納米透明隔熱複合塗料及其該塗料的隔熱效果測試裝置的製作方法

2023-07-05 17:11:16 2

專利名稱：納米透明隔熱複合塗料及其該塗料的隔熱效果測試裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種複合塗料，尤其涉及一種可塗於玻璃，樹脂，金屬及水泥表面的納米透明隔熱複合塗料及其該塗料的隔熱效果測試裝置。
背景技術：
研究一種可塗於玻璃，樹脂，金屬及水泥表面隔熱塗料以增強汽車或房屋內的隔熱效果是國內外塗料行業一直追求的目標。為此已有專利申請，如申請號為99114454.6的中國專利「水性反輻射隔熱塗料」及申請號為03111863.1的中國專利「水性環氧改性丙烯酸熱反射隔熱塗料」。它們均是採用聚合物與無機填料複合製成隔熱塗料，該塗料組分中使用的是普通無機隔熱粉，製成的塗料雖具有隔熱性但不具透明性。
世界專利WO0009446(透明導電納米複合塗料及製備方法)講述了一種透明導電納米複合塗料的製備方法。該塗料是先將ITO內米粉體分散於水中製成ITO水漿，再與聚乙烯醇等成膜劑混合最終製成一種透明導電納米複合塗料，其塗膜性質只具有透明性和導電性，未見有隔熱性。世界專利WO9919267(隔熱塗料)採用能反射紅外線的膽甾醇類作隔熱層，雖具有透明性，但其隔熱效果有限。另外，以往專利中所設計的隔熱效果測定裝置其靈敏度有限，也為塗料隔熱效果的表徵帶來困難。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服已有技術中所公開的塗料雖有隔熱性而不具有透明性或雖有透明性而隔熱性能差的不足之處，提出了一種具有更佳透明性和隔熱性的可塗於玻璃，樹脂，金屬及水泥表面的納米複合塗料；本發明還提出了一種可敏感地測定出該塗料隔熱效果特殊的測定裝置。
本發明的技術方案是一種納米透明隔熱複合塗料，組成及重量份如下高分子樹脂 30-65納米隔熱粉體溼漿 10-25塗料助劑 1-10稀釋劑 15-60其中所述的高分子樹脂為水性聚氨酯樹脂、水性丙烯酸樹脂或聚矽氧烷樹脂；納米隔熱粉體溼漿為粒徑範圍10-60nm、固含量5-15％的納米氧化錫銻(ATO)水性溼漿或固含量在10-20％範圍內、其粒徑在10-60nm範圍的納米氧化銦錫(ITO)水/醇溼漿；塗料助劑至少包括分散劑、流平劑、消泡劑、成膜助劑和增稠劑的一種，分散劑為一種聚合物型陰離子分散劑，流平劑為丙烯酸共聚物或非反應型聚醚改性聚矽氧烷，消泡劑為非矽酮含疏水粒子礦物油混合物或改性聚矽氧烷，成膜助劑為乙二醇單丁醚/二丙二醇丁醚混合物，增稠劑為一種羥基丙烯酸水溶性分散液，稀釋劑為水和/或醇類，不含其他有機溶劑。高分子樹脂中的聚矽氧烷樹脂可購買也可自制，優選自製的聚矽氧烷樹脂，其製法是採用重量份為25份矽氧烷單體及重量份為12份正矽酸乙酯和3份馬來酸，在重量份為40份乙醇溶劑中與重量份為56份矽溶膠及1份環氧樹脂進行原位聚合，得到一種透明澄清的高分子樹脂溶液。其中納米隔熱粉體溼漿為氧化錫銻(ATO)水性溼漿，可購買也可自制，優選自製的氧化錫銻(ATO)水性溼漿，其製法是將重量份為5-20份納米氧化錫銻(ATO)、重量份為30-50份去離子水，重量份為30-50份醇，重量份為1-3份分散劑和其它助劑混合，在高速分散機、球磨機上分散一定時間，可獲得一種粒徑範圍10-60nm、固含量5-15％的納米氧化錫銻(ATO)水性溼漿。