起着很重要的作用，因此，现代的建筑在设计时越来越多地使用玻璃窗户和幕墙。然而，众所周知，太阳光谱按波长可分为三部分：紫外光、可见光、近红外光。其中，300-400nm的紫外光占据太阳光能量的3%；400-760nm的可见光占据太阳光能量的45%；760-2500nm的红外光占据太阳光能量的49%。因此，照射到地球表面上98%的太阳光能量在300-2500nm波长范围内，这也正是普通玻璃透过率最高的区域。显然，普通玻璃对于人们需要的可见光波段具有高透过率，但同时对紫外和红外波段也同样具有高透过率。因此，大面积使用普通玻璃在夏天室内降温和冬天取暖会造成巨大的能源浪费。据研究统计，在建筑能耗方面，我国建筑门窗散热量占建筑外围总散热量的50％以上，为发达国家的3-5倍。因此提高门窗的保温隔热性能是降低建筑能耗的有效途径。目前，国内外针对玻璃的热工性能改造的方法主要有Low-E镀膜技术、贴膜技术以及涂料涂膜技术。其中，以Low-E镀膜技术和贴膜技术在市场上最为成熟，但这两中方法技术难度大，对设备和操作人员素质要求高，主要被国外大公司垄断并且其成膜还具有对电视信号、手机信号屏蔽的缺点。相对而言，涂料涂膜技术是将具有太阳光选择透过性能的纳米材料加入到涂料中直接在玻璃表面涂覆涂层从而赋予玻璃光选择屏蔽能力，具有明显的操作方便，设备简单，不存在电磁屏蔽，能对现有玻璃改造的优势。目前，透明隔热涂料的研究主要集中在纳米功能材料的制备和纳米材料在涂料中的分散，一方面，纳米功能材料的选择以氧化物半导体材料为主，如氧化铟掺锡（ITO）、氧化锡掺锑（ATO）等；另一方面，对其表面接枝、包覆或直接加入分散助剂提高其在涂料中的分散稳定性。虽然取得了较好的可见光透过和红外光屏蔽性能，但由于氧化物半导体材料的一般化学制备方法中都要经过高温焙烧过程，由此造成的纳米团聚对纳米材料的分散和改性造成了很大的困难，由此导致涂料中纳米材料含量低，对红外光屏蔽能力有限。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种水性透明隔热涂料及其制备方法和使用方法，涂料涂覆在玻璃表面上具有很好的可见光透过和红外屏蔽隔热效果。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种水性透明隔热涂料，按重量百分数包括以下原料：醇酸树脂10-23%水溶性丙烯酸树脂20-40%氨基树脂5-9%水性纳米硫化铜浆液14-33%二丙二醇丁醚DPNB2-7%去离子水13-20%防白水2-7%消泡剂0.1-0.3%流平剂0.3-0.5%基材润湿剂0.2-0.5%pH调节剂0.1-0.3%；所述水性纳米硫化铜浆液按重量百分数包括以下原料：PVP改性硫化铜纳米片0.5-0.8%乙醇20-25%防白水18-32%去离子水45-60%；所述水性纳米硫化铜浆液的制备方法，包括以下步骤：a)将通过水热法制备得到的PVP改性硫化铜纳米片悬浮液超声分散5-15min后，向其中注入过量的丙酮，用保鲜膜密封静置4-8h；b)静置过程中PVP改性硫化铜纳米片发生明显地沉降，将上清液倒入废液桶中，并加入适量去离子水超声分散完全，再注入过量的丙酮，以此洗涤两次后在室温下干燥3-5h，得到PVP改性硫化铜纳米片；c)向PVP改性硫化铜纳米片中加入乙醇和去离子水，超声分散至底部无明显固体，加入防白水，超声5-15min，得到分散良好的水性纳米硫化铜浆液。本专利技术硫化铜是一种在光催化剂、太阳能光热转换、建筑物玻璃窗的辐射选择过滤层等领域具有广泛应用的ｐ型多功能半导体光电材料。由于纳米硫化铜能带跃迁能产生对近红外光的特殊波段的吸收，使用特定方法制备的纳米硫化铜已经被证明具有显著的近红外吸收能力，且其禁带宽度为2.2eV左右，在可见光范围内具有弱的吸收，因此可以作为一种光选择吸收材料，并且其制备过程相对简单，成本低，稳定性好，以此纳米材料为基础研制成高红外吸收隔热涂料。而且，不同于氧化物半导体纳米材料，硫化铜可以通过共沉淀法、水热法低温（<200℃）直接合成，能够实现对纳米硫化铜在制备过程中的表面接枝改性，从而大大降低了纳米材料的团聚特性，使得材料在涂料中更易分散稳定。利用本专利技术的涂料涂覆在玻璃表面上具有很好的可见光透过和红外屏蔽隔热效果。作为改进，步骤a）中，将通过水热法制备得到的PVP改性硫化铜纳米片悬浮液的制备方法为：将0.2000g的CuCl2·2H2O和2.5000g的PVP溶解在30mL的去离子水中，在室温磁力搅拌下形成透明的蓝色溶液，然后将1.4mL的(NH4)2S溶液迅速注入到上述的透明蓝色溶液中，磁力搅拌30min后，转移至45mL水热高压釜中密封，并在180℃下水热处理12h，最后将体系自然冷却至室温。作为改进，醇酸树脂固体含量为45±1%。作为改进，所述水溶性丙烯酸树脂固体含量为50±1%，pH值为7.0-9.0。作为改进，所述氨基树脂固体含量为98±1%。本专利技术水性透明隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：a)将消泡剂、流平剂和底材润湿剂加入到防白水中，搅拌均匀待用；b)依次将去离子水、二丙二醇丁醚DPNB、氨基树脂、水溶性丙烯酸树脂和醇酸树脂加入到水性纳米硫化铜浆液中，在900r/min-1500r/min转速条件下搅拌10-20min；c)在机械搅拌下将溶解在防白水中的助剂和pH调节剂滴加到树脂中，滴加完成后继续搅拌20-30min，得到水性透明隔热涂料。利用该方法制备得到的涂料，当涂覆到玻璃表面后，会形成可见光的透过率高于65%，对红外辐射吸收率大于80%，对紫外线屏蔽率大于70%的完整涂膜。