專利名稱：光譜選擇性納米隔熱涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米涂料領(lǐng)域，涉及一種光譜選擇性納米隔熱涂料，將其應(yīng)用于玻璃 等透明基體上，在保證可見光透過的同時，實現(xiàn)對于太陽熱的阻隔。
背景技術(shù)：
隨著全球氣候逐漸變暖和世界能源日益緊缺，人們在開發(fā)、利用新能源和可再生 能源的同時，更注重通過技術(shù)進(jìn)步來減少不必要的能源消耗。每年建筑業(yè)、石油工業(yè)、運輸 業(yè)、兵器工業(yè)降溫致冷設(shè)備所用的能量，占全年總能耗的20%以上。因此，降低或防止太陽 光強烈輻照所引起的升溫，從而節(jié)約能源，改善生活和工作環(huán)境是一個重要的研究課題。目前常用的隔熱降溫的方法有很多，如隔熱層、金屬鍍膜和涂覆隔熱涂料等途徑， 其中涂料因經(jīng)濟(jì)、使用方便和隔熱效果好等優(yōu)點越來越受到人們的青睞。隔熱涂料是近年 來在民用領(lǐng)域迅速發(fā)展起來的一種特種功能涂料，主要是通過阻隔、反射、輻射等機理來降 低被涂物內(nèi)部的熱量積累，從而達(dá)到降低建筑物內(nèi)的輻射溫度，減少空調(diào)能源消耗，節(jié)約能 源的目的。隔熱涂料中對于太陽熱阻隔的有效成分是無機納米粒子，資料顯示，不同的隔熱 涂料應(yīng)用的無機功能粒子有所差異，且在玻璃等物質(zhì)上的成膜方法亦不同。中國專利CN 200510123067. 5 ( —種透明隔熱玻璃)選取氧化錫銻(ATO)或氧化 銦錫(ITO)，和四氧化三鐵O^e3O4)、二氧化鈦(TiO2)、二氧化硅(SiO2)或氧化鋅(ZnO)中 的任意一種或任意兩種組合為有效阻隔物質(zhì)；在玻璃上的成膜方法是采用噴涂和刷涂的方 法。中國專利CN 200710022511. 3 (玻璃保溫隔熱涂料及其制備和涂布方法)，以大量 氧化錫銻(30-55份)為無機組分，采用接觸式涂布和非接觸式噴涂的方法成膜，成膜后需 保養(yǎng)72小時，且要求一定的環(huán)境濕度。中國專利CN 200710040631. 6 (玻璃用隔熱涂料組合物及其制備方法)，納米粉體 選自氧化錫、有機錫、氧化錫銻、氧化鋅、氧化鋅鋁、氧化銦錫、四氧化三鐵、氧化硅或氧化鈦 中的至少一種。從收集的文獻(xiàn)資料看，玻璃隔熱涂料中無機有效成分主要涉及氧化錫、氧化錫銻、 氧化銦錫、氧化鋅、四氧化三鐵、氧化硅或氧化鈦等物質(zhì)；在玻璃基質(zhì)上的成膜過程缺點是 成膜周期長，不利于隔熱涂料的廣泛使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明選用了一種新的無機添加成分鈷的氧化物，其優(yōu)點是在太陽光譜的紫外和 近紅外區(qū)有強的吸收，能夠在吸收機理的基礎(chǔ)上阻隔太陽熱，并與常規(guī)的反射機理添加物 二氧化鈦(TiO2)、二氧化硅(SiO2)、或氧化鋅(SiO)等無機粒子產(chǎn)生協(xié)同阻隔作用，并適當(dāng) 引入高熱發(fā)射率氧化物CuO或MnO2，進(jìn)一步提高隔熱效果，同時保證可見光的透過性。本發(fā) 明的另一特點是此涂料為紫外光固化涂料，在玻璃等基體上的成膜是通過紫外光的照射，快速短時間內(nèi)完成成膜。同時為提高成膜基質(zhì)的各項性能，在UV固化基質(zhì)中引入聚磷酸酯 和有機硅樹脂提高涂膜的硬度、對玻璃的附著力及涂層的抗老化性能。本發(fā)明提供一種光 譜選擇性納米隔熱涂料，其組分及其重量組分比具體如下所示有機成模物質(zhì) 50-80%功能納米粒子 2-20%紫外光引發(fā)劑 4-8%涂料助劑0.5-2%單體20-30%其中，納米鈷的氧化物為吸收機理隔熱材料，同時，為使產(chǎn)品具有更加優(yōu)良的隔熱 效果，選取二氧化鈦(TiO2)、二氧化硅(SiO2)或氧化鋅(SiO)等反射型隔熱添加物進(jìn)行復(fù) 合使用，并適度引入高熱發(fā)射率無機物質(zhì)CuO、MnO2等，使涂層的隔熱形成反射、吸收、輻射 相結(jié)合的隔熱效果。