低溫烘烤單組分水性透明隔熱玻璃塗料及其製備方法
2023-10-26 01:44:22
專利名稱：低溫烘烤單組分水性透明隔熱玻璃塗料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及ー種水性透明隔熱玻璃塗料的製備方法及エ藝流程，本發明還涉及了水性透明隔熱玻璃塗料在普通透明玻璃上的塗裝乾燥エ藝。
背景技術：
隨著科學技術和世界經濟的快速發展，能源危機和環境汙染已成為世界性的難題。經濟的不斷發展對能源的需求量也越來越大，同時能源的浪費問題也日益突出，已經引起人們重視。在不斷増大的總能耗中，建築能耗約佔總能耗的35%。大部分的建築能耗是室內空調製冷和冬天取暖造成的，開發建築節能材料，是建築節能的根本途徑。對建築物而言，通過門窗散失的熱量約佔整個建築採暖及空調耗能的50%。特別是在現代建築理念中為了視覺的美觀，在建築的外圍、屋頂大面積的使用玻璃，這就造成建築的耗能會越來越大，還有汽車的窗戶也是汽車耗能的重要組成部分，所以研發ー種節能環保的玻璃具有重 要的意義和樂觀的發展前景。由於普通玻璃對太陽光中近紅外光的透過率很高，若將普通玻璃直接用於高層建築的大面積窗ロ、汽車玻璃窗等場所，在太陽光的照射下，必將造成建築物、汽車內的溫度升高，從而增加空調的使用率，浪費能源。透明隔熱納米塗料是ー種新型節能材料，它不僅能有有效的阻隔紅外線而且能夠保證比較高的可見光透過率，而且塗料的製作比較簡単，施工方便，工人培訓容易，價格便宜，具有很好的發展前景。透明隔熱塗料的研究在國外有相關專利和文獻報導，例如US5073451、Composites Part B 42(2011)2176-2180、Journal of Colloid and Interface Science304(2006)394-401等，研究也日益成熟。國內對透明隔熱塗料的研究目前主要集中在對納米粒子如 ΑΤ0、ITO 等研究，例如專利 CN102010197A、CN101428849A、CN101439870A、CN101264926A，對於隔熱塗料的製備研究較少。中國發明專利CN101633816A中公開了ー種以羥基聚氨酯樹脂為基體樹脂的雙組份玻璃隔熱塗料，塗膜的機械性能良好，但是雙組份塗料配製、操作、施工不方便。公開號CN101531854A的中國發明專利公開了ー種單組份玻璃隔熱塗料，但是塗膜機械性能不夠理想。目前對透明隔熱塗料的研究大部分集中在油性方面，但是油性塗料使用有機溶劑，具有很高的VOC排放量，會造成環境汙染。
發明內容
本發明的目的在於提供一種既有很好的隔熱效果又能保證較高可見光透過率以及良好的機械性能，還具有環保性能的水性透明隔熱玻璃塗料及其製備方法，使用這種塗料可以得到較好的節能效果。本發明利用低溫烘烤，得到的塗膜機械性能良好，滿足玻璃塗料的要求。本發明是ー種水性單組份塗料，VOC排放量少，具有很好的環保效果，施工方便，操作簡單，塗膜機械性能良好，隔熱效果明顯，塗膜可見光透過率高，具有很好的應用前景，可作用油性透明隔熱塗料的水性替代品。
本發明目的通過如下技術方案實現ー種低溫烘烤單組份水性透明隔熱玻璃塗料，以質量百分比計，其原料配方組成為
水性聚氨酯乳液50% 85%
水性納米ATO分散液6% 40%
水0.5% 9%
成膜助劑1.0%~3.0% 流平劑0.1% 1.0%
潤溼劑0.1% 0.3%
附著力促進劑0.1% 1.5%
增稠劑O. I 0.4%
