一種玻璃用納米透明隔熱塗料及其應用的製作方法

2023-11-09 19:52:52 1

本發明涉及一種塗料，特別涉及一種玻璃用納米透明隔熱塗料及其應用。

背景技術：

隨著社會的發展進步，商用樓層逐漸往高層發展，玻璃建築幕牆獲得大範圍應用，但是玻璃建築幕牆的能耗問題也引起廣泛關注，目前解決玻璃幕牆的能耗最主要方法是選用low-e中空玻璃結構，通過low-e層減小熱輻射、通過中空結構減小熱對流和熱傳導。

目前中空玻璃的結構主要是low-e玻璃加白玻，白玻一般為普通鈉鈣玻璃，不具有對紅外反射與吸收作用，容易導致能量的損耗，為解決該問題需要對白玻璃進行功能化處理，使玻璃具有吸收與反射紅外起到保溫隔熱的作用，減少熱量耗損。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種玻璃用納米透明隔熱塗料，該塗料具有吸收與反射紅外波長和高可見光透光率的優點。

本發明還提供一種玻璃用納米透明隔熱塗料的製備方法，該方法設備簡單、投入少、容易製成產品。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：

一種玻璃用納米透明隔熱的製備方法，該方法包括如下步驟：

(1)將四氯化錫與三氯化銻在溶劑中溶解，其中n(sn4+)與n(sb3+)的摩爾比為100:(15-1)，加入水解抑制劑抑制銻離子的水解與縮合，並向混合體系中滴加過氧化氫溶液，攪拌均勻；

(2)向步驟(1)得到的溶液中滴加鹼性水溶液調節溶液ph至4-5，得到凝膠狀沉澱，將沉澱靜置陳化，促進金屬離子充分水解；對陳化後的沉澱進行離心清洗，去除沉澱中的氯離子；

(3)將步驟(2)得到的沉澱加入到溫度50-80℃的有機酸溶液中，攪拌使沉澱完全溶解，向該溶液中加入適量溶劑，使體系加熱至50-80℃並攪拌使溶劑揮發後得到溶膠；將溶膠轉移至反應釜中，進行水熱反應處理，促進溶膠晶化，得到固液分離的藍色氧化錫銻晶體凝膠；

(4)對氧化錫銻晶體凝膠進行清洗，去除凝膠體雜質；

(5)將步驟(4)得到的氧化錫銻晶體凝膠與適量水混合以調節粘度，調節體系ph至8-9，加入水性聚氨酯，超聲震蕩分散，得到玻璃用納米透明隔熱塗料。

作為優選，n(sn4+)與n(sb3+)的摩爾比最佳值為100:11，sb3+能夠完全摻雜到二氧化錫晶體中，並具有良好的紅外吸收與反射性能。

本發明利用過氧化氫的氧化性促進sb5+的摻雜，利用有機酸具有螯合劑的性能控制錫離子與銻離子的水解速度，利用水熱合成法製備納米ato晶體凝膠體，對ato晶體處理後，與水性聚氨酯混合，採用物理分散方法，製備成納米透明隔熱塗料，利用塗覆工藝塗覆玻璃表面，製備成納米隔熱玻璃。

作為優選，步驟(1)中，所述過氧化氫溶液的質量濃度為20-30％，過氧化氫溶液與四氯化錫的質量比為(1-10):30。作為進一步的優選，過氧化氫溶液與四氯化錫的質量比為7:30，該混合比例在水熱條件下，過氧化氫能夠很好的將sb3+氧化成sb5+，促進銻離子的摻雜。

作為優選，所述水解抑制劑選自鹽酸、硝酸或硫酸中的一種或幾種的混合，所述的溶劑選自無水乙醇、甲醇或異丙醇。

作為優選，所述的鹼性水溶液是氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水中的一種或幾種的混合；所述靜置陳化時間為12-24小時。

作為優選，所述的有機酸是草酸、檸檬酸、酒石酸中的一種或幾種的混合，有機酸與四氯化錫的摩爾比為n(sn4+):n(h+)＝1:(1-3)。作為進一步優選，有機酸與四氯化錫的摩爾比為n(sn4+):n(h+)＝1:2，有機酸通過配位鍵與sn4+、sb3+螯合，有效的控制了金屬離子水解與縮合的速度，保證了摻雜的均勻性。

作為優選，步驟(3)中，所述的水熱反應處理溫度是180-220℃，反應時間8-20小時。

作為優選，所述的水性聚氨酯選自固含量為30％-40％的pua-608a、pua-608b、pua-2011或pu-303a中一種或幾種的混合，水性聚氨酯與氧化錫銻晶體的質量比為1-2：1。作為進一步優選，水性聚氨酯選自固含量為40％的pua-608a，水性聚氨酯氧化錫銻晶體的質量比為1:1，該混合比例製備的隔熱膜具有較好的透光性和較好的隔熱性能。

