納米ATO/TiO2填料水性聚氨酯隔熱透明涂料配方
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，在保證良好的可見光透過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，此時涂料涂膜經(jīng)紅外燈照射60s后，與空白玻璃對比，隔熱溫差達3.60℃。
技術(shù)領域
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)
建筑能耗在人類整個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，門窗是建筑能量損失的最薄弱部位，面積約占建筑外維護結(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），對太陽光具有選擇透過性，有良好的可見光透過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污染物的作用。目前將ATO/ TiO2相結(jié)合制備復合隔熱涂料的研究已有報道，將二者結(jié)合制備復合玻璃隔熱涂料的研究鮮見報道。
納米涂料制備的難點和關(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。美國和日本對透明隔熱水性納米涂料的研究開發(fā)起步較早，處于世界前列，且多以專利形式公布。國內(nèi)對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。近年來，關(guān)于納米ATO分散液的制備已有不少的報道，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，其特征在于對太陽光具有選擇透過性，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)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(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的隔熱機理，兩者共混有利于提高涂料對紅外光的阻隔率，進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)劑對納米粒子進行有機化表面改性，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)量分數(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)量分數(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溶液分別對平板玻璃片和載玻片進行擦洗，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漿料通過硅烷偶聯(lián)劑KH-570改性，再輔以分散劑分散，經(jīng)過高速剪切分散和超聲分散后，與聚氨酯復合制得了分散穩(wěn)定的復合透明涂料；該涂料不僅具有良好的成膜性能，在保證良好的可見光透過率前提下，涂膜經(jīng)紅外燈照射60 s后，與空白玻璃對比，涂膜隔熱溫差達3.60 ℃ 。本發(fā)明綠色環(huán)保，兼顧隔熱、透明和美觀性能，將有很高的應用價值和廣泛的應用空間。
具體實施方式
為了便于理解，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明予以進一步說明。
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)量分數(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)量分數(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)量分數(shù)）NaOH溶液，10%（質(zhì)量分數(shù)）HCl溶液分別對平板玻璃片和載玻片進行擦洗，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)量分數(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)量分數(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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