CN101219859A - 纳米油性ato隔热浆料与制备方法及其应用 - Google Patents

纳米油性ato隔热浆料与制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了纳米油性ATO隔热浆料与制备方法及其应用。以重量份数计，该浆料由67～90份醇类溶剂，10～30份纳米ATO粉体和占ATO粉体重量2～10％的分散剂组成。制备时，将纳米ATO粉体，醇类溶剂和分散剂在搅拌或超声波的作用下进行预分散，然后对此预分散体进行研磨分散，制得油性ATO隔热浆料。纳米油性ATO隔热浆料制备的透明无机硅隔热涂料是由透明无机硅涂料与纳米油性ATO隔热浆料组成，透明无机硅涂料与纳米油性ATO隔热浆料的重量比为3∶1～1∶1。本发明制备的涂料具有较好的隔热效果，较高的硬度和透明性，耐候性好，且具有一定的防火效果。

Description

纳米油性ATO隔热浆料与制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种玻璃隔热所述的用的纳米透明无机硅隔热涂料，该涂料能改善玻璃的隔热性能，尽量多让可见光透过，而不致对室内采光有太大影响，而且耐候性好，硬度高。
背景技术
随着科学技术与社会生产的快速发展，能源和环境成为全社会日益瞩目的两大问题，从而为节能和环保提出了更高要求。建筑隔热(绝热)保温是节约能源、提高建筑物居住和使用功能的一个重要方面。建筑能耗在人类整个能源消耗中所占比例一般在30％～40％，且其中绝大多数是采暖和空调的能耗，故建筑节能意义重大。据研究统计，在建筑能耗方面，我国建筑门窗散热量占建筑外围总散热量的50％以上，为发达国家的3～5倍。因此提高门窗的保温隔热性能是降低建筑能耗的有效途径。太阳光中除了可见光外还含有紫外线和红外线，特别是近红外线被称为热线。较为理想的隔热涂料能阻隔近红外线透过，而让尽可能多的可见光透过，不致过多影响室内采光。
目前市面上的隔热玻璃产品有低辐射镀膜玻璃和各种各样的玻璃贴膜以改善玻璃的隔热性能。低辐射镀膜玻璃生产工艺比较复杂，而且工艺设备投资比较大。虽然具有较好的节能效果，但价格较高，难以为广泛推广应用，且不适用于既有建筑节能改造。玻璃贴膜工序较为复杂，目前我国的建筑玻璃贴膜市场基本上是进口品牌的天下，如来自美国的3M，威邦V-BEST，爵士JOINNS，强生Johnson等。然而，由于贴膜的制造技术掌握在少数企业手中，建筑玻璃贴膜市场，目前还看不到国产品牌的身影。绝大多数依靠进口，致使玻璃贴膜价格较高，并且贴膜工序较为复杂，需要对贴膜人员进行专门的培训。而玻璃隔热涂料则价格较低且施工方便，只需对施工者进行简单的培训即可。
近年来兴起的玻璃隔热涂料，主要是将纳米ATO浆料添加到涂料中制成隔热涂料。ATO是掺锑氧化锡(Antimony Doped Tin Oxide)的简称，具有N型半导体材料的特性。具有隔热性、高导电性、耐候性，抗辐射性等优良性能。广泛应用在隔热涂料，抗静电塑料、纤维，显示器抗辐射涂层等领域。透明无机硅涂料与透明有机硅涂料不同，透明无机硅涂料干燥后膜层大部分是SiO2，而透明有机硅涂料干燥后则含有很多有机的成分。相比透明有机硅涂料，透明无机硅涂料具有高硬度、高耐候、高光泽，并且具有一定的防烧性能。
纳米ATO粉体的表面能很大，极易发生团聚，这限制了它的使用。若能将其分散于液体中，成为更加稳定均匀的纳米浆料，则能保持其纳米特性，极大扩展了其应用领域。目前纳米油性ATO浆料的配制较为困难。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的缺点，提供一种纳米油性ATO隔热浆料及其制备方法，适于批量生产稳定的纳米油性ATO隔热浆料。
本发明另一目的在于用此隔热浆料与无机硅涂料配制出低价的纳米透明无机硅隔热涂料，此隔热涂料施工方便，具有较好的自流平性，隔热效果好，成膜硬度高，耐候性好，相对于国外的同类产品具有价格优势。
本发明目的通过如下技术方案实现：
一种纳米油性ATO隔热浆料，以重量份数计，该浆料由67～90份醇类溶剂，10～30份纳米ATO粉体和占ATO粉体重量2～10％的分散剂组成。
所述的醇类溶剂为乙醇、乙二醇、异丙醇和正丁醇中的一种或多种。
所述分散剂为分散剂为BYK180，高分子聚合物聚硅氧烷溶液HX-4030，硅烷偶联剂KH550中的一种或多种。
所述纳米油性ATO隔热浆料平均粒径在100nm以下。
上述纳米油性ATO隔热浆料的制备方法：将纳米ATO粉体，醇类溶剂和分散剂在搅拌或超声波的作用下进行预分散，然后对此预分散体进行研磨分散，制得油性ATO隔热浆料，以重量份数计，醇类溶剂为67～90份，纳米ATO粉体为10～30份，分散剂占ATO粉体重量2～10％。成膜过程中无机硅涂料中醇类挥发，只剩下无机硅。
由上述纳米油性ATO隔热浆料制备的透明无机硅隔热涂料，透明无机硅隔热涂料由透明无机硅涂料与纳米油性ATO隔热浆料组成，透明无机硅涂料与纳米油性ATO隔热浆料的重量比为3∶1～1∶1。
