納米塗料及其應用的製作方法
2023-07-13 07:00:11 1
本發明涉及一種納米塗料技術，具體為一種具有隔熱防紫外線功能的納米塗料及其應用。
背景技術：
眾所周知，陽光中紫外線的輻射對人體皮膚具有很大的傷害。近年來，大氣臭氧層被破壞，增加了太陽對地面紫外線輻射，強烈的紫外線照射會損害人體免疫系統，加速肌膚老化，使黃褐斑、雀斑、黑皮症惡化，導致各種皮膚病甚至產生皮膚癌。紫外線根據波長長短可以區分為下列三種：(1)uv-c：稱為殺菌區，也稱殺傷性紫外線包括波長從100～280m的光波，雖然它會破壞人體組細胞，但大部分在通過大氣臭氧層時被過濾掉了。所以幾乎無人過問uv-c對人體皮膚的傷害。目前尚未有對付它的特別有效的化學防曬劑。(2)uv-b：稱為灼傷光照區，也稱致傷性紫外線波長介於280～320um之間，其最大的吸收峰位於296.7um附近。這是造成皮膚灼傷、間接的色素沉積導致皮膚曬黑、出現紅斑和導致皮膚癌的區域。一市售防曬劑系針對該區。(3)uv-a：稱為黑性紫外線波長介於320～400um之間，在340um、358um、380um各有一寬闊的峰值。相對於b區而言，其造成皮膚紅斑的可靠能性小。但是它是以直接色素沉積使皮膚曬黑、引起皮膚過早老化、皺紋和引致皮膚癌的可能性較大的區域。也是既防曬傷、又防曬黑型防曬護膚產品選擇防曬劑吸收紫外線效果的關鍵所在。
透明隔熱防紫外線玻璃塗料目前基本上是採用有機成膜物質，其在使用過程中，經紫外線照射，溫溼度的高低循環變化，會逐漸老化、黃變、 粉化，故其耐候性、耐化學品、耐水、硬度等均不太理想，而隔熱功能材料基本上選用ato或ito近紅外短波阻隔納米材料分散液，但是這兩種材料均只能阻隔近紅外的長波部分，也就是說只能阻隔太陽熱輻射的一部分，隔熱效果不理想，其遮蔽係數基本上在0.75左右。
技術實現要素：
本發明的目的是提供解決上述技術問題的一種兼顧高可見光透過率和高紫外光阻隔率的隔熱型納米塗料。
為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是，
一種納米塗料，配方按重量分數計如下：
納米分散液：20～100份，所述納米分散液由納米材料、溶劑和分散劑混合製備而成，所述納米材料、溶劑和分散劑的重量比例關係為1∶4∶5；所述納米材料包括下述材料的一種或多種組合：fto、ato、bto、ito或lab6，所述分散劑包括下述的一種或多種組合：矽烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、鋁鈦酸酯偶聯劑、陰離子聚合物、陽離子聚合物或兼有陰離子和陽離子的聚合物，
複合抗紫外粉體：30～100份；複合抗紫外粉體包括下述材料的一種或多種組合：納米二氧化鈦、表面包復二氧化矽的納米二氧化鈦、表面包復矽烷偶聯劑的納米二氧化鈦、表面包復硬脂酸的納米二氧化鈦；
光引發劑：3～12份，所述光引發劑包括吸收短紫外光的光引發劑和吸收長紫外光的光引發劑，所述光引發劑為下述的一種或多種組合：二苯甲酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羥基環己烷基苯甲酮、2-羥基-4』-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮、4-乙氧基苯乙酮、對羥基苯乙酮、茴香偶姻、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-嗎啉苯基)丁酮、對二甲氨基二苯甲酮、(2，4，6-三甲基苯甲醯基)二苯基氧化膦，其中，吸收短紫外光的光引 發劑佔所述光引發劑總量的70-95％，吸收長紫外光的光引發劑佔所述光引發劑總量的5-30％；
附著促進劑：1～10份；
流平劑：0.5～2份；
表面耐磨劑：0.5～2份；
稀釋溶劑：100～600份。
優選的，所述分散液中溶劑包括下述的一種或多種組合：包括丙酮、丁酮、甲基異丁基甲酮或環己酮在內的酮類溶劑；包括乙酸乙酯或乙酸丁酯在內的酯類溶劑；包括甲苯或二甲苯在內的苯類溶劑；包括乙醇、異丙醇或異丁醇在內的醇類溶劑。
優選的，所述附著促進劑包括丙烯酸甲基丙酸酯、聚乙二醇丙烯酸酯或聚酯丙烯酸酯。
優選的，所述流平劑包括丙烯酸酯共聚物、氟改性丙烯酸酯共聚物或矽改性丙烯酸酯共聚物。
優選的，所述表面耐磨劑包括sio2、tio2、zro2、al2o3、矽酮改性高分子聚合物、聚矽氮烷或蠟粉。
優選的，所述稀釋溶劑包括下述的一種或多種組合：丙酮、丁酮、甲基異丁基甲酮、環己酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、二甲苯、乙醇、異丙醇或異丁醇。
一種如上述納米塗料的應用，將所述納米塗料塗布在一基材表面上，塗布均勻後將所述納米塗料烘乾，最後在無氧環境下通過光固化所述納米塗料形成隔熱防紫外線幹膜。
本發明的有益效果體現在：採取了多種納米材料組合使用，提高了納米功能膜阻隔陽光紅外能量的性能，降低了材料成本；具有高可見光透過 率和高紅外光阻隔率，同時能有效吸收太陽光中的絕大部分紫外線，隔熱效果顯著。