其中的納米氧化銦錫(ITO)溼漿，為一種ITO水/醇漿料，可購買也可自制，優選自製的氧化銦錫(ITO)水性溼漿其製法是將重量份為5-20份納米氧化銦錫(ITO)、重量份為30-50份去離子水，重量份為30-50份醇，重量份為1-3份分散劑和其它助劑混合，在高速分散機、球磨機上分散一定時間，可獲得一種固體份在10-20％範圍內、其粒徑在10-60nm範圍的納米氧化銦錫(ITO)半透明均一溼漿。本發明優選一種納米ITO透明隔熱複合塗料，其組成及重量份如下聚矽氧烷樹脂 30-65納米ITO溼漿 10-20塗料助劑 1-5稀釋劑 15-60其中的納米ITO溼漿為固含量10-20％範圍內、其粒徑在10-60nm範圍的納米氧化銦錫(ITO)溼漿，塗料助劑包括非反應型聚醚改性聚矽氧烷流平劑、改性聚矽氧烷消泡劑和一種聚合物型陰離子分散劑，稀釋劑為水和/或醇類；本發明還優選了一種納米ATO透明隔熱複合塗料，其組成及重量比如下水性聚氨酯樹脂或水性丙烯酸樹脂 50-65納米ATO溼漿 10-25塗料助劑 1-10稀釋劑 15-20其中的高分子樹脂為，其中的納米ATO溼漿粒徑範圍10-60nm，固含量5-15％；其中的塗料助劑至少包括增稠劑，成膜助劑，流平劑、消泡劑的一種，增稠劑為一種羥基丙烯酸水溶性分散液；成膜助劑為乙二醇單丁醚/二丙二醇丁醚混合物；流平劑為丙烯酸共聚物，消泡劑為非矽酮含疏水粒子礦物油混合物，稀釋劑為水。
本發明納米透明隔熱複合塗料製備工藝如下先製得納米ITO或納米ATO溼漿，再按配方加入水性高分子樹脂，塗料助劑，稀釋劑，混合均勻即製得納米透明隔熱複合塗料。
本發明還提出了一種用以測定所製得的納米透明隔熱複合塗料的隔熱效果的測試裝置，如圖3所示，其中木盒的尺寸為15cm×14.5cm×7.5cm，木盒壁厚為1.1cm，泡沫塑料隔熱層的厚度為1.5cm。它由照明光源1、樣品2、木盒4、泡沫塑料隔熱層3、鐵片5、擋板6、水銀溫度計7、熱電偶測溫儀8組成，將熱電偶測溫儀8的測溫探頭緊貼在鐵板5下表面的中心位置處，在底板上方安裝水銀溫度計7，水銀球上方安裝擋板6，木盒底部放置一塗有黑漆的鐵板以增加熱效應的敏感度。在距底板2cm處安裝一水銀溫度計測量木盒內部空氣溫度，水銀球上方安裝擋板以防止光線直射。樣品為塗有納米透明隔熱複合塗料的3mm厚普通玻璃，將其嚴密覆蓋在木箱上，塗膜面向上。照明光源採用250w紅外燈或500w碘鎢燈。紅外燈距離樣品高度為30cm，碘鎢燈距離樣品高度為40cm。室溫恆定保持在21℃以保證實驗的可重複性。
本發明的有益效果為參照有關國家標準，對本發明納米透明隔熱塗料的基本性能進行測定，結果證明本發明塗料所形成的塗層硬度能達到H級；附著力為3級；耐水性，耐熱性良好；透光性能為在可見光範圍內平均透過率大於80％，對於1000-2500nm波長的紅外線的屏蔽率在75％以上；若與空白玻璃的隔熱性作比較，則塗有納米透明隔熱塗料的玻璃可使測試盒內的溫度降低5攝氏度，因此本發明納米透明隔熱複合塗料具有附著力強，透明，屏蔽紅外線和隔熱等特性。本發明的隔熱效果測試裝置靈敏度高。