所述纳米油性ATO隔热浆料的平均粒径在100nm以下，其固含量为10-30wt％。
相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)纳米ATO粉体在油性溶剂中较难分散，本发明成功解决了纳米ATO粉体在油性溶剂中的分散，浆料稳定易于存放且浆料中粒子的平均粒径小于100nm。
(2)本发明无机硅隔热涂料采用纳米ATO隔热浆料，此隔热浆料采用价廉的国产原料，工艺简单，所以同国外类似产品相比价格低。
(3)本发明无机硅隔热涂料因为干燥后剩下的是SiO2，相比有机硅涂料具有一定的防火性能，且透明性、耐候性好。
附图说明
图1为实施例2所制浆料的粒径分布图，粒径分布采用英国Malvern仪器公司Nano-ZS型粒度分析仪测得。
图2为实施例2的隔热涂料涂于5mm白玻，利用日立U-4100紫外、可见、近红外分光光度计测得的透过率曲线图，并与未涂隔热涂料的空白玻璃作了比较。由图2可见，涂了隔热涂料的白玻，比未涂隔热涂料的白玻在近红外区透过率有较大幅度的下降，而可见光区则具有较高的透过率。说明无机硅隔热涂料有着较好的隔热效果。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的实施方式加以说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
实施例1
称取纳米ATO粉体20g加入180g混合醇(乙醇100g，异丙醇80g)中，然后用ESJ-300高速搅拌器(转速500rpm)进行预分散，搅拌过程中加入2gBYK180，分散半小时以后加入到砂磨机中进行进一步的研磨12h后，将液体取出即为纳米油性ATO隔热浆料，浆料平均粒径为96nm。
10g透明无机硅涂料(广东丽欣特氟龙有限公司生产，CORDILON-98系列)与上述10g纳米油性ATO隔热浆料通过高速搅拌器将其搅拌均匀，即为透明无机硅隔热涂料。
实施例2
称取纳米ATO粉体40g加入160g去混合醇(乙醇100g，正丁醇60g)中，然后用ESJ-300高速搅拌器(转速500rpm)进行预分散，搅拌过程中加入1.6gKH550，预分散半小时以后加入到球磨机中进行进一步的研磨14h后，将液体取出即为纳米油性ATO浆料，浆料平均粒径为90nm。图1为实施例所制浆料的粒径分布图，粒径分布采用英国Malvern仪器公司Nano-ZS型粒度分析仪测得。图1中可以看出绝大多数的粒子粒径在100nm以下，平均粒径越小则纳米粒子发挥的作用越大。
10g无机硅涂料(广东丽欣特氟龙有限公司生产，CORDILON-98系列)与5g纳米油性隔热浆料通过超声波破碎器将其混合均匀，即为透明无机硅隔热涂料。
图2为本实施例的隔热涂料涂于5mm白玻，利用日立U-4100紫外、可见、近红外分光光度计测得的透过率曲线图，并与未涂隔热涂料的空白玻璃作了比较。由图2可见，涂了隔热涂料的白玻，比未涂隔热涂料的白玻在近红外区透过率有较大幅度的下降，在2600～2000nm波段的光几乎被全部阻隔，近红外光的透过率随着波长的降低而增高，但仍较未涂膜的白玻有很大的降低。在可见光区，涂膜玻璃仍有着较高的透过率。而可见光区则具有较高的透过率。说明无机硅隔热涂料有着较好的隔热效果。
实施例3
称取纳米ATO粉体60g加入140g混合醇(乙醇80g，乙二醇60g)中，然后用KQ3200E超声波发生器进行预分散，超声频率40KHz，功率150W，分散过程中加入3.6gHX4030，预分散半小时以后加入到砂磨机中进行进一步的研磨16h后，将液体取出即为纳米油性ATO浆料，浆料平均粒径为85nm。
10g无机硅涂料(广东丽欣特氟龙有限公司生产，CORDILON-98系列)与3.3g纳米油性隔热浆料通过超声波发生器将其混合均匀，即为透明无机硅隔热涂料。
实施例4
称取纳米ATO粉体30g加入170g混合醇(乙醇60g，异丙醇60g，乙二醇50g)中，然后用ESJ-300高速搅拌器(转速600rpm)进行预分散，搅拌过程中加入1.5gBYK180，分散半小时以后加入到砂磨机中进行进一步的研磨，期间再加入0.8g KH550，共研磨16h后，将液体取出即为纳米油性ATO隔热浆料，浆料平均粒径为80nm。
10g无机硅涂料(广东丽欣特氟龙有限公司生产，CORDILON-98系列)与上述6.6g纳米油性ATO隔热浆料通过高速搅拌器将其搅拌均匀，即为透明无机硅隔热涂料。
实施例5
称取纳米ATO粉体50g加入150g混合醇(乙二醇70g，异丙醇80g)中，然后用KQ3200E超声波发生器进行预分散，超声频率40KHz，功率150W，分散过程中加入2.5g HX4030，分散半小时以后加入到球磨机中进行进一步的研磨18h后，将液体取出即为纳米油性ATO隔热浆料，浆料平均粒径为93nm。
10g无机硅涂料(广东丽欣特氟龙有限公司生产，CORDILON-98系列)与上述10g纳米油性ATO隔热浆料通过高速搅拌器将其搅拌均匀，即为透明无机硅隔热涂料。
实施例1、3、4、5类似于实施例2，其粒径分布图和透过率曲线图类似于图1、2。
如上所述即可较好实施本发明。

