一种用于玻璃的水性隔热纳米涂料及其制备方法技术

本发明专利技术属于纳米涂料技术领域，具体涉及用于玻璃的水性隔热纳米涂料。用于玻璃的水性隔热自清洁纳米涂料，所述涂料组成及重量份如下：高分子树脂４５～５５，纳米ＡＴＯ浆料５～１５，交联剂０．１～１，紫外吸收剂０．１～０．８，乙醇５～１０。本发明专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种同时兼具优良隔热性能和透明性，具有耐候性好、生产工艺简单易行，施工方便，生产成本低的玻璃隔热涂料及其制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米涂料
，具体涉及用于玻璃的水性隔热纳米涂料。
技术介绍
在各类能源消耗中，建筑物釆暖及空调耗能占有相当大的比重。门窗作为房 屋建筑中透明和可以开口的围护结构，是冬季保温和夏季隔热最薄弱的部分。目前主要应用的节能玻璃是Low-E玻璃，又称低辐射镀膜玻璃，节能效果 好、应用也最多，但其设备昂贵，能耗较高，且需做成双层中空玻璃才能保持其 节能效果。对既有建筑中的玻璃进行节能改造的办法只有两种选择 一是拆掉原有的玻 璃换上节能玻璃，二是对原有玻璃进行节能升级。贴上建筑用隔热安全膜是给旧 玻璃节能升级的一个好办法，但这种办法目前存在的缺陷是其价格昂贵，这使它 的应用范围大受限制。纳米隔热透明涂料是一种可以让玻璃既保持高透光性同时又有较好的隔热 效果的高科技产品。它的基本原理是利用掺杂在其中的纳米级的半导体材料对红 外光的吸收和反射，阻隔来自太阳光和室内取暖设施和人体自身的大部分热辐 射。广泛应用于汽车及各类建筑物的玻璃上，不但透光性能好，而且隔热效果佳， 使室内外温差达到3-8。C左右，不开空调也能达到"冬暖夏凉"的效果。用纳米隔 热透明涂料对建筑门窗及玻璃幕墙进行节能 文造有以下几个优点1、更经济更快捷。纳米隔热透明涂料的隔热降温性能与Low-E玻璃相近， 但用该涂料对玻璃进行节能改造的成本仅为更换Low-E玻璃的30%。原有玻璃 或普通中空玻璃只需涂上纳米隔热透明涂料后就分别升级隔热玻璃或中空热反射玻璃，操作简便、工艺成本低。如果能做到家用喷涂型包装，则更易推广。2、 更环保更健康。完全是利用既有玻璃，不会产生建筑垃圾。以水溶性树 脂作基体材料，不会产生有毒有害污染。纳米隔热透明涂料可阻隔80%以上的 紫外线，可防止室内地毯，窗帘，织物和油漆等褪色，有效保护室内家具，电脑 等办公设备，延长其使用寿命。3、 更轻盈更安全。纳米隔热透明涂料的涂膜厚度仅为8微米，不及头发丝的百分之一，其重量几乎可忽略不计，不会增加建筑负荷。另外，由于玻璃较脆 易碎的特性，高空掉落伤人的悲剧屡有发生，纳米隔热聚合物涂层由于黏结力强， 本身有一定弹性和抗撕裂强度，可望有效解决玻璃破碎伤人的问题。姚晨等人论述了纳米隔热透明涂料的隔热原理，认为涂膜对热辐射的阻隔 作用是半导体材料对入射光吸收和反射共同作用的结果，只有纳米级的半导体合 金粉体才能很好的解决隔热问题。在纳米ITO (Indium Ttin Oxides铟锡金属氧化物)或纳米ATO (Antimony D叩ed Tin Oxide掺锑二氧化锡)的制备方面，有溶剂热-煅烧法、离子交换除氯 水解法、乙酸异戊酯共沸蒸馏干燥法，张贤高等人探索了 ITO纳米粉的低温、 易于量产的制备方法将铟锡氢氧化物置于充满氩气的高压釜内，在300°C、 2 MPa的条件下就可制得ITO的纳米颗粒。纳米ITO、 ATO在涂料体系中的分散和稳定是隔热透明纳米涂料研制的关键 一环， 一般采用超声波分散法、球磨法等，通常采用乙二醇等作为分散介质，以 KH570或十八醇为偶联剂。徐伟玲等人用水相共沉淀法制备ITO粉体，分析了 沉淀剂、反应物浓度、煅烧温度和时间等因素对制备过程及产物的影响；迟艳波 等人研究了 ATO超细粉在水中的分散、稳定工艺，讨论了 pH值、分散剂的种 类、添加量、分散方式等参数对制备ATO水浆的影响。王靓等人用自制的分散良好的纳米ATO水分散体，也是以水性聚氨酯为载 体树脂，在8CTC下烘3-4小时成膜，制备了隔热性能良好的透明涂层。4陈飞霞等人研究发现与用纳米ITO制备的隔热透明涂层在阻隔红外光方面 优于纳米ATO,但ITO远比ATO昂贵的价格阻碍了纳米ITO涂料的推广。