一種水性uv光固化全屏蔽納米透明隔熱塗料的製作方法
2023-08-13 16:48:06
專利名稱：一種水性uv光固化全屏蔽納米透明隔熱塗料的製作方法
技術領域：
本發明涉及功能納米新材料，具體涉及一種全屏蔽太陽光紅外線和紫外線全波段的、以水性UV樹脂為成膜物、由AT0/W03/LaB6納米複合材料而成的透明隔熱塗料及其製備方法，尤其涉及一種可塗覆在各種玻璃、塑料、金屬及水泥表面上的透明隔熱塗料。
背景技術：
中國有建築近400億平方米，95%屬不節能建築，與氣候條件相近的發達國家相t匕，我國每平方米採暖製冷能耗約為發達國家的3倍，但舒適度遠不如人，為此，國家建築節能新標準規定，新建建築節能必須達50%，到2020年，要使全社會建築的總能耗能夠達到65%的總目標。據資料表明，中國總量正逐年上升，目前我國建築能耗佔總能耗的40%，其中通過門窗損失的能量為46%，即每年通過玻璃窗損耗的能量約2. 25億噸標準煤，相當於21 個三峽電站年發電量，所以建築節能首先要從門窗抓起。而高性能的選擇性屏蔽材料可以使玻璃對光譜具有選擇性透過功能，在能透過大部分可見光而不影響採光的前提下，又能阻擋紅外光、遠紅外光、紫外光，阻斷熱輻射，從而降低空調或取暖裝置的能耗，達到節能的目的。太陽到達地面的輻射波段範圍大約為200nm 2500nm，其中200nm 400nm為紫外線，400nm 800nm為可見光，800nm 2500nm為近紅外線，而近紅外又可分為短波近紅外(800nm I IOOnm)和長波近紅外(IlOOnm 2500nm)，人眼只對可見光有直接感知，所以要達到節能的目的，就需要儘可能的屏蔽紅外線和紫外線屏，只可讓可見光透過。多種納米稀土材料由於其特殊結構，具有較高的禁帶寬和導電性能，因而具有一系列獨特的光電性能，不同的納米稀土材料在可見光區具有較高的透過率，但不同的納米稀土材料對不同波段的紅外線具有不同的反射率，同時又能吸收紫外線，是優良的光譜選擇性材料。現有的透明隔熱技術多採用ITO、ATO作為屏蔽材料，但是這兩種材料只能對長波近紅外有屏蔽作用，對短波近紅外及紫外線沒有明顯的阻隔，所以節能效果有限。目前市面上納米透明玻璃隔熱塗料在環保、乾燥速度、塗層隔熱性能、透明性及應用推廣等存在著許多不足之處。
發明內容
為了克服以上缺點，本發明提供了一種全新的由納米稀土、金屬氧化物組成的透明隔熱複合納米材料體系製備而成的透明隔熱塗料，經復配後的納米材料，其對太陽輻射的全部近紅外線及紫外線均有很好的屏蔽作用，從而大大提升了節能效果。本發明所選用的納米材料中，納米氧化錫銻在1300nm 2500nm (長波近紅外線)間有較好的屏蔽作用；納米六硼化鑭在200nm 400nm (紫外線)及800nm 1300nm (短波近紅外線)有非常好的屏蔽作用，卻不會吸收太多的可見光；納米氧化鎢對人體有危害的、波長在200nm 400nm介於紫外線和、射線間的電磁福射X射線有很好的屏蔽作用，同時氧化鎢對長波、短波近紅外線均有一定屏蔽作用，可見光透過率高，因此，為了屏蔽所有的紫外線和近紅外線，同時又要達到高的可見光透過率，上述三種材料按比例復配可以很完美的達到此目的。水性紫外(UV)光固 化塗料技術因其符合環保、節能、清潔生產理念而日益為人們所關注。如不需藉助活性稀釋劑來調節粘度，可解決揮發性溶劑毒性及刺激性的問題；可降低固化膜的收縮率，提高固化膜對底材的附著力；易於得到光固化前的無粘性幹膜；可得到薄膜型固化膜；可用水或增稠劑方便地控制流變性，便於噴塗；其生產使用設備、容器等易於清洗；降低了塗料的易燃性。本發明選用水性UV樹脂作為成膜物質，採用AT0/W03/LaB6複合納米材料為隔熱齊U，能屏蔽所有的紫外線和近紅外線，製備出一種不僅環保，隔熱性能突出，且綜合性能優異，分散性和儲存穩定性也很好，可塗覆在各種建築玻璃、車用玻璃、樹脂及金屬表面上的透明隔熱塗料，具有廣泛的發展應用前景。