Claims (7)

1.一种纳米油性ATO隔热浆料，其特征在于，以重量份数计，该浆料由67～90份醇类溶剂，10～30份纳米ATO粉体和占ATO粉体重量2～10％的分散剂组成。
2.根据权利要求1所述的纳米油性ATO隔热浆料，其特征在于所述的醇类溶剂为乙醇、乙二醇、异丙醇和正丁醇中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的纳米油性ATO隔热浆料，其特征在于所述的分散剂为分散剂为BYK180，高分子聚合物聚硅氧烷溶液HX-4030，硅烷偶联剂KH550中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的纳米油性ATO隔热浆料，其特征在于所述的纳米油性ATO隔热浆料平均粒径在100nm以下。
5.权利要求1所述纳米油性ATO隔热浆料的制备方法，其特征在于将纳米ATO粉体，醇类溶剂和分散剂在搅拌或超声波的作用下进行预分散，然后对此预分散体进行研磨分散，制得油性ATO隔热浆料，以重量份数计，醇类溶剂为67～90份，纳米ATO粉体为10～30份，分散剂占ATO粉体重量2～10％。
6.由权利要求1所述的纳米油性ATO隔热浆料制备的透明无机硅隔热涂料，其特征在于所述透明无机硅隔热涂料由透明无机硅涂料与纳米油性ATO隔热浆料组成，透明无机硅涂料与纳米油性ATO隔热浆料的重量比为3∶1～1∶1。
7.根据权利要求6所述的透明无机硅隔热涂料，其特征在于所述纳米油性ATO隔热浆料的平均粒径在100nm以下，其固含量为10-30wt％。
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