一种屏蔽紫外线透明隔热涂料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种屏蔽紫外线透明隔热涂料的制备方法，包括纳米二氧化锡溶胶的制备、纳米二氧化锡的表面改性、聚丙烯酸酯无皂乳液的制备以及纳米二氧化锡水溶胶和聚丙烯酸酯乳液的复合四个步骤。本发明专利技术对纳米二氧化锡进行表面改性，使其表面荷正电，减轻了纳米二氧化锡的团聚；同时荷正电的纳米二氧化锡与荷负电的乳胶粒子之间具有静电吸引作用，提高了纳米二氧化锡与成膜树脂的相容性。而且该涂料为水性涂料，不含有机溶剂，符合环境保护的要求，经测试，该涂料制成的涂膜具有良好的吸收紫外线、透过可见光和隔热性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种隔热涂料的制备方法，尤其是涉及一种屏蔽紫外线透 明隔热涂料的制备方法。
技术介绍
夏季建筑物和汽车内部空气温度变得很高，人们通常使用空调来保持 室内空气舒适宜人。但是空调消耗大量能源，在许多发达国家，喷淋装置、空调、冷气机和电风扇等设备所耗用的能量，占全年总能耗的20%以上， 我国的建筑能耗约占全国总能耗的30%。随着化石能源曰益枯竭，节约能 源和开发新能源已成为世界各国解决能源危机的主要措施。釆用隔热涂料 可以降低建筑物的受热量，减少降温设备的负荷，从而节约能源。据美国 一家公司测算，使用隔热涂料可以节约15%-20%的空调费。因此隔热涂料 具有广阔的发展前景，引起了人们不断研究和开发。随着生活水平的提高，人们对隔热涂料的性能提出了更高的要求。如 建筑物窗户玻璃和汽车车窗坡璃既要具有良好的隔热性能，又要具有透明 或能吸收紫外线等性能，不影响釆光和美观。而普通的窗户玻璃隔热能力 很差，解决隔热问题主要有两种途径l.把近红外线吸收剂如蒽醌、萘醌 和酞菁类等有机颜料分散到成膜树脂制成涂料，再把涂料碾压到玻璃上。 这类涂料的可见光透过率低，呈现深棕色或深蓝色；2.用真空沉积法或溅 射法在坡璃上沉积一薄层锡掺杂三氧化二铟膜，通过反射膜反射热量，从 而达到隔热目的。但是该方法需要昂贵的仪器，操作条件高，而且对玻璃 的形状和尺寸有限制，不便大规模生产。太阳光能量主要集中在近红外和可见光范围内，其中可见光占45%, 红外线占50%，其他的电磁辐射能占5%,并且约95%的红外辐射能量集中在波长0.75~ 2.5 pm范围内，即近红外范围内。而锑掺杂二氧化锡 (ATO)、锡掺杂三氧化二铟(ITO)、氟掺杂二氧化锡(FTO)、铝掺 杂氧化锌(AZO)、镓掺杂氧化锌(GZO) 、 Ti02、 Sn02和In203等，都是宽带n型半导体材料，具有很强的反射红外线性能。如果将其制成纳 米材料，添加到涂膜中，那么因为其粒径小于可见光波长而透明，同时又 可反射近红外线而隔热，并且还能强烈吸收紫外线。Takizawa等制成了 含ITO的光引发自由基或阳离子固化红外线阻隔涂料。通过添加某种非离 子表面活性剂，提高了 ITO在树脂中的分散性，但是屏蔽紫外光性能是通 过添加紫外光吸收剂获得的，且这种涂料含有31%的甲基异丁酮。 Nishihara等把ITO粉分散到金属烷氧基化合物、有机树脂或两者的混 合物中，制备了红外线阻隔材料。Miyazaki把纳米ITO与聚氨酯树脂混 合，当ITO体积分数为0.2%时材料在红外区不透明，但可见光透过率大 于80%。赵石林等把纳米ATO与丙烯酸酯改性水性聚氨酯或有机硅 树脂混合，制备的涂料可见光透过率为86.2%，近红外屏蔽率为61.3%。 秦如新和孙仲毅用共沉淀法制备ATO，再用硅烷偶联剂处理制成 40。/。ATO分散液，把ATO分散液、成膜剂、消泡剂、流平剂和水按一定 比例在高能研磨机中分散，制得纳米透明隔热涂料。