消泡劑0.1%~1.0%所述水性聚氨酯乳液是奧德美化工有限公司ADM-Z709，上海源禾化工有限公司YAU-2507,巴德富集団RS323，拜耳TC-202、TC-506中的ー種或多種；所述水性納米ATO (氧化錫銻)分散液為上海滬正納米科技有限公司AT0-WP030、AT0-WP050，杭州萬景納米材料有限公司VK-G06H，上海則成化工有限公司ZEC SlurralAT030W中的ー種或多種；所述的成膜助劑為Texanol (2，2，4_三甲基-1，3戊ニ醇單異丁酸酷)，ニこニ醇丁醚，こニ醇丁醚ー種或多種；所述的流平劑為霍普化學有限公司HP-836，陶氏化學RM2020，道康寧DC57、DC14中ー種或多種；所述的潤溼劑為科萊恩LCN-407，PE-100, NP-100中的ー種或多種；所述的附著力促進劑劑為廣州市貝爾化工有限公司BR6130、BR6180，天威貿易有限公司TW3612B —種或多種；所述的增稠劑為瑞樂斯132、112，亞仕蘭525，陶氏化學RM-8W，海川化工663 —種或多種；所述的消泡劑為廣州市首牽化工有限公司Defoan G60,四方化工有限公司BYK019，瑞士科萊恩D-FOAM-R A625 ー種或多種。所述的低溫烘烤單組份水性透明隔熱玻璃塗料的製備方法，包括以下步驟(I)以質量分數計，向400r/min-800r/min不斷攪拌的水性聚氨酯乳液中滴加水性納米ATO分散液和水，1000r/min-2500r/min高速攬拌20min-50min ；(2)調慢攪拌速度至350-700r/min，向不斷攪拌步驟(I)所得產物中加入成膜助齊U、流平劑、潤溼劑、附著力促進劑、增稠劑和消泡劑，攪拌20-40min，得到水性透明隔熱玻璃塗料。進ー步地，以質量百分比計，所述水性聚氨酯乳液在原料配方組成中佔用的百分比為60% 80%。以質量百分比計，所述水性納米ATO分散液在原料配方組成中佔用的百分比為10% 30%。所述高速優選為1500r/min-2000r/min。步驟(2)的攪拌速度優選為400r/min-600r/min。本發明所具有的優點(I)本發明所製備的透明隔熱玻璃塗料性能穩定，納米ATO粒子分散均勻，塗膜後玻璃仍有很高的透光率，而且隔熱效果非常明顯，最好的隔熱效果可達到8°C 9°C，處於同類產品的前列。(2)本發明塗膜性能良好。隔熱塗膜的硬度為1H，附著力O I級，用水浸泡7天無起泡、發白、起皺等缺陷，塗有隔熱塗料的玻璃的可見光透過率大於80%。 (3)本發明透明隔熱玻璃塗料外光呈淺藍色，同時該塗料具有水性塗料共有的優點，低VOC排放。
圖I為本發明隔熱效果測試儀器的結構示意圖。
具體實施例方式以下結合實施例對本發明的技術方案作進ー步描述，但本發明保護的範圍並不局限於實施例表述的範圍。下面實施例中塗膜的基本機械性能測試方法硬度GB/T 67 39-2006 ;附著力GB/T9286-1998 ;耐水性 GB/T 17 33-1993。如圖I所示，隔熱效果測試儀器包括木箱、碘鎢燈I、保溫泡沫板2、隔熱玻璃3，空白玻璃4、熱電偶5、溫度顯示儀6、穩壓器7和電源8 ;木箱為兩個腔室，其中整個木箱的尺寸為68cmX32cmX30cm，每個腔室為30cmX 30cmX 30cm，兩個腔室四周和底部有厚3cm保溫泡沫2，兩個腔室的上方分別設有塗有塗料的隔熱玻璃3和空白玻璃4，隔熱玻璃3和空白玻璃4都是厚為3mm的普通光學玻璃，大小一祥，只是隔熱玻璃3塗有實施例製備的塗料；光源採用500W碘鎢燈1，碘鎢燈I距樣隔熱玻璃3和空白玻璃4的高度為40cm，位於隔熱玻璃3和空白玻璃4中間。