CN101289281A - 高透明玻璃隔热涂料 - Google Patents

Abstract

一种高透明玻璃隔热涂料，其原料的重量份组成为有机硅树脂45－75份、ATO 2－10份、分散剂1－4份、增稠剂1－5份、流平剂1－5份、溶剂10－50份；按一定的分散处理制备工艺制得。用于玻璃涂层对可见光具有良好的透明性，同时对红外光的具有良好的散射和吸收而可有效保证玻璃的隔热效果，涂层的稳定性和耐候性好。

Description

高透明玻璃隔热涂料

技术领域

本发明涉及一种具有良好隔热性能的高透明玻璃涂料，进一步是指这种涂料的配方。

背景技术

随着社会对节能和环保问题日益关注，对建筑物的隔热性能也提出了越来越高的要求。建筑物大面积墙面、顶棚、窗户对热辐射缺少有效隔绝，必然会加重室内空调的负担，从而造成能源的浪费。建筑能耗在我国总能耗中比例是相当大的，约为30％-40％，因而建筑节能问题受到日益重视。建设部于2000颁布了关于《民用建筑节能管理规定》的部长令，对新住宅需要采取隔热保温措施，建筑物只有使用高效保温隔热材料的维护结构，才能具有良好的绝热性能。为节约能源，人们采取了各种措施来解决建筑物的隔热问题。

玻璃具有良好的透光性，包含光能大部分的紫外光和红外光可完全穿透玻璃进入建筑物。目前，建筑物的能耗中由于玻璃没有做隔热处理而产生的能耗占绝大多数。建筑物节能，除了在外墙和屋顶做隔热处理外，玻璃的隔热处理也刻不容缓。目前已有多种方式进行玻璃隔热，但仍有无法克服的缺点，如中空的双层玻璃(加工复杂，成本高、隔热效果不理想)、真空玻璃(成本高，隔热效果不理想)、low-E玻璃(加工成本高，易氧化变色)、玻璃贴膜(光透性差)等产品。作为玻璃隔热涂料，具有操作方便，不受窗户和幕墙形状的限制；高耐候性，不变色，成本低廉，效果优良等优点。因此是减少建筑物玻璃能耗的首选措施。

以纳米ATO和纳米ITO作为填料的玻璃隔热涂料已经推入市场，但是油性体系中纳米填料的改性和分散，水性体系涂层的稳定性和耐候性等许多技术问题尚待解决。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提出一种高透明玻璃隔热涂料，用于玻璃涂层对可见光具有良好的透明性，同时对红外光的具有良好的散射和吸收而可有效保证玻璃的隔热效果，涂层的稳定性和耐候性好。

本发明的技术方案是，所述高透明玻璃隔热涂料采用以下原料和工艺制得：

(1)ATO(纳米氧化锡与纳米氧化锑的混合粉体)的制备：

a.称取13.5克四氯化锡溶于40ml浓度为10％的盐酸中，为A溶液；称取5克聚乙二醇(800)溶于700ml水中，为B溶液；称取15.48克尿素溶于50ml毫升水中，为C溶液；称取1克三氯化锑溶于40ml浓度为10％的盐酸中，为D溶液；

b.将A溶液滴入B溶液，混合均匀后加热到60℃，再滴入C溶液，60℃保温半小时；再滴入D溶液后于60℃保温四小时，然后滴入三乙醇胺至溶液PH值为3-4，得溶液E；

C.用水离心洗涤溶液E，除掉氯离子，余下浆料在80℃下用正丁醇回流两小时，分水，静置分层或离心，取出沉淀，80℃下烘干，研细，650℃锻烧两小时，球磨，得纳米氧化锡与纳米氧化锑的混合粉体；

(2)有机硅树脂的制备：

a.按重量份取以下各有机硅单体：

有机硅单体A：20-60

有机硅单体B：20-50

有机硅单体C：10-40

有机硅单体D：10-40

所述有机硅单体A为甲基三乙氧基硅烷或甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷中的任一种；有机硅单体B为正硅酸乙酯或正硅酸甲酯；有机硅单体C为苯基三甲氧基硅烷或苯基三乙氧基硅烷、KH570、KH560、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的任一种；有机硅单体D为二苯基二甲氧基硅烷或二苯基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷中的任一种；

