玻璃用節能隔熱環保塗層材料及其生產方法
2023-06-03 18:33:46 1
專利名稱：：玻璃用節能隔熱環保塗層材料及其生產方法
技術領域：
：本發明涉及一種玻璃用節能隔熱環保塗層材料及其生產方法，是一種由多元無機納米粒子水分散體和改性水性聚氨酯類樹脂複合成的功能環保塗料，屬於在各種玻璃(包括有機玻璃)表面形成透明的節能隔熱塗膜
技術領域：
。
背景技術：
：由於全球變暖、溫室氣體排放日趨嚴重，節能降耗、減少co2氣體排放己成為世界各國共同的目標，我國十一五規劃確立了國家能源消耗降低20%左右的目標，國家建設部頒布了建築節能條例，節能已作為一項基本國策。其中，建築耗能最嚴重的是玻璃，玻璃面積佔總建築面積的10%-15%，而通過玻璃散熱達到70%。普通玻璃對紅外和紫外線的阻隔遠遠不夠，人們採取了多種措施來解決玻璃隔熱問題，比如採用隔熱貼膜、熱反射膜、LOW-E玻璃、中空玻璃等等，但其節能隔熱性能仍然滿足不了要求，有的甚至帶來二次光汙染，或因工藝複雜、運營成本高等導致無法應用於對已有建築玻璃的節能改造。近幾年，人們通過大量實驗研究和性能對比發現，採用納米透明隔熱塗料是目前玻璃隔熱節能的最佳選擇。在發達國家，玻璃用透明隔熱塗料的普及率已達到85-90%;在亞洲地區除中國香港、臺灣和日本、韓國外，其它國家的普及率平均不到20%，而我國大陸，透明隔熱塗料的使用才剛剛起步。目前國內新出現的各種樹脂隔熱玻璃塗料，還存在著許多性能或成本或環保上的缺陷，主要有(1)溶劑型或油性玻璃隔熱塗料，雖然分散液穩定性好，但揮發性有機溶劑含量超標，對環境汙染很大；(2)通過高功耗研磨分散的水性隔熱塗料，雖然環保，卻存在生產能耗大、隔熱和穩定性能差等缺點；(3)有的使用了水性環保樹脂，但塗膜耐水耐擦洗性能差，或者成膜性能不好，需在較高溫度下烘烤固化，增大了施工和維修難度；(4)國內隔熱塗料中多採用二元納米金屬氧化物，其隔熱波段窄、屏蔽紫外性能不理想，有的價格偏高。
發明內容本發明目的在於克服現有技術缺點，提供一種玻璃用節能隔熱環保塗層材料及其生產方法，它是以水為溶劑的水性環保節能功能塗料，該塗料比已有技術中所公開的塗料具有更佳的隔熱、抗紫外和環保性能，而且可常溫或室溫自幹成膜，膜層透明度可調控，力學性能及耐水、耐酸、耐溫差性能優異，生產及施工工藝簡單可控，成本低。本發明所採取的技術方案是一種玻璃用節能隔熱環保塗層材料，其特點是，按重量百分比含有下列組分改性水性聚氨酯樹脂10—65。X改性水性丙烯酸樹脂0_40%納米金屬氧化物水性漿料2—55%水0—70%助劑0—5%所述的納米金屬氧化物水性漿料為本專利權人擁有的專利"Z薩29358.3"中的納米塗膜材料與水在100—40(TC溫度下、及壓力為0.卜40MPa下攪拌分散的納米水分散體，其中，納米金屬氧化物水性漿料的固含量為0.5—40%，粒徑為40—200nm。上述玻璃用節能隔熱環保塗層材料的生產方法按下列工序製作a、將改性水性聚氨酯樹脂和改性水性丙烯酸樹脂與水混合攪拌均勻；b、上述混合物中加入納米金屬氧化物水性漿料，混合攪拌均勻；c、最後加入助劑，攪拌均勻即成。本發明與現有技術相比具有以下優點(1)本發明採用本專利權人擁有的專利"ZL00129358.3"中的納米塗膜材料與水攪拌分散而成的具有高效屏蔽紫外和紅外光線的納米金屬氧化物水性漿料，克服了以往採用有機溶劑或高功耗研磨分散金屬氧化物納米粉體所帶來的揮發性有機溶劑含量超標、粒度分布不均勻、性能不穩定和生產能耗大、汙染環境等缺點；(2)製備出的多元納米金屬氧化物水性漿料，不僅粒度分布窄，而且隔斷紅外光線和屏蔽紫外光線的性能更佳，克服了以往採用二元納米金屬氧化物的隔熱波段窄、屏蔽紫外性能不理