圖1為不同氧化銦錫用量對塗膜光譜透過性的影響圖。
圖2為碘鎢燈照射下塗有納米透明隔熱塗料的玻璃(3#樣品)的木盒內空氣與空白玻璃的木盒內空氣的溫差。
圖3為隔熱效果測試裝置。
具體實施例方式下面結合實施例和有關圖、表對本發明進行詳細描述。但是本發明不限於所給出的例子。本發明塗料的納米溼漿製備工藝是將重量份為5-20份納米氧化銦錫(ITO)或氧化錫銻(ATO)、重量份為30-50份去離子水，重量份為30-50份醇，重量份為1-3份分散劑和其它助劑混合，在高速分散機、球磨機上分散一定時間，或在超聲波發生器上分散，製得粒徑範圍10-60nm、固含量5-15％的納米氧化錫銻(ATO)水性溼漿或固體份在10-20％範圍內、其粒徑在10-60nm範圍的納米氧化銦錫(ITO)溼漿。
本發明給出納米ITO透明隔熱複合塗料的一個實施例如下(1)聚矽氧烷樹脂配方及製備

將KH560、TEOS置於三頸燒瓶內，加入馬來酸、乙醇攪拌半分鐘，在攪拌條件下緩慢滴加矽溶膠，完成後加入環氧樹脂E-51。反應一小時得透明澄清樹脂溶液。陳化一夜後，封閉放置待用。
(2)透明隔熱塗料配方及製備

按配方先製取納米氧化銦錫(ITO)溼漿，在磁力攪拌下緩慢加入一定量的聚矽氧烷樹脂，然後加入適量稀釋劑正丁醇及其它適當的助劑，繼續攪拌10min後靜置30min即可。
本發明給出納米ATO透明隔熱複合塗料一個實施例如下

由本發明所述的納米ITO透明隔熱複合塗料所形成的塗層不僅具有透明和隔熱性，還具有良好的紅外屏蔽性。其透明性及隔熱性如圖1，圖2所示。納米ATO透明隔熱複合塗料所形成的塗層的透明性及隔熱性與ITO透明隔熱複合塗料近似。
參照有關國家標準，對納米透明隔熱塗料的基本性能進行測定，測試結果如表1所示。
圖1是塗膜中不同納米氧化銦錫用量對光譜透過率的影響，由內到外分別為具有相同厚度的1#～6#樣品的透過光譜，其中納米氧化銦錫的用量依次降低，其中納米氧化銦錫的含量以顏料體積濃度PVC計依次是0.72，0.53，0.34，0.22，0.13，0.07。從圖中可以看出，六個樣品在可見光區均有較高的透過率(80～90％)，氧化銦錫用量提高，可見光透過率略有下降，但最低仍不低於80％。對紅外光區的阻擋能力則隨著氧化銦錫用量的減少有明顯降低。其中1#～3#(顏料體積濃度PVC＝0.72～0.34)對於1000-2500nm波長的紅外線的屏蔽率在75％以上。
圖2為採用圖3裝置在碘鎢燈照射下塗有納米透明隔熱塗料的玻璃(3#樣品)盒內空氣與空白玻璃的溫差。當達到平衡時，若與空白玻璃的隔熱性作比較，則塗有納米透明隔熱塗料的玻璃可使測試盒內的溫度降低5攝氏度。
圖3為自製的隔熱效果測試裝置，用以測定所製得的納米透明隔熱塗料的隔熱效果。如圖所示。其中木盒4的尺寸為15cm×14.5cm×7.5cm，木盒4壁厚為1.1cm。泡沫塑料隔熱層3的厚度為1.5cm。木盒4底部放置一塗有黑漆的鐵板5以增加熱效應的敏感度，將熱電偶測溫儀8的測溫探頭緊貼在鐵板5下表面的中心位置處。在距底板2cm處安裝一水銀溫度計7測量木盒內部空氣溫度，水銀球上方安裝擋板6以防止光線直射。樣品2為塗有納米透明隔熱塗料的3mm厚普通玻璃，將其嚴密覆蓋在木箱上，塗膜面向上。照明光源1採用250w紅外燈或500w碘鎢燈。紅外燈距離樣品高度為30cm，碘鎢燈距離樣品高度為40cm。室溫恆定保持在21℃以保證實驗的可重複性。
表1 透明隔熱塗料基本性能檢驗結果