基于涂料的穩(wěn)定性和可儲存性能考慮，我們選取納米級氧化物，其粒徑 小于200nm，此類復(fù)合氧化物作為涂料的無機填加組分，在涂料內(nèi)部分散均勻，保存期較長， 并且在涂料使用過程中，涂層厚度較小，一般在0. 05-50 μ m之間，這樣就克服了在高溫下 涂層的熱膨脹率與基底材料不同而造成的涂層脫落現(xiàn)象。涂料中由于添加的顆粒的納米級 結(jié)構(gòu)及特殊的功能性，使得涂層表面不沾灰、不沾油、不易污染、不易被覆蓋，這對涂層長期 穩(wěn)定的高效利用是一個可靠的保證。本發(fā)明中納米顆粒的添加量在2-20%之間，若添加量 小于2%，起不到好的隔熱效果，若添加量大于20%，則容易造成假稠現(xiàn)象，不利于施工。有機成膜物質(zhì)種類較多，有聚(甲基)丙烯酸及其酯類，還有醇酸樹脂、聚氨酯、環(huán) 氧樹脂、高氯化聚乙烯等均聚物、乙酸乙烯-順丁烯二酸二丁酯、乙酸乙烯-丙烯酸丁酯、苯 乙烯-丙烯酸丁酯等共聚物，有機硅改性的聚酯樹脂、醛酮樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯等改 性的高氯化聚乙烯樹脂、化學(xué)法改性的丙烯酸醇酸樹脂等，這些成膜劑各有特點。在本發(fā) 明中，利用丙烯酸樹脂耐水性強、粘接力強、色淺、耐光、耐化學(xué)品污染的特點及聚氨酯耐沖 擊性、柔韌性、耐候性、阻燃性好的特點，丙烯酸樹脂改性成聚氨酯丙烯酸樹脂，同時選取耐 熱、耐化學(xué)腐蝕、韌性好、機械強度高的有機硅樹脂和對玻璃等附著力好、耐老化性能好、硬 度高的聚磷酸酯這三種樹脂作為主體樹脂，構(gòu)成本發(fā)明中主要的有機成膜物質(zhì)，根據(jù)這三 種主體樹脂不同的特性，通過調(diào)節(jié)這三種主體樹脂的添加量，使漆膜的硬度、附著力、抗老 化、耐水及耐酸堿等性能達(dá)到最優(yōu)化。光引發(fā)劑主要有1173、184、BP、活性胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺等，此發(fā)明中選取 1173和184作為紫外光引發(fā)劑，利用自由基聚合原理，在紫外光照射下使漆膜發(fā)生聚合反 應(yīng)。光引發(fā)劑的量在4-8%之間，若添加量小于4%，則會使漆膜表干慢，從而對漆膜的光澤 性等方面造成影響，若光引發(fā)劑的量大于8%，則造成漆膜韌性化，同時對漆膜的光澤也會 有影響。因此，在保證正常施工的前提下(18m/s，3燈)，控制引發(fā)劑的添加量。涂料助劑種類繁多，有分散劑、流平劑、消泡劑、低材潤濕劑、成膜助劑和增稠劑 等，本發(fā)明中用的分散劑選自德國畢克(Bi)化學(xué)公司的DisperbykllO、Disperbykl30、 Disperbykl60、 Disperbykl64> Disperbykl84> Disperbykl90> Disperbykl92、 Anti-Terra-P>Anti-Terra-207>Anti-Terra-202>Disperbyk2000 ；德謙企業(yè)股份有限公司 的 904、904S、DP-983 ；Avecia 公司的 Solsperse3000、Solspersel7000、Solsperse27000、 Solsperse32000中的一種或兩種，流平劑選自德國畢克(Bi)化學(xué)公司的Disperbyk323，消泡劑選用德謙企業(yè)股份有限公司的Defom5400、DefomMOO和荷蘭埃夫卡(EFKA)助劑公 司的EFKA-2022中的一種或幾種，潤濕劑選用Adheran APff附著增進(jìn)劑。