想的缺點；(3)本發明選擇改性水性聚氨酯樹脂和改性水性丙烯酸樹脂作為成膜物質，水作為稀釋劑，塗膜可常溫或室溫快速自幹成膜，膜層不僅光學、力學和耐化學性能優異，而且克服了以往因使用油性或非水性樹脂引起對人體、環境的傷害和汙染；(4)本發明的玻璃用節能隔熱環保塗層材料經參照有關國家標準檢測，結果證明本發明塗料所形成的塗層附著力達到0級(最高級)，硬度達到3H-4H，耐水、耐溫差、耐磨、耐酸和耐人工老化等性能優異；環保性能符合國家標準；可見光(380-780nm)透過率可控制在55-76%範圍內，紫外線屏蔽率可達75—80%;屏蔽紅外線(780-2500nm)達80—90%以上；遮蔽係數可控制在0.55—0.72範圍內。下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細地解釋說明。圖1為本發明實施例1-5製備的玻璃用節能隔熱環保塗層材料的陽光透過率曲線；圖2為本發明實施例1-5製備的玻璃用節能隔熱環保塗層材料粒度及其分布曲線；具體實施例方式實施例l一5中玻璃用節能隔熱環保塗層材料的配方如表1所示。其中，納米金屬氧化物水性漿料按上述方法(用專利"ZL00129358.3"中的納米塗膜材料與水在100—40(TC溫度下及壓力為0.1-40MPa下攪拌分散組合成納米水分散體；為了分散效果更好些，本發明中的納米塗膜材料在製作時(即在原專利"ZL00129358.3"製備方法的最後工序中)也可以不加入偶聯劑和表面包覆劑)製備，括號內數值為納米金屬氧化物水性漿料的固含量，粒徑為40—200nm。所述的改性水性聚氨酯樹脂和改性水性丙烯酸樹脂、助劑(如流平劑、潤溼劑、消泡劑等)可直接採用市售商品。製備方法為將改性水性聚氨酯樹脂和改性水性丙烯酸樹脂與水混合攪拌，再加入納米金屬氧化物水性漿料，機械攪拌10—60分鐘左右，混合均勻，最後加入助劑，攪拌均勻即成。本發明所述玻璃用節能隔熱環保塗層材料可採用淋塗、輥塗、浸塗、刷塗或噴塗等方法在普通的無機或有機玻璃、金屬及水泥等基體表面均勻塗敷成透明的隔熱抗紫外塗膜。因此在本發明的具體實施方式中，將上述5個實施例的塗層材料製備出成品後，即在乾淨的普通玻璃(厚度為5mm)表面塗敷成透明、均勻的薄膜進行相關的性能檢測。表1中同時列出對每個實施例進行的實際應用方法及效果檢測(如塗敷方法、膜層厚度、膜層表幹時間)。表l.tableseeoriginaldocumentpage7表2是採用紫外光一可見光一紅外光分光光度計(Cary5000)對上述塗膜玻璃進行光熱性能表徵，根據GB/T2680-1994中規定的方法計算出塗膜玻璃的紫外、可見光透射比和遮蔽係數。其中例6數據為未塗膜的普通5ram厚空白玻璃進行對照檢測。表2.項目實施例123456紫外線透射比(％)20.3224.3224.7839.1951.3567.56可見光透射比(％)57.8066.2463.8777.2481.2889.27遮蔽係數(sc)0,58110.65420.69210.76620.80550.9397遮蔽係數(sc)是建築節能設計標準中對玻璃的重要限制指標，指太陽輻射能量透過窗玻璃的總能量與透過相同面積3mm透明玻璃的總能量之比。SC用樣品玻璃太陽能總透射比除以標準3mm白玻的太陽能總透射比(GB/T2680中理論值取0.889)進行計算。遮蔽係數越小，阻擋陽光熱量(紅外光線)向室內輻射的性能(隔熱)越好，同樣阻擋室內熱量向室外輻射的性能(保溫)越好，以實現降低空調用電和採暖能耗而實現節能。從表2中可看出，遮蔽係數和紫外線透過率隨著納米金屬氧化物含量(為納米金屬氧化物水性漿料的用量與其固含量的乘積)的增大而降低，即塗膜玻璃的隔熱和屏蔽紫外性能越好，但是遮蔽係數過低導致可見光透過率也隨之降低，會影響室內採光。