b.将上述物料加入反应釜，搅拌混合均匀，然后按单体物料总重量的0.3倍-1.5倍加入有机溶剂；再滴加适量酸溶液调节PH值为1.0-5.5，搅拌均匀；

所述有机溶剂为无水乙醇或甲醇、丁醇、二甲苯、醋酸丁酯、丙酮的任一种，所述酸溶液为盐酸或硫酸、硝酸、磷酸、乙酸溶液的任一种；

c.然后按所述单体物料总重量的0.1倍-1倍加水；加热至50℃-80℃进行回流；当体系反应从两相变为一相完全透明时，继续保温1小时-6小时；

d.调节PH值为5.5-6.5，补加所述溶剂至固含量的重量份为20％，冷却，过滤，即得；

(3)涂料的制备：

a.按重量份取：

有机硅树脂  45-75，

ATO         2-10，

分散剂      1-4，

增稠剂      1-5，

流平剂      1-5，

溶剂        10-50，

其中，所述分散剂为脂肪酰二乙醇胺(商品名为PD-85或HTY-85-1)；增稠剂为羧基纤维素，流平剂为硅油，溶剂为正丁醇或乙醇、CBE；

b.制备工艺步骤：

第一步：取ATO纳米粉末，超声条件下逐步添加到含有钛酸酯和硬脂酸的正丁醇溶液中；溶液中钛酸酯含量为ATO纳米粉末重量的10％，硬脂酸含量为ATO纳米粉末重量的40％；

第二步：将物料球磨0.8小时-1.2小时，球磨温度控制在60℃以内；

第三步：80℃温度下回流0.4小时-0.6小时，离心分离，干燥，得粉体；

第四步：将所得粉体加入到含有分散剂的乙醇溶剂中，超声分散0.4小时-0.6小时；

第五步：将分散好的浆料加入到有机硅树脂中，再加入所述增稠剂、流平剂、溶剂，高速搅拌15分钟，过滤，即得。

本发明的主要的制作设备：

设备	规格	过程作用
			高速球磨剪切机	氧化锆珠球磨	剪切分散
冷凝回流塔		回流改性
			离心机	10000r/min	分离
超声细胞破碎仪	0-1000W	分散改性
			高速搅拌机	轴式搅拌1000r/min	混合物料

人们已知，太阳光能的分布为：紫外区(200-400nm)占总能量的5％；可见光区(400nm-720nm)占总能量的45％；近红外区(720nm-2500nm)占总能量的50％，绝大部分处于可见光和近红外区。在该波长范围内，反射率越高，涂层的隔热效果就越好。

建筑物的幕墙和窗户所使用的隔热涂料，除了要求满足隔热要求外，还需要高透光率的要求。由于中空微珠、SiO₂气溶胶等材料对光向的散射过大使玻璃透明性变差。因此常规隔热涂料中使用的中空微珠等保温填料在玻璃隔热涂料中不能使用。ATO等填料对光的折射率一般比涂层大，但是选择小尺度的填料和较好的分散是保证涂层的透明性的关键所在。纳米ATO纳米材料，对可见光有良好的透光率，而对紫外光和红外光有良好的发射率。因而可以达到良好的保温隔热效果。

本发明所述高透明玻璃隔热涂料是以纳米材料ATO作为涂料的功能填料，经过特殊的分散处理而制成的纳米复合涂层，其含有的纳米ATO纳米材料具有强的紫外线反射，近红外吸收及远红外辐射性能，用于玻璃隔绝太阳光具有无可比拟的优势，其次ATO纳米填料对可见光具有良好的透明性，而且纳米颗粒的粒径小，有利于可见光的透过。同时由于纳米填料对红外光的具有良好的散射和吸收，小颗粒的均匀分散有利于降低涂料对红外光的透过率，增加遮阳系数，有效的保证了玻璃的隔热效果。

本发明的高透明隔热玻璃涂料具有的特点包括：可见光透过率：77％，确保室内采光和视野，紫外线隔断率：95％以上，保护室内物品如沙发、地毯、家具不受紫外线伤害；红外线隔断率：60％，夏季降低室温2~5℃，冬季保温作用明显，节省不菲电费；遮阳系数：低达0.58；硬度：  4~5H的，耐擦洗，不易划伤；固化后基本为无机物，阻燃，不易老化，使用寿命10年以上。

具体实施方式

所述高透明玻璃隔热涂料采用以下原料和工艺制得：

(1)ATO(纳米氧化锡与纳米氧化锑的混合粉体)的制备：

a.称取13.5克四氯化锡溶于40ml浓度为10％的盐酸中，为A溶液；称取5克聚乙二醇(800)溶于700ml水中，为B溶液；称取15.48克尿素溶于50ml毫升水中，为C溶液；称取1克三氯化锑溶于40ml浓度为10％的盐酸中，为D溶液；

b.将A溶液滴入B溶液，混合均匀后加热到60℃，再滴入C溶液，60℃保温半小时；再滴入D溶液后于60℃保温四小时，然后滴入三乙醇胺至溶液PH值为3-4，得溶液E；

