CN101230234B - 一种纳米透明隔热涂料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隔热涂料技术领域，特别涉及一种纳米透明隔热涂料，按重量比，其成份包括：40％的纳米铟锡氧化物分散液3～12％、成膜剂50～80％、消泡剂0.3～0.5％、流平剂0.05～0.5％、水余量，按上述配方量将各成份加入研磨机中研磨分散即可；本发明涂料具有安全、无毒副作用、对环境无污染、粘接强度大、干燥时间短、使用方便、透明性高、不影响视觉效果、防腐蚀、耐酸碱等特点。

Description

一种纳米透明隔热涂料

技术领域：

本发明涉及隔热涂料技术领域，特别涉及一种纳米透明隔热涂料。

背景技术：

光透明隔热导电膜材料的研究是近年来的热点，其中研究最多的是SnO2、F(FTO)、掺锑二氧化锡(ATO)和ZnO。透明隔热导电膜有一些共同特性：1、导电率、可见光透过率和红外反射率是相互联系的；2、电子传导特性和光学常数随薄膜厚度而改变，但都为N型，具有高的载流子浓度和低的迁移率；3、掺杂效率决定于基底本身和掺杂物，不同的掺杂物对透明导电膜的性能有很大影响。透明导电膜的应用领域正在开拓中，发展光敏和电场敏感透明导电膜，将有助于开拓它在未来电子和光电子器件领域中的应用，现在已用于太阳能电池的透明电极，如FTO和ATO膜在非晶硅太阳能电池中应用，效率可达7.5％，也可用作太阳能电池中的抗反射层；它也可以用于飞机、轮船、车辆的挡风玻璃上镀膜，这样可以通电加热(0.4～1.2W/cm²)，防止在玻璃上结霜；在电致变色器件中利用透明导电膜，可以使玻璃透光智能化，减少空调使用时间，还可节约照明电，这主要是利用它能根据太阳光强度来改变透过率和反射率。

国外在纳米复合涂料的研究开发和产业化方面起步较早，在此方面美国和日本走在了世界的前列。美国已经研究开发成功并已进行产业化的有豪华轿车面漆、军事隐身涂料、绝缘涂料等，另外还开展了光致变色涂料、透明耐磨涂料、包装用阻隔性涂层等纳米涂料的研究。在军事用途方面，一种纳米结构涂料已经许可在海军舰船上使用，这种涂料可以延长机器和其它装置的寿命，其结构组成是一种广泛使用的传统铝钦陶瓷混合材料的纳米结构模式，采用热喷涂工艺涂覆，对环境无害。纳米结构材料所包含的粒子或晶粒的直径都小，这种超微结构材料具有空前的材料性能，将其使用在飞机、船舶、陆用交通具上将可以减少昂贵的重复维修费用。目前关于纳米复合隔热涂料的制备美国的Nanophase Technologies公司处于领先地位，其前身是美国的一个国家实验室，生产用于涂料的无机纳米材料，如氧化钢锡、氧化铅锑等，用其制得的涂料具有透明性及隔绝红外和紫外光的作用，可以制成隔热透明涂料。国内有关纳米透明隔热涂料的研究起步较晚，目前主要集中在一些科研院所，多采用颗粒较大的无机粉体经改性后与树脂共混的方法制备。

发明内容：

本发明的目的是提供一种纳米透明隔热涂料。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

按重量比，其成份包括：

40％的纳米铟锡氧化物分散液3～12％

成膜剂                    50～80％

消泡剂                    0.3～0.5％

流平剂                    0.05～0.5％

水                        余量

按上述配方量将各成份加入研磨机中研磨分散即可。

所述的成膜剂为水性聚氨酯树脂。

所述的消泡剂为聚硅氧烷-聚醚共聚物乳液型消泡剂。

所述的流平剂为有机氟水性流平剂。

氧化铟锡具有高浓度的自由载流子，是一种高密度自由电子气型材料，它光的电磁场(简称光场)的响应与光场的频率密切相关。在低频时，交变光的每个半周期内自由电子被某个方向的电场多次加速碰撞，这种被极化的自由电子气对光场的电磁屏蔽作用很强，即自由电子气模式材料在低频红外区具有很强的反射率R。当光频增至某个频率，此时电子的惯性已不能跟随高频变化的光场，这种等离子体性电子对光场的吸收和反射均很弱，这个使材料进入透明区的临界频率被称为等离子体频率。当光频进一步增大，此时光子的能量足以使材料的束缚电子产生本征带向激发态跃迁而成为自由电子，可见光带刚好与ITO膜的λ_g-λ_p符合。半导体等离相对于本征等离子体波长将因载流子浓度的增大而趋短，故纳米铟锡氧化物在红外光区有高的屏蔽率，在可见光区有高的透过率，在紫外区有高的吸收率。

