CN101240144A - 透明导电隔热纳米复合涂料 - Google Patents

透明导电隔热纳米复合涂料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于玻璃表面的透明导电隔热纳米复合涂料，该涂料由高分子树脂，纳米锌镓氧化物GZO粉体，涂料助剂和稀释剂等组成。该涂料具有透明度好，附着力强，导电性好隔红外红外线能力强等特点，特别适合于建筑玻璃和汽车玻璃。

Description

透明导电隔热纳米复合涂料
技术领域
本发明涉及一种纳米复合涂料，尤其涉及一种可用于玻璃表面涂刷的透明导电隔热纳米复合涂料。
背景技术
研发一种可涂于建筑玻璃、汽车玻璃表面的透明导电隔热纳米复合涂料，以增强建筑玻璃及汽车玻璃的防静电和隔热效果，是国内外涂料行业的追求目标。
中国发明专利CN1249321A于2000年04月05日公开了一种可涂于建筑物外墙或金属表面的水性反辐射隔热涂料，由丙烯酸合成乳液、反辐射陶瓷填料、隔热硅酸盐空心填料、颜填料、涂料助剂、稀释剂水组成。该涂料组分中使用的是普通无机隔热粉，制成的涂料虽具有隔热性但不具有透明性和导电性。
中国发明专利CN1563231A于2005年01月12日公开了一种可涂于玻璃、透明树脂、金属及水泥表面的纳米透明隔热复合涂料，该涂料由聚氨酯树脂，聚硅氧烷树脂，聚丙烯酸树脂，纳米铟锡氧化物(ITO)粉体，纳米锡锑氧化物(ATO)粉体，涂料助剂和稀释剂等组成。该涂料中使用的是纳米铟锡氧化物(ITO)和纳米锑锡氧化物(ATO)制成的涂料带有兰色，只具有隔热性和透明性未见有导电性。
世界知识产权组织WIPO国际公布号为WO2000/009446的国际专利申请于2000年02月24日公开了一种透明导电纳米复合涂料及制备方法。该涂料组分中使用的是纳米铟锡氧化物(ITO)，在组分中未见有使用纳米锌镓氧化物(GZO)。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的涂料虽具有隔热性但不具有透明性和导电性、或只具有隔热性和透明性未见有导电性、或虽具有透明性和导电性和隔热性但只限于使用锑锡氧化物(ATO)和铟锡氧化物(ITO)的缺陷，提出一种具有隔热性和透明性和导电性的纳米复合涂料。本发明的纳米复合涂料无色透明，具有更加透明性和导电隔热性能，可用于建筑玻璃、汽车玻璃表面。
为了解决上述技术问题，本发明提出的透明导电隔热纳米复合涂料，组成及重量份如下：
高分子树脂              40-70
纳米导电隔热粉体湿浆    8-22
涂料助剂                5-15
稀释剂                  10-50
其中，高分子树脂为水性聚氨酯树脂或油性聚氨酯树脂；纳米导电隔热粉体湿浆为粒径范围为10-20nm、固含量20-30％的纳米锌镓氧化物GZO水性湿浆，或粒径范围为10-20nm、固含量为20-30％的纳米锌镓氧化物GZO油性湿浆。所述涂料助剂至少包括流平剂、消泡剂和固化剂中的一种，其中：流平剂为丙烯酸共聚物或非反应型聚醚改性聚硅氧烷；消泡剂为非硅酮含疏水粒子矿物油混合物或改性聚硅氧烷，固化剂为羟基树脂、固化用多异氰酸脂或德国拜尔生产的固化剂3390或3370中的一种。
所述稀释剂为水、环己酮、乙醇、丁酮或乙酰丙酮，不含其他有机溶剂。
本发明上述水性聚氨酯树脂和油性聚氨酯树脂可以在市场购买获得。纳米锌镓氧化物GZO水性和油性湿浆，可以在市场购买获得也可自制，本发明优选自制的锌镓氧化物GZO水性和油性湿浆，锌镓氧化物GZO水性和油性湿浆的制备方法如下：
1、水性锌镓氧化物GZO湿浆的制备：将重量份为5-30份纳米锌镓氧化物GZO粉体，重量份为40-70份水，重量份为1-2份聚合物型阴离子分散剂混合，在高速分散机、球磨机上分散一定时间，可获得一种粒径10-20nm，固含量20-30％的纳米锌镓氧化物GZO的水性湿浆。
2、油性锌镓氧化物GZO的制备：将重量份为5-30份纳米锌镓氧化物GZO粉体，重量份为40-70份丁酮或乙酰丙酮、重量份为1-2份聚合物型阴离子分散剂和其他助剂混合，在高速分散机、球磨机上分散一定时间，可获得一种粒径10-20nm，固含量20-30％的纳米锌镓氧化物GZO的油性湿浆，其中纳米锌镓氧化物GZO的湿浆为一种酮类溶剂。
本发明优选一种水性透明导电隔热纳米复合涂料，该涂料的组成及重量份如下：
水性聚氨酯树脂           40-70
纳米锌镓氧化物GZ0湿浆    8-22
涂料助剂                 5-8
稀释剂                   10-50
其中纳米锌镓氧化物GZO湿浆的粒径范围为10-20nm，固含量为20-30％，溶剂为水；涂料助剂包括流平剂和消泡剂，流平剂为丙烯酸共聚物或非反应型聚醚改性聚硅氧烷；消泡剂为非硅酮含疏水粒子矿物油混合物或改性聚硅氧烷；稀释剂为水。
本发明另外优选一种油性透明导电隔热纳米复合涂料，该涂料的组成及重量份如下：
油性聚氨酯树脂         40-70
纳米锌镓氧化物GZ0湿浆  8-22
涂料助剂               5-15