照射到地面的太陽光譜中有6.1%的紫外和42.1%的紅外，x射線和紫外光等高能輻射對人體有害，紅外光線使人體感到炎熱，影響人類的生活。因此，在建築物大面積幕牆與窗口及透明頂棚、車輛、艦船、陳列冷櫃大量使用的玻璃，需要對紫外和熱(紅外)輻射進行有效屏蔽和阻隔，而要求對可見光具有較高透過率。圖1為本發明上述實施例l一5製備的玻璃用節能隔熱環保塗層材料的陽光透過率曲線。圖中標號為實施例l-5，6號為空白玻璃的透過率曲線。可見，無論在紫外光線區(《380nm)還是紅外光區(780-2500nm)，本發明實施例1-5塗膜玻璃的透過率均比6號空白玻璃有明顯下降，而在可見光區有較高透過率。說明本發明的塗膜玻璃在不影響建築物採光的情況下，具有明顯的隔熱和屏蔽紫外光線的性能。圖2為本發明實施例1-5製備的玻璃用節能隔熱環保塗層材料粒度及其分布曲線。本發明採用LS230型雷射粒度分析儀對隔熱塗層材料粒度及其分布進行表徵。實施例1-5的結果如圖2所示，圖中標號為實施例l-5(由於實施例2和3具有相同的粒度分布，為了簡明，圖中只列出了實施例3)。從圖2可見，本發明中的納米金屬氧化物不僅粒徑在200nm以下，而且均具有窄粒度分布的特點。其積極效果是能提高隔熱塗料的性能穩定性，充分發揮納米材料的隔熱功能。本發明是以水為溶劑的水性環保節能功能塗料，可根據需要(如環境溫度的高低、塗膜基體的不同、客戶的要求不同等)用任意比例的水稀釋，塗膜厚度一般為8—100微米膜層可在常溫或室溫下快速自幹成透明薄膜，膜層表千為10—60分鐘，實幹為3_5天。如果膜層在60-8(TC下烘乾，實幹僅為l一3小時。可廣泛應用於各類建築物及車輛、船舶等門窗玻璃的節能隔熱。表3是對本發明玻璃用節能隔熱環保塗層材料基本性能的檢驗結果。表3.tableseeoriginaldocumentpage10權利要求1、一種玻璃用節能隔熱環保塗層材料，其特徵在於，按重量百分比含有下列組分改性水性聚氨酯樹脂10-65％改性水性丙烯酸樹脂0-40％納米金屬氧化物水性漿料2-55％水0-70％助劑0-5％。2、根據權利要求1所述的玻璃用節能隔熱環保塗層材料，其特徵在於，所述的納米金屬氧化物水性漿料是納米塗膜材料與水在100一40CTC溫度下、壓力為O.1-40MPa下攪拌分散的納米水分散體，其中，納米金屬氧化物水性槳料的固含量為0.5_40%，粒徑為40—200nm。3、根據權利要求1所述的玻璃用節能隔熱環保塗層材料的生產方法，其特徵在於，按下列工序製作a、將改性水性聚氨酯樹脂和改性水性丙烯酸樹脂與水混合攪拌均勻；b、上述混合物中加入納米金屬氧化物水性漿料，混合攪拌均勻；c、最後加入助劑，攪拌均勻即成。全文摘要本發明公開了一種玻璃用節能隔熱環保塗層材料，其特點是，按重量百分比含有10-65％的改性水性聚氨酯樹脂，0-40％的改性水性丙烯酸樹脂，2-55％的納米金屬氧化物水性漿料，及0-70％的水和0-5％的助劑，生產方法將改性樹脂與水混合均勻，再加入納米金屬氧化物水性漿料混合攪拌，最後加入助劑攪拌均勻即成，用這種塗料塗敷的玻璃，其可見光透過率高，而紫外和紅外線(熱輻射)的透過率極低，具有高效阻隔紫外和紅外的作用，而且本發明是以水為溶劑的綠色環保產品，施工方法簡單，塗膜在室溫下可快速固化成膜，廣泛應用於各類建築物及車輛、船舶等門窗玻璃的節能隔熱。文檔編號C03C17/00GK101172778SQ20071011334公開日2008年5月7日申請日期2007年10月12日優先權日2007年10月12日發明者超嶽,易戈文,盛振宏申請人:煙臺佳隆納米產業有限公司