李东霜等用硅烷偶 联剂或钛酸酯偶联剂修饰纳米ATO或ITO,再加入其他单体原位共聚， 得到核壳结构的杂化树脂，再与助剂、稀释剂混合制得纳米透明隔热涂料。 涂伟萍等把ATO、 ITO、 二氧化钛、二氧化硅和碳60纳米粉体混合物 与分散剂、消泡剂、水和乙醇等用高速均质机混合，再与成膜树脂，助剂 等混合，制备了一种透明隔热涂料。这些文献中，有些釆用机械混合法制备隔热涂料，有些含有有机溶剂。 由于纳米氧化物表面积大，容易团聚，与成膜树脂的相容性差，因此对纳 米氧化物进行表面改性，使其在成膜树脂中以纳米颗粒分散，保持纳米粒 子的性能非常重要。而且随着对环境保护的重视，水性涂料是隔热涂料的 发展方向之一。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一 种一种能吸收紫外线、透过可见光的屏蔽紫外线透明隔热涂料的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术釆用的技术方案是 一种屏蔽紫外线透明 隔热涂料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(1) 纳米二氧化锡溶胶的制备将50 mL 90 mL摩尔浓度为0.1 mol/L 5.0 mol/L的无机锡盐溶液加到100mL内衬聚四氟乙烯的高压反应 釜中，并放入一磁力搅拌子，密封反应釜并放入8(TC 20(TC油浴中加热1 小时 24小时，调整磁力搅拌子的搅拌转速为100转/分 800转/分，反应 完毕冷却至室温即得纳米二氧化锡溶胶；(2) 纳米二氧化锡的表面改性将改性剂溶于水或无水乙醇中，然 后逐滴加入到纳米二氧化锡溶胶中， 一边滴加一边搅拌，滴加完毕再搅拌 l小时，加氨水或质量浓度为20%的氢氧化钠溶液到二氧化锡溶胶中，调 整pH为7 11,搅拌均匀形成白色沉淀，离心分离，弃去上层清液，加蒸 馏水洗涤沉淀，再离心分离，重复数次，加适量稀盐酸到纯化的沉淀中并 搅拌，使纯化的沉淀刚好分散，再加入适量蒸馏水，搅拌均匀得到纯化的 纳米二氧化锡水溶胶；改性剂的用量为纳米二氧化锡溶胶质量的 0.1% 5%;(3)聚丙烯酸酯无皂乳液的制备原料组成按质量百分比计为功能 单体0.5% 1.5%,软单体3.5% 4.5%,硬单体4.5% 5.5%，过硫酸铵 0.05% 0.5%,水90%;往装有冷凝管、恒压滴液漏斗和氮气入口的三口圆 底烧瓶中加入磁力搅拌子、过硫酸铵、水和功能单体、软单体以及硬单体 总质量10%~40%的混合单体，烧瓶浸入集热式恒温加热磁力撹拌器的水 洛中，通入氮气冒泡30分，在搅拌速度为600转/分 1500转/分和聚合温 度为6(TC 9(TC的条件下聚合0.5 1小时，剩余混合单体通过恒压滴液漏斗逐滴加入烧瓶中，1 3小时加完，再聚合4-5小时，冷却到室温即得聚 丙烯酸酯无皂乳液；(4)纳米二氧化锡水溶胶和聚丙烯酸酯乳液的复合用质量浓度为 95%的2-氨基-2-甲基-l-丙醇调整聚丙烯酸酯无皂乳液的pH为6 9，再把 纯化的纳米二氧化锡水溶胶慢慢加入到聚丙烯酸酯无皂乳液中，边加边搅 拌，使两者混合均匀，形成复合粒子，纯化的纳米二氧化锡水溶胶与聚丙 烯酸酯无皂乳胶的质量比为0.1~1 : 10。步骤(1)中所述无机锡盐是Sn20(N03)2、 Sn(N03)2、 Sn202(N03)2、 Sn(N03)4、 SnCl2、 SnCl4、 SnO.SnCl2、 SnOCl2、 SnS04、 Sn(S04)2和Sn(OH)2S04 中的一种或几种。步骤(l)中所述无机锡盐溶液中的溶剂是水、乙醇、冰醋酸或它们 的组合。步骤(2)中所述改性剂是聚乙烯亚胺、聚丙烯亚胺、十六烷基三甲 基溴化铵和硅烷偶联剂中的一种或几种。