兩個腔室的底部分別設有熱電偶5，兩熱電偶5與溫度顯示儀6連接，用於測試兩腔室的溫度，溫度顯示儀6與穩壓器7連接，穩壓器7與電源8連接。穩壓器用來穩定電壓，確保毎次試驗的光照強度是ー樣的。隔熱效果測試方法將塗有隔熱塗料的隔熱玻璃3和空白玻璃4分別放在圖I所示的測試儀器的兩個腔室上，打開溫度顯示儀6 (數字採集器)和碘鎢燈I，溫度顯示儀6顯示兩腔室內溫度隨時間的變化，60min後，兩腔室內的溫差基本穩定，用兩個腔室內的溫差來表示隔熱效果，溫差越大，隔熱效果越好。本發明為了保溫，在兩個空腔四周都加了保溫的泡沫，為了每次測試時都能保證同樣光照強度，減小實驗誤差外加了一個穩壓器以穩定光照強度。隔熱玻璃3可用如下方法製備製備的隔熱塗料可用刮塗、浸塗或噴塗的方法把塗料塗在玻璃上，靜置I 4h，在30°C 60°C下先烘烤10 20min，防止塗膜起泡；之後升溫到80°C，烘烤lh，得到高透明隔隔熱玻璃3。為了使得塗膜的厚度穩定，不會出現大的波動，塗料都配成30%質量的固含量；塗膜時用カ均勻，拖動速度也儘量穩定均一，這樣製備的塗膜溼厚基本一致。
實施例I :取15. 02g水性聚氨酯乳液RS323加入到一次性塑料杯中，加入磁子，放在磁力加熱攪拌器上，乳液在轉速為400r/min條件下不斷攪拌。取I. 65g水性ATO分散液AT0-WP030慢慢的滴加到聚氨酯乳液中，加入I. 40g水,調高攪拌速度至1000r/min,攪拌45min。調慢攪拌速度至400r/min,加入O. 30g成膜助劑Texanol (2,2,4-三甲基-1,3戍ニ醇單異丁酸酷)，O. IOg流平劑RM2020,0. 02g潤溼劑NP-100，O. 15g附著力促進劑BR6130,0. Ig消泡劑Defoan G60，0. 02g增稠劑海川化工663，400r/min低速攪拌20min，即可得到水性透明隔熱塗料。取一塊事先清洗乾淨的30cmX 30cm普通透明玻璃放在水平的桌面上，將塗料加到玻璃的ー邊，用30微米的線棒塗布器塗膜。塗膜是在線棒塗布器的兩端各系ー根繩子，雙手水平勻速的拖動線棒，只用線棒的重力塗膜。將塗好的玻璃靜置一到四個小時，放在烘箱內50°C預熱20分鐘，提高溫度到80°C，加熱小時，取出，冷卻至室溫。用圖I隔熱效果測試儀器的測定隔熱效果的儀器測試樣品玻璃的隔熱效果，測得結果是隔熱效果達到5. 40C ；用紫外可見分光光度計U3010測得可見光透過率86. 3%。塗膜機械性能見表I。 實施例2取15. 02g水性聚氨酯乳液RS323加入到一次性塑料杯中，放入磁子，放在磁力加熱攪拌器上。乳液在轉速為500r/min條件下不斷攪拌。取2. 86g水性ATO分散液AT0-WP030慢慢的滴加到聚氨酯乳液中，加入O. 79g水，調高攪拌速度至1200/min，攪拌40min。調慢攪拌速度至350r/min,加入O. 33g成膜助劑Texanol (2, 2,4-三甲基-1,3戍ニ醇單異丁酸酷)，O. Ilg流平劑RM2020,0. 02g潤溼劑NP-100，O. 16g附著力促進劑BR6130,0. Ig消泡劑DefoanG60,0. 02g增稠劑RM-8W，350r/min低速攪拌30min，即可得到水性透明隔熱塗料。塗膜和隔熱效果及透明性的測試步驟與實例I相似，最後測得結果是隔熱效果可達到9°C，可見光透過率為80. I%，塗膜機械性能見表I。實施例3取15. OOg水性聚氨酯乳液RS323加入到一次性塑料杯中，放入磁子，放在磁力加熱攪拌器，乳液在轉速為600r/min條件下不斷攪拌。