權利要求
1.一種納米透明隔熱複合塗料，其特徵在於組成及重量份如下高分子樹脂30-65納米隔熱粉體溼漿 10-25塗料助劑 1-10稀釋劑15-60
2.根據權利要求1所述的納米透明隔熱複合塗料，其特徵是所述的高分子樹脂為水性聚氨酯樹脂、水性丙烯酸樹脂或聚矽氧烷樹脂。
3.根據權利要求1所述的納米透明隔熱複合塗料，其中的納米隔熱粉體溼漿為粒徑範圍10-60nm、固含量5-15％的納米氧化錫銻(ATO)水性溼漿或固含量在10-20％範圍內、其粒徑在10-60nm範圍的納米氧化銦錫(ITO)溼漿，納米氧化銦錫溼漿為一種ITO乙醇漿料。
4.根據權利要求1所述的納米透明隔熱複合塗料，其中的塗料助劑至少包括分散劑、流平劑、消泡劑、成膜助劑和增稠劑的一種，分散劑為一種聚合物型陰離子分散劑，流平劑為丙烯酸共聚物或非反應型聚醚改性聚矽氧烷，消泡劑為非矽酮含疏水粒子礦物油混合物或改性聚矽氧烷，成膜助劑為乙二醇單丁醚/二丙二醇丁醚混合物，增稠劑為一種羥基丙烯酸水溶性分散液。
5.根據權利要求1所述的納米透明隔熱複合塗料，稀釋劑為水和/或醇類，不含其他有機溶劑。
6.根據權利要求1所述的納米透明隔熱複合塗料，其特徵在於組成及重量份如下聚矽氧烷樹脂30-65納米ITO溼漿 10-20塗料助劑1-5稀釋劑 15-60其中納米氧化銦錫(ITO)溼漿的粒徑範圍在10-60nm內，固含量為10-20％，塗料助劑包括非反應型聚醚改性聚矽氧烷流平劑、改性聚矽氧烷消泡劑和一種聚合物型陰離子分散劑，稀釋劑為水和/或醇類。
7.根據權利要求1所述的納米透明隔熱複合塗料，其特徵在於組成及重量份如下水性聚氨酯樹脂或水性丙烯酸樹脂 50-65納米ATO溼漿 10-25塗料助劑 1-10稀釋劑 15-20其中的ATO納米溼漿粒徑範圍10-60nm，固含量5-15％；其中的塗料助劑至少包括增稠劑，成膜助劑，流平劑、消泡劑的一種，增稠劑為一種羥基丙烯酸水溶性分散液；成膜助劑為乙二醇單丁醚/二丙二醇丁醚混合物；流平劑為丙烯酸共聚物，消泡劑為非矽酮含疏水粒子礦物油混合物，稀釋劑為水。
8.權利要求1所述的納米透明隔熱複合塗料的隔熱效果測試裝置，可敏感地測定出該塗料的隔熱效果，它由照明光源(1)、樣品(2)、木盒(4)、泡沫塑料隔熱層(3)、鐵片(5)、擋板(6)、水銀溫度計(7)、熱電偶測溫儀(8)組成，木盒(4)底部放置鐵片(5)，將熱電偶測溫儀(8)的測溫探頭進貼在鐵板(5)下表面的中心位置處，在底板上方安裝水銀溫度計(7)，水銀球上方安裝擋板(6)。
全文摘要
本發明為一種可塗於玻璃，透明樹脂，金屬及水泥表面的納米透明隔熱複合塗料及其該塗料的隔熱效果測試裝置。塗料由聚氨酯樹脂，聚矽氧烷樹脂，聚丙烯酸樹脂，納米氧化銦錫(ITO)粉體，納米氧化錫銻(ATO)粉體，塗料助劑和稀釋劑等組成。該塗料具有附著力強，透明，屏蔽紅外線隔熱等特點，特別適於汽車玻璃和建築玻璃上使用。
文檔編號C09D175/04GK1563231SQ20041001467
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月16日 優先權日2004年4月16日
發明者趙石林, 韋亞兵, 許仲梓 申請人:南京工業大學