稀释剂                 10-20
其中纳米锌镓氧化物GZO湿浆的粒径范围为10-20nm，固含量20-30％，溶剂为酮类或醇类；涂料助剂包括固化剂、流平剂和消泡剂，其中：流平剂为丙烯酸共聚物或非反应型聚醚改性聚硅氧烷；消泡剂为非硅酮含疏水粒子矿物油混合物或改性聚硅氧烷，固化剂为羟基树脂或固化用多异氰酸脂。；稀释剂为酮类或醇类。
本发明水性透明导电隔热纳米复合涂料制备工艺为：先制得纳米锌镓氧化物GZO水性湿浆，再按配方添加水性聚氨酯树脂混合，放入球磨机中活化12小时后，再添加涂料助剂即可获得水性透明导电隔热纳米复合涂料。
本发明油性透明导电隔热纳米复合涂料制备工艺为：先制得纳米锌镓氧化物GZO丁酮或乙酰丙酮为溶剂的湿浆，在按配方添加油性聚氨酯树脂混合，放入球磨机中活化12小时后，再添加涂料助剂中的流平剂、消泡剂，再添加涂料助剂中的固化剂、稀释剂，即可获得油性透明导电隔热纳米复合涂料。
相对于现有技术，对本发明透明导电隔热纳米复合涂料的基本性能进行测定结果证明，本发明涂料所制成的玻璃表面涂层硬度达到H～3H；附着力为3级；耐水性、耐热性良好；透光性能为涂层厚度为3-5微米时，可见光透过率大于85％；对于波长800-2500nm区间红外线的反射率在70％以上；玻璃表面涂层厚度为3-5微米时导电性能比电阻为106～108欧姆.cm。即本发明涂料具有透明度好，附着力强，导电性好隔红外红外线能力强等特点。
附图说明
图1为水性和油性GZO透明导电隔热纳米复合涂料在玻璃表面涂层厚度为3-5微米时不同锌镓氧化物的固含量对涂膜光谱透过性影响分析图。
图2为水性和油性GZO透明导电隔热纳米复合涂料在玻璃表面涂层厚度为3-5微米时不同锌镓氧化物的固含量对涂膜导电效果评价图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明以下实施例中使用的纳米锌镓氧化物GZO，呈浅灰色，其组成为：氧化锌ZnO97.5％，氧化镓Ga2O32.5％。
一、本发明水性透明导电隔热纳米复合涂料的制备实施例如下：
(1)制备30％水性纳米锌镓氧化物GZO湿浆：
取一次粒径20nm以下的纳米锌镓氧化物GZO粉体重量份为30份，去离子水重量份69.4份，分散剂重量份0.6份，放入高速旋转的分散机上分散一定时间，制得固含量为30％，粒径为20nm以下的锌镓氧化物GZO水性湿浆。
(2)制备水性纳米锌镓氧化物GZO透明导电隔热涂料：各实施例1-4中组分的配比如表1所示，按配方添加水性聚氨酯树脂混合，放入球磨机中活化12小时后，添加涂料助剂中的流平剂和消泡剂，再添加稀释剂水，即获得水性透明导电隔热纳米复合涂料。
表1.制备水性纳米锌镓氧化物GZO透明导电隔热涂料各实施例的配方
Figure A20071003735300081
二、本发明油性透明导电隔热纳米复合涂料的制备实施例如下：
(1)制备固含量为30％的油性纳米锌镓氧化物GZO湿浆：
取一次粒径为20纳米以下的纳米锌镓氧化物GZO粉体重量份为30份，乙酰丙酮重量份为67份，分散剂重量份3份，放入高速旋转的分散机上分散一定时间，获得固含量为30％，粒径20以下的锌镓氧化物GZO油性湿浆。
(2)制备油性纳米锌镓氧化物GZO透明导电隔热涂料：各实施例5-8中组分的配比如表2所示，按配方添加油性聚氨酯树脂混合，放入球磨机中活化12小时后，添加涂料助剂中的流平剂和消泡剂，而后添加涂料助剂中的固化剂，再添加稀释剂乙酰丙酮，即获得油性透明导电隔热纳米复合涂料。
表2.制备油性纳米锌镓氧化物GZO透明导电隔热涂料各实施例的配方
Figure A20071003735300091
三、本发明水性透明导电隔热纳米复合涂料和油性透明导电隔热纳米复合涂料隔热性、透明性和导电性的效果实施例：
按照有关国家标准GB1729-79、GB/T6739-1996、GB/T1720-79、GB1768-79、GB/T1732-93、GB/T1731-93、GB/T1733-93和GB1735-79，对本发明上述实施例1-8制备获得的透明导电隔热纳米复合涂料的基本性能进行测定，结果如图1-2和表3所示，即：实施例1-8制成的玻璃表面涂层硬度达到H～3H；附着力为3级；耐水性、耐热性良好；透光性能为涂层厚度为3-5微米时，可见光透过率大于85％；对于波长1200-2500nm区间红外线的反射率在70％以上；玻璃表面涂层厚度为3-5微米时导电性能比电阻为106～108欧姆.cm。
 检验项目   检验结果   参照标准
 漆膜颜色及外观   漆膜无色透光，平整、光亮   GB 1729-79
 硬度(铅笔)   H～3H   GB/T 6739-1996
 附着力，及(划圈法)   3   GB/T 1720-79
 耐磨性，200r/750g   1.0mg   GB 1768-79
 冲击强度，cm   50   GB/T 1732-93
 柔韧性，mm   2   GB/T 1731-93
 耐水性，浸水实验24h   无明显变化   GB/T 1733-93
 耐热性   100±2℃下，烘干3h后漆膜无鼓泡、起皱、开裂、变色   GB 1735-79