為了解決上面所述的技術問題，本發明採取以下技術方案本發明涉及一種水性UV光固化全屏蔽納米透明隔熱塗料，其基本配方是水性UV樹脂30% 60%、納米ATO分散體5% 30%、納米LaB6分散體1% 10%、納米W03分散體1% 15%、光引發劑2% 10%和助劑 0. 5% 10. 0%。其中，本發明所述的水性UV樹脂選用水性UV聚氨酯丙烯酸預聚物。納米ATO分散體選用粒徑為30nm 80nm、固含量為10% 30%的納米ATO漿料。納米LaB6分散體選用粒徑為30nm 80nm、固含量為10% 30%的納米LaB6漿料。納米W03分散體選用粒徑為30nm 80nm、固含量為10% 30%的納米W03漿料。光引發劑為硫雜蒽酮類、二苯甲酮類、羥烷基苯基酮類、稠環芳烴類、偶氮類或芳矽烷類光引發劑。助劑至少包括分散劑、流平劑、消泡劑及改性劑的一種或幾種的組合；其中分散劑選用聚丙烯酸或聚羧酸共聚物陰離子分散劑；流平劑選用聚丙烯酸酯共聚物、締合型聚氨酯及改性聚矽氧烷聚合物的一種或其組合；消泡劑選用非矽礦物油、改性聚丙烯酸聚合物或聚醚改性聚矽氧烷；促進劑為改性聚氧基矽烷、氟改性聚合物、矽烷偶聯劑或鈦酸酯偶聯劑。本發明所述的納米ATO分散體、納米LaB6分散體、納米W03分散體其製備工藝如下
a.將納米AT0、納米LaB6、納米W03粉體放入烘箱，在40°C 50°C條件下乾燥5h，將乾燥好的納米粉料加入溶有矽烷偶聯劑的乙醇溶液中，超聲波分散lh，製得預分散液；
b.將預分散液加入帶有回流冷凝器和攪拌器的密閉容器中，然後將體系升溫到80°C 90°C，中速攪拌反應24h，出料，在70°C 80 °C下真空乾燥，製得改性的納米粉體；
c.在高速分散機中按配方重量百分比加入去離子水、分散劑和潤溼劑並攪拌均勻，力口入經矽烷偶聯劑處理過的納米粉體，高速分散30min ；
d.開通納米砂磨機循環研磨8h IOh,調pH值為7.5 8. 0,製得中位粒徑在40nm 80nm之間、固含量為25%的納米漿料。本發明提出一種水性UV光固化全屏蔽納米透明隔熱塗料製備工藝如下按配方重量比計，在水性UV預聚物中邊攪拌邊滴加處理過的納米ATO分散體、納米LaB6分散體、納米W03分散體，高速分散3h 4h，脫除溶劑，再按配方比例依次加入光引發劑、消泡劑、流平劑和促進劑，攪拌即製得一種水性UV全屏蔽納米透明隔熱塗料。本發明的水性UV納米透明隔熱塗料可塗覆在處理過的玻璃表面，經紅外加熱流平烘乾，再用紫外光輻射交聯固化成膜。因此可實現自動化流水線塗裝，施工方便，固化速度快，生產效率高。本發明的原理將具有能全屏蔽所有的紫外線和近紅外線的AT0/W03/LaB6複合納米材料通過一種載體塗覆在玻璃(或其它底材)表面，從而使玻璃(或其它底材)塗層具有高附著力和硬度，優異的耐候性和透明性，又能全屏蔽紫外線和紅外線，高的可見光透過率和顯著的隔熱功能。本發明的實施結果參照國家相關標準，對本發明納米透明隔熱塗料的基本性能進行檢測，結果顯示本發明塗料所形成的塗層硬度能達到2H級，附著力為I級，優異的耐熱性、耐水性、耐候性。本發明的水性UV納米透明隔熱塗料透光性能在可見光範圍內平均透過率在70%左右；在200nm 380nm處的透過率為0%，在800nm 2000nm處的透過率為1%，也就是說，塗層完全阻隔紫外線和紅外線，只有可見光能透過塗層，所以隔熱效果非常顯著。若與空白玻璃的隔熱性能比較，則塗有複合納米透明隔熱塗料的玻璃檢測到測試箱內的溫度降低12°C以上，因此本發明的水性UV納米透明隔熱塗料具有附著力強、硬度高、透光率好、全屏蔽紫外線和紅外線及隔熱性能非常顯著的特點。
具體實施例方式按照表I的組分配方準備材料實施。表I :三個實施例組分配方質量份
權利要求
1.一種水性UV光固化全屏蔽納米透明隔熱塗料，其特徵在於以重量百分比計，包括如下組分水性UV樹脂30% 60%、納米ATO分散體5% 30%、納米LaB6分散體1% 10%、納米WO3分散體1% 15%、光引發劑2% 10%和助劑O. 5% 10. 0%。