取10. 72g水性ATO分散液AT0-WP050慢慢的滴加到聚氨酯乳液中，調高攪拌速度至1500r/min,攪拌大約35min。調慢攪拌速度至450r/min,加入O. 42g成膜助劑ニこニ醇丁醚，O. 16g流平劑HP-836,0. 02g潤溼劑PE-100,0. 17g附著力促進劑BR6180，O. 14g消泡劑BYK019，O. 04g增稠劑亞仕蘭525，450r/min低速攪拌25min，即可得到水性透明隔熱塗料。塗膜和隔熱效果及透明性的測試步驟與實例I相似，最後測得結果是隔熱效果可達到9. 5°C，可見光透過率為78. 9%，塗膜機械性能見表I。實施例4取15. 02g水性聚氨酯乳液ADM-Z709加入到一次性塑料杯中，放入磁子，放在磁力加熱攪拌器，乳液在轉速為700r/min條件下不斷攪拌。取2. 21g水性ATO分散液VK-G06H慢慢的滴加到聚氨酯乳液中，加入I. 23g水,調高攪拌速度至1800r/min,攪拌大約30min。調慢攪拌速度至600r/min，加入O. 32g成膜助劑ニこニ醇丁醚，O. Ilg流平劑HP-836，O. 02g潤溼劑PE-100,0. 15g附著力促進劑BR6180,0. Ilg消泡劑BYKO19,0. 02g增稠劑瑞樂斯132,600r/min低速攪拌20min，即可得到水性透明隔熱塗料。
塗膜和隔熱效果及透明性的測試步驟與實例I相似，最後測得結果是隔熱效果可達到6. 2°C，可見光透過率為84. 5%，塗膜機械性能見表I。實施例5取15. 05g水性聚氨酯乳液YAU-2507加入到一次性塑料杯中，放入磁子，放在磁力加熱攪拌器上，乳液在轉速為800r/min條件下不斷攪拌。取2. 79g水性ATO分散液AT0-WP030慢慢的滴加到聚氨酯乳液中，加入I. OOg水，調高攪拌速度至2000r/min，攪拌大約25min。調慢攪拌速度至700r/min,加入O. 33g成膜助劑こニ醇丁醚,O. Ilg流平劑道康寧DC57,0. 02g潤溼劑LCN-407，0· 16g附著力促進劑TW3612B，0. 08g消泡劑科萊恩D-FOAM-RA625，O. 02g增稠劑瑞樂斯112，700r/min低速攪拌25min，即可得到水性透明隔熱塗料。塗膜和隔熱效果及透明性的測試步驟與實例I相似，最後測得結果是隔熱效果可達到8. 1°C可見光透過率為81. 8%，塗膜機械性能見表I。實施例6 取15. 05g水性聚氨酯乳液TC-202加入到一次性塑料杯中，放入磁子，放在磁力加熱攪拌器上，乳液在轉速為700r/min條件下不斷攪拌。取2. 82g水性ATO分散液ZECSlurralATO 30W慢慢的滴加到聚氨酯乳液中，加入O. 96g水,調高攪拌速度至2500r/min,攪拌大約20min。調慢攪拌速度至500r/min,加入O. 31g成膜助劑こニ醇丁醚,O. 13g流平劑道康寧DC14，0. 02g潤溼劑科萊恩LCN-407，0. 16g附著力促進劑天威貿易有限公司TW3612B, O. 08g 消泡劑瑞士科萊恩 D-FOAM-R A625，O. 02g 增稠劑陶氏化學 RM-8W，500r/min低速攪拌25min，即可得到水性透明隔熱塗料。塗膜和隔熱效果及透明性的測試步驟與實例I相似，最後測得結果是隔熱效果可達到7. 8°C，課件光透過率為82. 7%，塗膜機械性能見表I。表I塗膜的基本機械性能
權利要求