具體實施方式
納米分散液a(ato納米分散液)的製備：
先混合40g丁酮、0.8g短鏈矽烷偶聯劑和0.4g長鏈矽烷偶聯劑，超聲該溶液15分鐘後，加入10克ato納米材料和體積比為溶劑30％的氧化鋯球，保持溶液溫度在45度情況下，球磨30個小時得到ato納米分散液。ato納米材料的摻雜比為sb2o3∶sno2＝10∶90，其平均粒徑為15nm，摻氧化鋯球的直徑為0.6mm。
納米分散液b(lab6納米分散液)的製備：
先混合45克丁酮、1.33g短鏈矽烷偶聯劑和0.33g長鏈矽烷偶聯劑，超聲該溶液15分鐘後，加入5克lab6納米材料和體積比為溶劑30％的摻氧化鋯球，球磨20個小時得到lab6納米分散液。lab6納米材料的平均粒徑為35nm，氧化鋯球的直徑為0.6mm。
納米分散液c(bto納米分散液)的製備：
先混合40克丁酮、0.8g短鏈矽烷偶聯劑和0.4g長鏈矽烷偶聯劑，超聲該溶液15分鐘後，加入10克bto納米材料和體積比為溶劑30％的氧化鋯球，保持溶液溫度在45度情況下，球磨30個小時得到bto納米分散液。bto納米材料的鉍摻雜比為10％，其平均粒徑為30nm，氧化鋯球的直徑為0.6mm。
納米分散液d(fto納米分散液)的製備和納米分散液e(ito納米分散液)的製備方法，與前述類似，不再詳述。
實施例1
納米塗料1包括納米分散液a和納米分散液b，其中，納米分散液a：16份；納米分散液b：4份；
納米二氧化鈦：30份；
2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮：3份；
丙烯酸甲基丙酸酯：1份；
氟改性丙烯酸酯共聚物：0.5份；
聚矽氮烷：0.5份；
丁酮：100份；
混合後形成納米塗料1，可通過將納米塗料1製備成納米膜來測試納米塗料的具體特性，具體如下：用線棒塗布器塗布納米塗料1於經過電暈處理過的pet薄膜上，在70℃的烘箱內烘烤1分鐘，最後在紫外光汞燈下固化製得納米膜的樣品1，該樣品在太陽光下的可見光透過率和太陽能阻隔率分別是69.8％和49.7％。
實施例2
納米塗料2包括納米分散液c和納米分散液e，其中，納米分散液c：30份；納米分散液e：20份；
納米二氧化鈦：50份；
二苯甲酮：7.5份；
聚酯丙烯酸酯：3份；
矽改性丙烯酸酯共聚物：1份；
sio2：0.6份；
乙醇：200份；
混合後形成納米塗料2，可通過將納米塗料2製備成納米膜來測試納米塗料的具體特性，具體如下：用線棒塗布器塗布納米塗料2於經過電暈處理過的pet薄膜上，在70℃的烘箱內烘烤1分鐘，最後在紫外光汞燈下固化製得納米膜的樣品2，該樣品在太陽光下的可見光透過率和太陽能阻隔率分別是70.6％和56％。
實施例3
納米塗料3包括納米分散液a和納米分散液d，其中，納米分散液a：30份；納米分散液d：50份；
表面包復硬脂酸的納米二氧化鈦：50份；
對二甲氨基二苯甲酮：6份；
丙烯酸甲基丙酸酯：5份；
丙烯酸酯共聚物：1份；
sio2：1份；
乙醇：500份；
混合後形成納米塗料3，可通過將納米塗料3製備成納米膜來測試納米塗料的具體特性，具體如下：用線棒塗布器塗布納米塗料3於經過電暈處理過的pet薄膜上，在70℃的烘箱內烘烤1分鐘，最後在紫外光汞燈下固化製得納米膜的樣品3，該樣品在太陽光下的可見光透過率和太陽能阻隔率分別是69.6％和58.3％。
實施例4
納米塗料4包括納米分散液b和納米分散液e，其中，納米分散液b：30份；納米分散液e：50份；
表面包復硬脂酸的納米二氧化鈦：50份；
對二甲氨基二苯甲酮：6份；
丙烯酸甲基丙酸酯：5份；
丙烯酸酯共聚物：1份；
sio2：1份；
乙醇：500份；
混合後形成納米塗料4，可通過將納米塗料4製備成納米膜來測試納米塗料的具體特性，具體如下：用線棒塗布器塗布納米塗料4於經過電暈處理過的pet薄膜上，在70℃的烘箱內烘烤1分鐘，最後在紫外光汞燈下固化 製得納米膜的樣品4，該樣品在太陽光下的可見光透過率和太陽能阻隔率分別是69.5％和58.6％。
實施例5
納米塗料5包括納米分散液a和納米分散液b，其中，納米分散液a：80份；納米分散液b：20份；
納米二氧化鈦100份；
2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮：12份；
丙烯酸甲基丙酸酯：10份；
氟改性丙烯酸酯共聚物：2份；
聚矽氮烷：2份；
丁酮：600份；
混合後形成納米塗料5，可通過將納米塗料5製備成納米膜來測試納米塗料的具體特性，具體如下：用線棒塗布器塗布納米塗料5於經過電暈處理過的pet薄膜上，在70℃的烘箱內烘烤1分鐘，最後在紫外光汞燈下固化製得納米膜的樣品5，該樣品在太陽光下的可見光透過率和太陽能阻隔率分別是68.2％和48.8％。
由於篇幅有限，故不將所做試驗一一例舉。所有試驗可以得出，本發明所製得的納米塗料具有高可見光透過率和高太陽能阻隔率，具有隔熱防紫外線的效果。本發明尚有多種具體的實施方式，凡採用等同替換或者等效變換而形成的所有技術方案，均落在本發明要求保護的範圍之內。