另外，本专利技术的制备方法使纳米能以纳米特性稳定均匀的分散在水中，在比一般透明隔热涂料中添加量较少的情况下也能起到良好的隔热效果。本专利技术隔热涂料的使用方法：将涂料通过喷涂的方式喷涂在干洁的普通玻璃表面，随后在烘箱中以90-110℃预烘8-12min后，升温至140-160℃烘烤12-17min，取出后自然冷却至室温，得到纳米硫化铜透明隔热涂层。附图说明图1为硫化铜纳米片及其标准卡片的XRD图片。图2为硫化铜纳米片的低倍率(a)和高倍率(b)扫描电镜照片。图3为硫化铜纳米片的表面尺寸(a)和纳米片厚度(b)直方图。图4为硫化铜纳米片的EDS能谱分析。图5为不同实例中涂膜在250-1600nm的光透过率谱图。图6为隔热测试装置结构示意图。图7为不同实例中涂膜的在红外灯照射下箱内温度随照射时间的变化图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术作进一步说明。实施例1：1、制备水性纳米硫化铜浆液，制备过程包括如下步骤：a)将0.300g的CuCl2·2H2O和1.500g的PVP溶解在去离子水（60mL）中，在室温磁力搅拌下形成透明的蓝色溶液，然后将2.1mL的(NH4)2S溶液迅速注入到上述的透明蓝色溶液中，磁力搅拌30min后，转移至两个45mL水热高压釜中，密封，并在180℃下水热处理12h；然后将体系自然冷却至室温，b)将通过水热法制备得到的PVP改性硫化铜纳米片悬浮液超声分散10min后，向其中注入过量的丙酮，用保鲜膜密封静置6h；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性透明隔热涂料，其特征在于，按重量百分数包括以下原料：醇酸树脂                            10‑23%水溶性丙烯酸树脂                    20‑40%氨基树脂                            5‑9%水性纳米硫化铜浆液                  14‑33%二丙二醇丁醚DPNB                    2‑7%去离子水                            13‑20%防白水                              2‑7%消泡剂                              0.1‑0.3%流平剂                              0.3‑0.5%基材润湿剂                          0.2‑0.5%pH调节剂                            0.1‑0.3%；所述水性纳米硫化铜浆液按重量百分数包括以下原料：PVP改性硫化铜纳米片                 0.5‑0.8%乙醇                                20‑25%防白水                              18‑32%去离子水                            45‑60%；所述水性纳米硫化铜浆液的制备方法，包括以下步骤：a) 将通过水热法制备得到的PVP改性硫化铜纳米片悬浮液超声分散5‑15min后，向其中注入过量的丙酮，用保鲜膜密封静置4‑8h；b) 静置过程中PVP改性硫化铜纳米片发生明显地沉降，将上清液倒入废液桶中，并加入适量去离子水超声分散完全，再注入过量的丙酮，以此洗涤两次后在室温下干燥3‑5h，得到PVP改性硫化铜纳米片；c) 向PVP改性硫化铜纳米片中加入乙醇和去离子水，超声分散至底部无明显固体，加入防白水，超声5‑15min，得到分散良好的水性纳米硫化铜浆液。...

【技术特征摘要】
1.一种水性透明隔热涂料，其特征在于，按重量百分数包括以下原料：醇酸树脂10-23%水溶性丙烯酸树脂20-40%氨基树脂5-9%水性纳米硫化铜浆液14-33%二丙二醇丁醚DPNB2-7%去离子水13-20%防白水2-7%消泡剂0.1-0.3%流平剂0.3-0.5%基材润湿剂0.2-0.5%pH调节剂0.1-0.3%；所述水性纳米硫化铜浆液按重量百分数包括以下原料：PVP改性硫化铜纳米片0.5-0.8%乙醇20-25%防白水18-32%去离子水45-60%；所述水性纳米硫化铜浆液的制备方法，包括以下步骤：a)将通过水热法制备得到的PVP改性硫化铜纳米片悬浮液超声分散5-15min后，向其中注入过量的丙酮，用保鲜膜密封静置4-8h；b)静置过程中PVP改性硫化铜纳米片发生明显地沉降，将上清液倒入废液桶中，并加入适量去离子水超声分散完全，再注入过量的丙酮，以此洗涤两次后在室温下干燥3-5h，得到PVP改性硫化铜纳米片；c)向PVP改性硫化铜纳米片中加入乙醇和去离子水，超声分散至底部无明显固体，加入防白水，超声5-15min，得到分散良好的水性纳米硫化铜浆液。2.根据权利要求1所述的一种水性透明隔热涂料，其特征在于：步骤a）中，将通过水热法制备得到的PVP改性硫化铜纳米片悬浮液的制备方法为：将0.2000g的CuCl2·2H2O和2.5000g的PVP溶解在30mL的去离子水中，在室温磁力...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹德榕，韩磊，许晖，
申请(专利权)人：广州被动屋科技有限公司，华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44