在纳米ITO或ATO的分散和稳定方面，除了上述化学法和物理法，还有电 化学方法，该法是基于纳米粒子表面存在等电点，通过调节溶液的pH值使之与 等电点相差最大时，就可以在纳米粒子的界面处形成类似的"双电层"结构，可增 大纳米粒子分散的稳定性。中国专利文献CN1563231A公开了一种可涂于玻璃，透明树脂，金属及水泥 表面的纳米透明隔热复合涂料及其该涂料的隔热效果测试装置。涂料由聚氨酯树 脂，聚硅氧烷树脂，聚丙烯酸树脂，纳米氧化铟锡(ITO)粉体，纳米氧化锡锑(ATO) 粉体，涂料助剂和稀释剂等组成。该涂料具有附着力强，透明，屏蔽红外线隔热 等特点，特别适于汽车玻璃和建筑玻璃上使用。中国专利文献CN1903958公开了一种合成聚氨酯玻璃隔热涂料及其制备方 法，该涂料包括40 - 90 % (重量)合成聚氨酯树脂、10 - 60 %纳米ATO浆料和稀 释剂，纳米ATO浆料的固含量为10 - 30 % ,粒径为50 - 100nm,涂料湿膜厚度 为20 ~ 400微米。其制备方法是先将10-60%的固含量为10-30 %的纳米ATO 浆料滴加到40 - 90 %的水性聚氨酯中，并搅拌10-30分钟，得合成聚氨酯玻璃 隔热涂料。用这种涂料制成的玻璃有较高的可见光透过率，同时对红外线(热辐 射)的反射率^f艮高，具有阻隔热辐射直接透过的作用。本专利技术通过简单的工艺在 常温下即可制成透明隔热涂料，与其他的镀膜玻璃相比，成本大为降低，可广泛 用于民用建筑。但是目前的纳米ATO涂料仍存在稳定度较差以及隔热、自清洁功能与涂料 透明性和耐候性矛盾的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种同时兼具优良隔热性能和 透明性，具有耐候性好、生产工艺筒单易行，施工方便，生产成本低的玻璃隔热涂料及其制备方法。本专利技术通过以下技术方案实现用于玻璃的水性隔热自清洁纳米涂料，所述涂料组成及重量份如下高分子树脂45~55,纳米ATO浆料5 15，交联剂0.1 ~ 1,紫外吸收剂0.1-0.8,乙醇5 ~ 10。所述的高分子树脂为水性聚氨酯树脂、水性丙烯酸树脂或聚硅氧烷树脂作为 基体树脂，所述的纳米ATO浆料中ATO的分散度为30%,所述交联剂为曱基丙 烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷KH570，所述紫外吸收剂为UV-329。用于玻璃的水性隔热自清洁纳米涂料的制备方法是将固含量为30%的粉末 ATO在KH570水溶液中球磨分散48小时，其中分散剂KH570占粉末ATO重量 的0.5% ~ 2%，使用玛瑙作为球磨助剂。以上制得的浆料调解pH值至7 ~ 8制得纳米ATO浆料，然后在纳米ATO浆 料中加入高分子树脂、交联剂、紫外吸收剂和乙醇混合均匀，制得纳米涂料。本专利技术的一种优化方案是采用单组分水性聚氨酯涂料(WPU), WPU的合 成通常是在聚氨酯结构中引入部分亲水基，使自身分散形成乳液。本专利技术的更进一步的优化方案是在WPU中引入亲水基团，以有机酸如亲水 性较强的二羟曱基丙酸(DMPA )、酒石酸等作为亲水剂引入PU分子链中，然后 以碱为中和剂中和成盐，再在去离子水中通过机械搅拌分散，形成PU水乳液。最优化方案是采用纳米粒子WPU原位聚合的方法，即将均匀分散的ATO 纳米粒子直接键接到丙烯酸改性的WPU分子链上，形成星形支化聚合物，以得 到长久稳定分散的隔热透明水性涂料，并改善涂膜的性能，如翁结强度等。本专利技术另 一种优化方案是在将纳米Ti02搅拌和超声波作用下用硅氧烷偶联6剂进行处理，制成浆料或稀溶液，添加到基体树脂溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于玻璃的水性隔热纳米涂料，其特征在于所述涂料组成及重量份如下：　高分子树脂　４５～５５，　纳米ＡＴＯ浆料５～１５，　交联剂　０．１～１，　紫外吸收剂　０．１～０．８，　乙醇　５～１０。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李彦峰，沈志明，陆连法，
申请(专利权)人：浙江天源能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]