1.ー種低溫烘烤單組份水性透明隔熱玻璃塗料，其特徵在幹，以質量百分比計，其原料配方組成為水性聚氨酯乳液50%~85%水性納米ATO分散液6% 40%水0.5%~9%成膜助劑1.0%~3.0%流平劑0.1%~1.0%潤溼劑0.1% 0.3%附著力促進劑0.1% 1.5%增稠劑0.1-0.4%消泡劑0.1%~1.0%所述水性聚氨酯乳液為ADM-Z709、YAU-2507、RS323、TC-202或TC-506中的一種或多種；所述水性納米 ATO 分散液為 AT0-WP030、AT0-WP050、VK-G06H 和 ZEC Slurral AT030W中的ー種或多種；所述的成膜助劑為2，2，4_三甲基-1，3戊ニ醇單異丁酸酷、ニこニ醇丁醚和こニ醇丁醚ー種或多種；所述的流平劑為HP-836、RM2020、DC57和DC14中ー種或多種；所述的潤溼劑為LCN-407、PE-100和NP-100中的ー種或多種；所述的附著力促進劑劑為BR6130、BR6180和TW3612B的ー種或多種；所述的消泡劑為Defoan G60、BYKO19和D-F0AM-RA625的ー種或多種；所述的增稠劑為瑞樂斯132、瑞樂斯112，亞仕蘭525和RM-8W的ー種或多種。
2.權利要求I所述的低溫烘烤單組份水性透明隔熱玻璃塗料的製備方法，其特徵在於包括以下步驟(1)向400r/min-800r/min不斷攪拌的水性聚氨酯乳液中滴加水性納米ATO分散液和水，1000r/min-2500r/min 高速攬拌 20min-50min ；(2)調慢攪拌速度至350-700r/min，向步驟(I)所得產物中加入成膜助劑、流平劑、潤溼劑、附著力促進劑、增稠劑和消泡劑，攪拌20-40min，得到水性透明隔熱玻璃塗料。
3.根據權利要求2所述的所述的低溫烘烤單組份水性透明隔熱玻璃塗料的製備方法，其特徵在於以質量百分比計，所述水性聚氨酯乳液在原料配方組成中佔用的百分比為60% 80%。
4.根據權利要求2所述的所述的低溫烘烤單組份水性透明隔熱玻璃塗料的製備方法，其特徵在幹以質量百分比計，所述水性納米ATO分散液在原料配方組成中佔用的百分比為 10% 30%。
5.根據權利要求2所述的所述的低溫烘烤單組份水性透明隔熱玻璃塗料的製備方法，其特徵在於所述高速為1500r/min-2000r/min。
6.根據權利要求2所述的所述的低溫烘烤單組份水性透明隔熱玻璃塗料的製備方法，其特徵在於步驟(2)的攪拌速度為400r/min-600 r/min。
全文摘要
本發明公開了一種低溫烘烤單組份水性透明隔熱玻璃塗料。該塗料製備時先向400r/min-800r/min不斷攪拌的水性聚氨酯乳液中滴加水性納米ATO分散液和水，1000r/min-2500r/min高速攪拌20min-50min；然後調慢攪拌速度至350-700r/min，向所得產物中加入成膜助劑、流平劑、潤溼劑、附著力促進劑、增稠劑和消泡劑，攪拌20-40min，得到水性透明隔熱玻璃塗料。用本方法製備的隔熱塗料，測得塗有隔熱塗料玻璃封閉的腔室內空氣和空白玻璃封閉的腔室內空氣的溫差達6～9℃，並且保持著80％以上的可見光透光率；塗膜硬度1H，附著力0～1級，泡水7天無起泡、發白、起皺等缺陷。
文檔編號C09D175/04GK102827534SQ20121031593
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月30日 優先權日2012年8月30日
發明者蔡智奇, 韓太亮, 皮丕輝, 陸園, 文秀芳, 徐守萍, 程江 申請人:華南理工大學