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納米ATO/TiO2填料水性聚氨酯隔熱透明涂料配方

文章出處:網(wǎng)責(zé)任編輯:作者:人氣:-發(fā)表時(shí)間:2023-11-27 10:46:00

 一種納米ATO/TiO2填料水性聚氨酯隔熱透明涂料,其特征是以水性聚氨酯為成膜物質(zhì),納米氧化錫銻(ATO)和納米二氧化鈦(TiO2)為填料,通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑改性,輔以螯合型分散劑分散,結(jié)合高速剪切分散與超聲分散,制得的涂料不僅具有良好的成膜性能,在保證良好的可見(jiàn)光透過(guò)率及隔熱性能前提下,最佳納米TiO2與ATO漿料體積比為1:10,最佳涂膜厚度為75μm,此時(shí)涂料涂膜經(jīng)紅外燈照射60s后,與空白玻璃對(duì)比,隔熱溫差達(dá)3.60℃。

納米ATO/TiO2填料水性聚氨酯隔熱透明涂料

技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種納米水性隔熱透明涂料,特別是一種兼?zhèn)銩TO的輻射隔熱與TiO2的反射隔熱功能的納米ATO/TiO2填料水性聚氨酯隔熱透明涂料。
背景技術(shù)
建筑能耗在人類(lèi)整個(gè)能源消耗中所占的比例一般在30%~40%,它們絕大多數(shù)是采暖和空調(diào)造成的能耗,門(mén)窗是建筑能量損失的最薄弱部位,面積約占建筑外維護(hù)結(jié)構(gòu)面積的30 %,其能量耗散約占建筑總能耗的2/3,是建筑節(jié)能的關(guān)鍵。納米透明隔熱涂料是新發(fā)展的一種功能性涂料,填料多用氧化錫銻(ATO)和氧化銦錫(ITO),對(duì)太陽(yáng)光具有選擇透過(guò)性,有良好的可見(jiàn)光透過(guò)率和很高的紅外屏蔽效果,其中ATO成本低,是目前主流的納米隔熱粉體材料。TiO2是涂料中最廣泛使用的一種顏料,不僅可以提高涂料涂膜的隔熱性能,還具有良好的光催化性能和降解有機(jī)污染物的作用。目前將ATO/ TiO2相結(jié)合制備復(fù)合隔熱涂料的研究已有報(bào)道,將二者結(jié)合制備復(fù)合玻璃隔熱涂料的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。
納米涂料制備的難點(diǎn)和關(guān)鍵是納米粒子的分散與穩(wěn)定,漿料分散效果的好壞直接決定了涂料的性能。美國(guó)和日本對(duì)透明隔熱水性納米涂料的研究開(kāi)發(fā)起步較早,處于世界前列,且多以專(zhuān)利形式公布。國(guó)內(nèi)對(duì)透明隔熱水性納米涂料的研究起步較晚,但也取得了較好成績(jī)。近年來(lái),關(guān)于納米ATO分散液的制備已有不少的報(bào)道,納米ATO顆粒的分散技術(shù)有了一定提高,但納米ATO的分散程度與穩(wěn)定性仍有待進(jìn)一步提高與深入研究。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種納米水性隔熱透明涂料,其特征在于對(duì)太陽(yáng)光具有選擇透過(guò)性,既能保證采光,又有一定的隔熱作用,起到建筑玻璃節(jié)能環(huán)保的作用。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:它以水性聚氨酯為成膜物質(zhì),納米氧化錫銻(ATO)和納米二氧化鈦(TiO2)為填料,通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑改性,輔以螯合型分散劑分散,結(jié)合高速剪切分散與超聲分散制得,綜合ATO和TiO2的隔熱機(jī)理,兩者共混有利于提高涂料對(duì)紅外光的阻隔率,進(jìn)而提高涂層隔熱效果。
本發(fā)明的關(guān)鍵是采用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)納米粒子進(jìn)行有機(jī)化表面改性,而且采用螯合型分散劑分散、高速剪切分散與超聲分散三種分散手段相結(jié)合以提高納米粒子的分散性和穩(wěn)定性。
    本發(fā)明的制備方法:(1)8%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的ATO漿料制備,室溫下將16.0 g粒徑為5~15nm的納米ATO加入到177.5 g去離子水中,磁力攪拌條件下加入4.0 g硅烷偶聯(lián)劑KH-570,0.5 g潤(rùn)濕劑CA-165,2.0 g 2320螯合型分散劑,采用氨水調(diào)節(jié)pH值至7~9,以1500 r/min轉(zhuǎn)速分散120 min,再超聲分散20 min,制得200 g納米ATO漿料;(2)以相同方法制得200 g 8%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的納米TiO2漿料,納米TiO2粉末平均粒徑為60nm,漿料成分:16.0 g TiO2,3.0 g KH-570,0.6 g CA-165,4.0 g 2320,176.4 g去離子水;(3)透明隔熱涂料的配制,在磁力攪拌及室溫條件下,納米TiO2和ATO漿料與PU628-2聚氨酯溶液以體積比1:3混合,其中納米TiO2與ATO漿料體積比為1:10,并依次加入潤(rùn)濕劑CA-165、2320螯合型分散劑、增稠劑CA-908、成膜助劑SG-505、流平劑TB-120,用氨水調(diào)節(jié)pH值至7~9,以1000 r/min轉(zhuǎn)速分散60 min,再超聲分散20 min,滴加消泡劑消泡,分散均勻制得聚氨酯透明隔熱玻璃涂料;(4)涂膜的制備,先用5%NaOH溶液,10%HCl溶液分別對(duì)平板玻璃片和載玻片進(jìn)行擦洗,清水洗凈、烘干備用,利用ZBQ四面濕膜制備器的不同厚度面,將隔熱涂料分別涂布于平板玻璃片和載玻片,室溫下晾干,置于電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱中40 ℃下固化5 min左右,制得厚度75 μm的涂膜試樣。
本發(fā)明的納米ATO與TiO2漿料通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑KH-570改性,再輔以分散劑分散,經(jīng)過(guò)高速剪切分散和超聲分散后,與聚氨酯復(fù)合制得了分散穩(wěn)定的復(fù)合透明涂料;該涂料不僅具有良好的成膜性能,在保證良好的可見(jiàn)光透過(guò)率前提下,涂膜經(jīng)紅外燈照射60 s后,與空白玻璃對(duì)比,涂膜隔熱溫差達(dá)3.60 ℃ 。本發(fā)明綠色環(huán)保,兼顧隔熱、透明和美觀性能,將有很高的應(yīng)用價(jià)值和廣泛的應(yīng)用空間。
具體實(shí)施方式
為了便于理解,下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明予以進(jìn)一步說(shuō)明。