步骤(3)中所述功能单体为丙烯酸、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸-2-羟基 丙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯，甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙 烯酸-2-羟基丙酯和对乙烯基苯磺酸钠中的一种或几种。步骤(3)中所述软单体为丙烯酸丁酯或/和甲基丙烯酸2-乙基己酯。步骤(3)中所述硬单体为丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯 酸丁酯和苯乙烯中的一种或几种。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550、 KH560、 KH570、 KH792、 DL151、 DL171和DL602中的一种。本专利技术与现有技术相比具有以下优点本专利技术对纳米二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种屏蔽紫外线透明隔热涂料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：　（１）纳米二氧化锡溶胶的制备：将５０ｍＬ～９０ｍＬ摩尔浓度为０．１ｍｏｌ／Ｌ～５．０ｍｏｌ／Ｌ的无机锡盐溶液加到１００ｍＬ内衬聚四氟乙烯的高压反应釜中，并放入一磁 力搅拌子，密封反应釜并放入８０℃～２００℃油浴中加热１小时～２４小时，调整磁力搅拌子的搅拌转速为１００转／分～８００转／分，反应完毕冷却至室温即得纳米二氧化锡溶胶；　（２）纳米二氧化锡的表面改性：将改性剂溶于水或无水乙醇中，然后逐滴加 入到纳米二氧化锡溶胶中，一边滴加一边搅拌，滴加完毕再搅拌１小时，加氨水或质量浓度为２０％的氢氧化钠溶液到二氧化锡溶胶中，调整ｐＨ为７～１１，搅拌均匀形成白色沉淀，离心分离，弃去上层清液，加蒸馏水洗涤沉淀，再离心分离，重复数次，加适量稀盐酸到纯化的沉淀中并搅拌，使纯化的沉淀刚好分散，再加入适量蒸馏水，搅拌均匀得到纯化的纳米二氧化锡水溶胶；改性剂的用量为纳米二氧化锡溶胶质量的０．１％～５％；　（３）聚丙烯酸酯无皂乳液的制备：原料组成按质量百分比计为：功能单体０．５％～１．５ ％，软单体３．５％～４．５％，硬单体４．５％～５．５％，过硫酸铵０．０５％～０．５％，水９０％；往装有冷凝管、恒压滴液漏斗和氮气入口的三口圆底烧瓶中加入磁力搅拌子、过硫酸铵、水和功能单体、软单体以及硬单体总质量１０％～４０％的混合单体，烧瓶浸入集热式恒温加热磁力搅拌器的水浴中，通入氮气冒泡３０分，在搅拌速度为６００转／分～１５００转／分和聚合温度为６０℃～９０℃的条件下聚合０．５～１小时，剩余混合单体通过恒压滴液漏斗逐滴加入烧瓶中，１～３小时加完，再聚合４－５小时，冷却到室温即得聚丙烯酸酯无皂乳液；　（４）纳米二氧化锡水溶胶和聚丙烯酸酯乳液的复合：用质量浓度为９５％的２－氨基－２－甲基－１－丙醇调整聚丙烯酸酯无皂乳液的ｐＨ为６～９，再把纯化的纳米二氧化锡水溶胶慢慢加入到聚丙烯酸酯无皂乳液中，边加边搅拌，使 两者混合均匀，形成复合粒子，纯化的纳米二氧化锡水溶胶与聚丙烯酸酯无皂乳胶的质量比为０．１～１∶１０。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐平生，冯生，冯庆，马承银，龙海云，
申请(专利权)人：西安华泰有色金属实业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]