2.如權利要求I所述的一種水性UV光固化全屏蔽納米透明隔熱塗料，其特徵在於所述的水性UV樹脂選用水性UV聚氨酯丙烯酸預聚物。
3.如權利要求I所述的一種水性UV光固化全屏蔽納米透明隔熱塗料，其特徵在於所述的納米ATO分散體選用粒徑為30nm 80nm、固含量為10% 30%的納米ATO漿料。
4.如權利要求I所述的一種水性UV光固化全屏蔽納米透明隔熱塗料，其特徵在於所述的納米LaB6分散體選用粒徑為30nm 80nm、固含量為10% 30%的納米LaB6漿料。
5.如權利要求I所述的一種水性UV光固化全屏蔽納米透明隔熱塗料，其特徵在於所述的納米WO3分散體選用粒徑為30nm 80nm、固含量為10% 30%的納米WO3漿料。
6.如權利要求I所述的一種水性UV光固化全屏蔽納米透明隔熱塗料，其特徵在於所述的光引發劑選用硫雜蒽酮類、二苯甲酮類、羥烷基苯基酮類、稠環芳烴類、偶氮類及芳矽烷類光引發劑。
7.如權利要求I所述的一種水性UV光固化全屏蔽納米透明隔熱塗料，其特徵在於所述的助劑至少包括分散劑、流平劑、消泡劑及促進劑的一種或幾種的組合；其中分散劑選用聚丙烯酸或聚羧酸共聚物陰離子分散劑；流平劑選用聚丙烯酸酯共聚物、締合型聚氨酯及改性聚矽氧烷聚合物的一種或其組合；消泡劑選用非矽礦物油、改性聚丙烯酸聚合物或聚醚改性聚矽氧烷；促進劑為改性聚氧基矽烷、氟改性聚合物、矽烷偶聯劑或鈦酸酯偶聯劑。
8.如權利要求1、3、4或5所述的一種水性UV光固化全屏蔽納米透明隔熱塗料，其特徵在於所述的納米ATO分散體、納米LaB6分散體、納米WO3分散體其製備工藝如下 a.將納米ΑΤ0、納米LaB6、納米WO3粉體放入烘箱，在40°C 50°C條件下乾燥5h，將乾燥好的納米粉料加入溶有矽烷偶聯劑的乙醇溶液中，超聲波分散lh，製得預分散液； b.將預分散液加入帶有回流冷凝器和攪拌器的密閉容器中，然後將體系升溫到80°C 90°C，中速攪拌反應24h，出料，在70°C 80 °C下真空乾燥，製得改性的納米粉體； c.在高速分散機中按配方重量百分比加入去離子水、分散劑和潤溼劑並攪拌均勻，力口入經矽烷偶聯劑處理過的納米粉體，高速分散30min ； d.開通納米砂磨機循環研磨8h IOh,調pH值為7.5 8. O,製得中位粒徑在40nm 80nm之間、固含量為25%的納米漿料。
9.如權利要求I所述的一種水性UV光固化全屏蔽納米透明隔熱塗料，其特徵在於所述的水性UV光固化納米透明隔熱塗料其製備工藝如下按配方重量比計，在水性UV預聚物中邊攪拌邊滴加處理過的納米ATO分散體、納米LaB6分散體和納米WO3分散體，高速分散3h 4h，脫除溶劑，再按配方比例依次加入光引發劑、消泡劑、流平劑和促進劑，攪拌即製得一種水性UV全屏蔽納米透明隔熱塗料。
全文摘要
本發明涉及一種水性UV光固化全屏蔽納米透明隔熱塗料，以重量百分比計，包括如下組分水性UV樹脂30%～60%、納米ATO分散體5%～30%、納米LaB6分散體1%～10%、納米WO3分散體1%～15%、光引發劑2%～10%和助劑0.5%～10.0%。其製備方法是在水性UV預聚物中邊攪拌邊滴加改性的納米ATO、納米LaB6、納米WO3分散體，高速分散後脫除溶劑，依次加入光引發劑、消泡劑、流平劑和促進劑，攪拌即製得一種水性UV全屏蔽納米透明隔熱塗料。該塗料環保、性能優異，可用於建築玻璃、車用玻璃、樹脂表面上使用，隔熱性能非常顯著。該塗料實現自動化流水線塗裝，施工方便，固化速度快，生產效率高。
文檔編號C09D175/14GK102732144SQ20121024508
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月16日 優先權日2012年7月16日
發明者許鈞強, 趙慶文 申請人:惠州市彩田化工實業有限公司