本發(fā)明所述納米ATO/TiO2填料水性聚氨酯隔熱透明涂料按以下步驟制備:(1)8%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的ATO漿料制備,室溫下置16.0 g 納米ATO粉末于錐形瓶中,加入177.5 g去離子水,磁力攪拌條件下加入4.0 g硅烷偶聯(lián)劑KH-570,0.5 g潤(rùn)濕劑CA-165,2.0 g 2320螯合型分散劑,采用氨水調(diào)節(jié)pH值至7~9,以1500 r/min轉(zhuǎn)速分散120 min,再超聲分散20 min,制得200 g納米ATO漿料;(2)以相同方法制得200 g 8%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的納米TiO2漿料,納米TiO2粉末平均粒徑為60nm,漿料成分:16.0 g TiO2,3.0 g KH-570,0.6 g CA-165,4.0 g 2320,176.4 g去離子水;(3)透明隔熱涂料的配制,在磁力攪拌及室溫條件下,納米TiO2和ATO漿料與PU628-2聚氨酯溶液以體積比1:3混合,其中納米TiO2與ATO漿料體積比為1:10,并依次加入潤(rùn)濕劑CA-165、2320螯合型分散劑、增稠劑CA-908、成膜助劑SG-505、流平劑TB-120,用氨水調(diào)節(jié)pH值至7~9,以1000 r/min轉(zhuǎn)速分散60 min,再超聲分散20 min,滴加消泡劑消泡,分散均勻制得聚氨酯透明隔熱玻璃涂料;(4)涂膜的制備,先用5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))NaOH溶液,10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))HCl溶液分別對(duì)平板玻璃片和載玻片進(jìn)行擦洗,清水洗凈、烘干備用,利用ZBQ四面濕膜制備器的不同厚度面,將隔熱涂料分別涂布于平板玻璃片和載玻片,室溫下晾干,置于電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱中40 ℃下固化5 min左右,制得厚度75 μm的涂膜試樣。
1.一種納米ATO/TiO2填料水性聚氨酯隔熱透明涂料,其特征是以水性聚氨酯為成膜物質(zhì),納米氧化錫銻(ATO)和納米二氧化鈦(TiO2)為填料,通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑改性,輔以螯合型分散劑分散,結(jié)合高速剪切分散與超聲分散制得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米ATO/TiO2填料水性聚氨酯隔熱透明涂料,其特征是其制備方法如下:在室溫條件及磁力攪拌下,納米TiO2漿料和ATO漿料與PU628-2聚氨酯溶液以體積比1:3混合,其中納米TiO2與ATO漿料體積比為1:10,并依次加入潤(rùn)濕劑CA-165、2320螯合型分散劑、增稠劑CA-908、成膜助劑SG-505、流平劑TB-120,用氨水調(diào)節(jié)pH值至7~9,以1000 r/min轉(zhuǎn)速分散60 min,再超聲分散20 min,滴加消泡劑消泡,分散均勻制得聚氨酯透明隔熱玻璃涂料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米ATO/TiO2填料水性聚氨酯隔熱透明涂料,其特征在于所述ATO漿料是8%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的ATO漿料,按下述方法制備,室溫下將16.0 g粒徑為5~15nm的納米ATO加入到177.5 g去離子水中,磁力攪拌條件下加入4.0 g硅烷偶聯(lián)劑KH-570,0.5 g潤(rùn)濕劑CA-165,2.0 g 2320螯合型分散劑,采用氨水調(diào)節(jié)pH值至7~9,以1500 r/min轉(zhuǎn)速分散120 min,再超聲分散20 min,制得200 g納米ATO漿料
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的納米ATO/TiO2填料水性聚氨酯隔熱透明涂料,其特征在于所述TiO2漿料是8%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的納米TiO2漿料,其制備方法與ATO漿料的制備方法相同,納米TiO2粉末平均粒徑為60nm,漿料成分:16.0 g TiO2,3.0 g KH-570,0.6 g CA-165,4.0 g 2320,176.4 g去離子水。
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