本发明的涂料具有特殊的光学性能，即在红外光区有高的屏蔽率，在可见光区有高的透过率，在紫外区有高的吸收率，且具有环保优点。

具体实施方式：

实施例一：按重量比，其成份包括：

40％的纳米铟锡氧化物分散液                3％

水性聚氨酯树脂成膜剂                      50％

聚硅氧烷-聚醚共聚物乳液型消泡剂           0.3％

有机氟水性流平剂                          0.05％

水                                        余量

按上述配方量将各成份加入高能研磨机中研磨分散2小时即可。

实施例二：按重量比，其成份包括：

40％的纳米铟锡氧化物分散液                12％

水性聚氨酯树脂成膜剂                      80％

聚硅氧烷-聚醚共聚物乳液型消泡剂           0.5％

有机氟水性流平剂                          0.5％

水                                        余量

按上述配方量将各成份加入高能研磨机中研磨分散2小时即可。

实施例三：按重量比，其成份包括：

40％的纳米铟锡氧化物分散液                8％

水性聚氨酯树脂成膜剂                      70％

聚硅氧烷-聚醚共聚物乳液型消泡剂 0.4％

有机氟水性流平剂                0.2％

水                              余量

按上述配方量将各成份加入高能研磨机中研磨分散2小时即可。

在纳米复合涂料的开发研究中还有很多问题急待解决，其中最关键的问题是如何保证纳米粒子在涂料中有效稳定的分散。纳米涂料中的纳米粒子如果分散不好，不仅达不到预期目的，还有可能破坏涂料的稳定性。

本发明由纳米材料制备入手采用了化学分散的方法。首先是采用共沉淀法制备功能性的纳米铟锡氧化物：利用含铟的盐溶液和含锡的盐溶液混合后经碱沉淀，沉淀产物经洗涤、纯化制得单一的均相固溶体铟锡氧化物纳米材料，使其比表面积大、分散性好，然后将该材料经表面改性制备成便于添加使用的料浆，并进一步加工成环保透明的隔热涂料。该方法避免了纳米粉体烘干和煅烧过程中因颗粒表面水分的逸出而造成的二次粒子团聚的现象。

其中纳米铟锡氧化物分散液的制备如下：将制取的纳米铟锡氧化物进行过滤、洗涤，然后，将洗涤、纯化的纳米铟锡氧化物加入盛有75～80℃蒸馏水的反应釜中，恒温搅拌下，逐渐滴入硅烷偶联剂KH-540、KH-550、KH-560、KH-792、Si-550、Si-602、Si-902中的一种或多种，滴加完成后再恒温搅拌1小时，冷却出料，配制成经硅烷偶联剂改性的固含量40％的纳米铟锡氧化物分散液。

将制得的纳米铟锡氧化物分散液与水性聚氨酯树脂成膜剂、聚硅氧烷-聚醚共聚物乳液型消泡剂、有机氟水性流平剂、水混合加入高能研磨机中研磨分散2小时即可出料，制得纳米透明隔热涂料。

本发明涂料的性能及产品特点如下：阻隔红外率：大于70％，对比温差6-10℃，可见光(400-700nm波长内)透过率：大于95％；阻隔紫外率(190-225nm波长)：85％-95％；硬度：2h；附着力：1级；环保性：符合国家标准；安全、无毒副作用、对环境无污染、粘接强度大、干燥时间短、使用方便、透明性高、不影响视觉效果、防腐蚀、耐酸碱。

Claims (2)

1.一种纳米透明隔热涂料，其特征在于：按重量比其成份包括：

40％的纳米铟锡氧化物分散液    3～12％

成膜剂                        50～80％

消泡剂                        0.3～0.5％

流平剂                        0.05～0.5％

水                            余量

按上述配方量将各成份加入研磨机中研磨分散即可；

其中，制备纳米铟锡氧化物：利用含铟的盐溶液和含锡的盐溶液混合后经碱沉淀，沉淀产物经洗涤、纯化制得；

纳米铟锡氧化物分散液的制备：将制取的纳米铟锡氧化物进行过滤、洗涤，然后，将洗涤、纯化的纳米铟锡氧化物加入盛有75～80℃蒸馏水的反应釜中，恒温搅拌下，逐渐滴入硅烷偶联剂KH-540、KH-550、KH-560、KH-792、Si-550、Si-602、Si-902中的一种或多种，滴加完成后再恒温搅拌1小时，冷却出料，配制成经硅烷偶联剂改性的固含量40％的纳米铟锡氧化物分散液；

成膜剂为水性聚氨酯树脂；

消泡剂为聚硅氧烷-聚醚共聚物乳液型消泡剂；

流平剂为有机氟水性流平剂；

2.根据权利要求1所述的一种纳米透明隔热涂料，其特征在于：

按上述配方量将各成份加入高能研磨机中研磨分散2小时即可。