Claims (6)

1. 一种透明导电隔热纳米复合涂料，其特征在于，该涂料的组成及重量份如下：
高分子树脂                40-70
纳米导电隔热粉体湿浆      8-22
涂料助剂                  5-15
稀释剂                    10-50
其中，高分子树脂为水性聚氨酯树脂或油性聚氨酯树脂；纳米导电隔热粉体湿浆为粒径范围为10-20nm、固含量20-30％的纳米锌镓氧化物GZO水性湿浆，或粒径范围为10-20nm、固含量为20-30％的纳米锌镓氧化物GZO油性湿浆。
2. 根据权利要求1所述的透明导电隔热纳米复合涂料，其特征在于，纳米锌镓氧化物GZO水性湿浆的溶剂为水，纳米锌镓氧化物GZO油性湿浆的溶剂为乙醇或丁酮或乙酰丙酮。
3. 根据权利要求1所述的透明导电隔热纳米复合涂料，其特征在于，稀释剂为水、乙醇、环己酮或丁酮或乙酰丙酮。
4. 根据权利要求1或2或3所述的透明导电隔热纳米复合涂料，其特征在于，涂料助剂至少包括流平剂、消泡剂和固化剂中的一种，其中：流平剂为丙烯酸共聚物或非反应型聚醚改性聚硅氧烷；消泡剂为非硅酮含疏水粒子矿物油混合物或改性聚硅氧烷，固化剂为羟基树脂、固化用多异氰酸脂或德国拜尔生产的固化剂型号为3390或3370中的一种。
5. 根据权利要求1所述的透明导电隔热纳米复合涂料，其特征在于，该涂料的组成及重量份如下：
水性聚氨酯树脂              40-70
纳米锌镓氧化物GZ0湿浆       8-22
涂料助剂            5-8
稀释剂              10-50
其中纳米锌镓氧化物GZO湿浆的粒径范围为10-20nm，固含量为20-30％，溶剂为水；涂料助剂包括流平剂和消泡剂，流平剂为丙烯酸共聚物或非反应型聚醚改性聚硅氧烷；消泡剂为非硅酮含疏水粒子矿物油混合物或改性聚硅氧烷；稀释剂为水。
6. 根据权利要求1所述的透明导电隔热纳米复合涂料，其特征在于，该涂料的组成及重量份如下：
油性聚氨酯树脂           40-70
纳米锌镓氧化物GZ0湿浆    8-22
涂料助剂                 5-15
稀释剂                   10-20
其中纳米锌镓氧化物GZO湿浆的粒径范围为10-20nm，固含量20-30％，溶剂为酮类或醇类；涂料助剂包括固化剂、流平剂和消泡剂，其中：流平剂为丙烯酸共聚物或非反应型聚醚改性聚硅氧烷；消泡剂为非硅酮含疏水粒子矿物油混合物或改性聚硅氧烷，固化剂为羟基树脂或固化用多异氰酸脂；稀释剂为环己酮或醇类。
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