一種所述的方法製得的玻璃用納米透明隔熱塗料。

一種採用所述的玻璃用納米透明隔熱塗料製造玻璃的方法，該方法是：將隔熱塗料利用滾塗或淋塗的方法塗覆在玻璃表面，經90-120℃固化乾燥10-20分鐘後，製備成納米透明隔熱玻璃。進一步的，所述的玻璃在塗覆納米透明隔熱塗料前經過表面研磨淨化處理，去除玻璃表面汙染物。

本發明的有益效果是：

(1)利用有機酸螯合劑有效控制錫離子與銻水解、縮合速度，促進均勻摻雜；

(2)利用水熱處理製備的塗料的納米顆粒團聚小，分散能耗小；

(3)利用水性聚氨酯的高的表面活性性能促進納米顆粒分散，同時還可以作為成膜劑。

具體實施方式

下面通過具體實施例，對本發明的技術方案作進一步的具體說明。應當理解，本發明的實施並不局限於下面的實施例，對本發明所做的任何形式上的變通和/或改變都將落入本發明保護範圍。

在本發明中，若非特指，所有的份、百分比均為重量單位，所採用的設備和原料等均可從市場購得或是本領域常用的。下述實施例中的方法，如無特別說明，均為本領域的常規方法。

過氧化氫溶液，市售產品，濃度約為ar30％；

濃鹽酸，市售產品，濃度約為ar36.5％。

實施例1：

分別稱取24克四氯化錫與2.4克三氯化銻溶於無水乙醇中，加入9克濃鹽酸，加入2.8克過氧化氫溶液攪拌均勻，向溶液中緩慢滴加氫氧化鈉溶液調節ph至4，產生白色凝膠狀沉澱，將白色沉澱靜置陳化15小時，用去離子水離心清洗白色沉澱去除氯離子。

取15克酒石酸溶解在400ml去離子水中得到酒石酸溶液，將去氯離子後的白色沉澱緩慢溶解到60℃的酒石酸溶液中，攪拌均勻後加入8克無水乙醇，使體系加熱至80℃並攪拌使溶劑揮發，當體系的體積濃縮至120ml，將溶液放置於反應釜在190℃條件下水熱反應12小時，反應完成後，對獲得的ato晶體凝膠體清洗、離心，離心後取100ml去離子水加入清洗後的ato凝膠體，利用氨水調整ph到9，加入50克固含量為30％的pua-608a，在攪拌條件下超聲波1小時，獲得藍黑色透明塗料。

實施例2：

分別稱取24克四氯化錫與2克三氯化銻溶於無水乙醇中，加入9克濃鹽酸，加入3.8克過氧化氫溶液攪拌均勻，向溶液中緩慢滴加氫氧化鈉溶液調節ph至4，產生白色凝膠狀沉澱，將白色沉澱靜置陳化17小時，用去離子水離心清洗白色沉澱去除氯離子。

取6克草酸溶解在100ml去離子水中得到草酸溶液，將去氯離子後的白色沉澱緩慢溶解到50℃的草酸溶液中，攪拌均勻後加入3克乙醇，使體系加熱至60℃並攪拌使溶劑揮發，當體系的體積濃縮至25ml，，將溶液放置於反應釜在200℃條件下水熱反應9小時，反應完成後，對獲得的ato晶體凝膠體清洗、離心，離心後取10ml去離子水加入清洗後的ato凝膠體，利用氨水調整ph到9，50克固含量為35％的pua-608b，在攪拌條件下超聲波1小時，獲得藍色透明塗料。

實施例3：

分別稱取24克四氯化錫與1.5克三氯化銻溶於無水乙醇中，加入8克濃鹽酸，加入3.5克過氧化氫溶液攪拌均勻，向溶液中緩慢滴加氫氧化鈉溶液，調節ph至4，產生白色凝膠狀沉澱，將白色沉澱靜置陳化16小時，用去離子水離心清洗白色沉澱去除氯離子。

取7克檸檬酸溶解在200ml去離子水中得到檸檬酸溶液，將去氯離子後的白色沉澱緩慢溶解到80℃的檸檬酸溶液中，攪拌均勻後加入4克乙醇，使體系加熱至70℃並攪拌使溶劑揮發，當體系的體積濃縮至35ml，，將溶液放置於反應釜在220℃條件下水熱反應9小時，反應完成後，對獲得的ato晶體凝膠體清洗、離心，離心後取20ml去離子水加入清洗後的ato凝膠體，利用氨水調整ph到8，60克固含量為35％pua-2011，在攪拌條件下超聲波振蕩0.5小時獲得藍色透明塗料。

採用上述實施例製得的塗料進行納米透明隔熱玻璃的製造，具體方法是：將隔熱塗料利用滾塗或淋塗的方法塗覆在玻璃表面，經90-120℃固化乾燥10-20分鐘後，製備成納米透明隔熱玻璃。將所得玻璃與現有產品的性能進行比較，得到表1的數據。

表1

結論：從表1可知，本發明的塗料具有吸收與反射紅外波長和高可見光透光率的優點。

以上所述的實施例只是本發明的一種較佳的方案，並非對本發明作任何形式上的限制，在不超出權利要求所記載的技術方案的前提下還有其它的變體及改型。