單體作為涂料配制中的稀釋劑，主要起調(diào)節(jié)涂料黏度的作用，在本發(fā)明中，結(jié)合涂 膜預(yù)達(dá)到的性能，選取二縮三丙二醇丙烯酸酯(TPGDA)、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPT)、 一縮二丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA)、甲基丙烯羥酸酯(HEMA)、1，6_己二醇二丙烯酸酯 (HDDA)、新戊二醇二丙烯酸酯(NPGDA)、丙烯酸羥乙酯(HEA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA) 中的一種或多種作為本發(fā)明中的稀釋劑。本發(fā)明還提供了光譜選擇性納米隔熱涂料的具體的制備方法及實施路線，其具體 的實施路線圖如下
權(quán)利要求
1.一種光譜選擇性納米隔熱涂料，其特點在于涂料中隔熱的有效成分為無機納米功能 粒子，涂料組成為有機成模物質(zhì)50-80%、功能納米粒子2-20%、紫外光引發(fā)劑4-8%、 涂料助劑0. 5-2% ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜選擇性納米隔熱涂料，其特征在于所述的涂料中有機成 模物質(zhì)為丙烯酸酯或聚氨酯類單體或低聚物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜選擇性納米隔熱涂料，其特征在于所述功能納米粒子 為鈷氧化物與二氧化鈦(TiO2)、二氧化硅(SiO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)或二氧化錳 (MnO2)中的至少二種的組合物，其平均粒度小于200nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜選擇性納米隔熱涂料，其特征在于所述紫外光引發(fā)劑為 1173、184、BP、活性胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺等中的一種或組合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜選擇性納米隔熱涂料，其特征在于以紫外光固化技術(shù)將 含有功能納米粒子的隔熱涂料成膜在玻璃等透明基體上，涂層厚度為0. 05-50 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜選擇性納米隔熱涂料，其特征在于涂料助劑包括分散 齊U、流平劑、消泡劑、成膜助劑和增稠劑中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、5所述的光譜選擇性納米隔熱涂料，其特征在于所述的分散劑為一 種聚合物型陰離子分散劑；流平劑為丙烯酸共聚物、非反應(yīng)型聚醚改性聚硅氧烷、氟改性內(nèi) 烯酸共聚物；消泡劑為改性聚硅氧烷或非有機硅類；成膜助劑為乙二醇單丁醚和二丙二醇 丁醚混合物；增稠劑為羥基丙烯酸水溶性分散液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光譜選擇性納米隔熱涂料，其特點在于能夠在玻璃等透明基體表面形成功能涂層，在保證可見光透過的前提下，對太陽光的部分熱量起到阻隔的作用，節(jié)省空調(diào)等能源消耗，可廣泛應(yīng)用于汽車車窗、建筑物窗戶等場所。其特點在于涂層中的無機隔熱組分引入了鈷系微納材料，其特點還在于采用環(huán)境兼容性好的紫外光固化技術(shù)，實施隔熱涂料在基體上的成膜，此技術(shù)利于隔熱玻璃的大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)。
文檔編號C09D7/12GK102040872SQ200910044559
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月16日
發(fā)明者趙宇 申請人:長沙華良涂料有限公司