C.用水离心洗涤溶液E，除掉氯离子，余下浆料在80℃下用正丁醇回流两小时，分水，静置分层或离心，取出沉淀，80℃下烘干，研细，650℃锻烧两小时，球磨，得纳米氧化锡与纳米氧化锑的混合粉体；

(2)有机硅树脂的制备：

a.按重量份取以下各有机硅单体：甲基三乙氧基硅烷30份、正硅酸乙酯30份、苯基三甲氧基硅烷25份、二苯基二甲氧基硅烷25份，

b.将上述物料加入反应釜，搅拌混合均匀，然后按单体物料总重量的0.4倍-0.6倍加入无水乙醇；再滴加适量盐酸溶液调节PH值为3.0-4.5，搅拌均匀；

c.然后按所述单体物料总重量的0.5倍加水；加热至60℃-70℃进行回流；当体系反应从两相变为一相完全透明时，继续保温2小时-4小时；

d.调节PH值为5.8-6.2，补加所述溶剂至固含量的重量份为20％，冷却，过滤，即得；

(3)涂料的制备：

a.按重量份取：有机硅树脂50份、ATO 8份、分散剂脂肪酰二乙醇胺2份、增稠剂羧基纤维素2份、流平剂硅油3份、溶剂正丁醇40份，

b.制备工艺步骤：

第一步：取ATO纳米粉末，超声条件下逐步添加到含有钛酸酯和硬脂酸的正丁醇溶液中；溶液中钛酸酯含量为ATO纳米粉末重量的10％，硬脂酸含量为ATO纳米粉末重量的40％；

第二步：将物料球磨1小时，球磨温度控制在60℃以内；

第三步：80℃温度下回流0.5小时，离心分离，干燥，得粉体；

第四步：将所得粉体加入到含有分散剂的乙醇溶剂中，超声分散0.5小时；

第五步：将分散好的浆料加入到有机硅树脂中，再加入所述增稠剂、流平剂、溶剂，高速搅拌15分钟，过滤，即得。

Claims (1)

1、一种高透明玻璃隔热涂料，其特征是，它采用以下原料和工艺制得：

(1)ATO的制备：

a.称取13.5克四氯化锡溶于40ml浓度为10％的盐酸中，为A溶液；称取5克聚乙二醇溶于700ml水中，为B溶液；称取15.48克尿素溶于50ml毫升水中，为C溶液；称取1克三氯化锑溶于40ml浓度为10％的盐酸中，为D溶液；

b.将A溶液滴入B溶液，混合均匀后加热到60℃，再滴入C溶液，60℃保温半小时；再滴入D溶液后于60℃保温四小时，然后滴入三乙醇胺至溶液PH值为3-4，得溶液E；

C.用水离心洗涤溶液E，除掉氯离子，余下浆料在80℃下用正丁醇回流两小时，分水，静置分层或离心，取出沉淀，80℃下烘干，研细，650℃锻烧两小时，球磨，得纳米氧化锡与纳米氧化锑的混合粉体；

(2)有机硅树脂的制备：

a.按重量份取以下各有机硅单体：

有机硅单体A：20-60

有机硅单体B：20-50

有机硅单体C：10-40

有机硅单体D：10-40

所述有机硅单体A为甲基三乙氧基硅烷或甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、辛基三乙氧基硅烷中的任一种；有机硅单体B为正硅酸乙酯或正硅酸甲酯；有机硅单体C为苯基三甲氧基硅烷或苯基三乙氧基硅烷、KH570、KH560、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的任一种；有机硅单体D为二苯基二甲氧基硅烷或二苯基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷中的任一种；

b.将上述物料加入反应釜，搅拌混合均匀，然后按单体物料总重量的0.3倍-1.5倍加入有机溶剂；再滴加适量酸溶液调节PH值为1.0-5.5，搅拌均匀；

所述有机溶剂为无水乙醇或甲醇、丁醇、二甲苯、醋酸丁酯、丙酮的任一种，所述酸溶液为盐酸或硫酸、硝酸、磷酸、乙酸溶液的任一种；

c.然后按所述单体物料总重量的0.1倍-1倍加水；加热至50℃-80℃进行回流；当体系反应从两相变为一相完全透明时，继续保温1小时-6小时；

d.调节PH值为5.5-6.5，补加所述溶剂至固含量的重量份为20％，冷却，过滤，即得；

(3)涂料的制备：

a.按重量份取：

有机硅树脂      45-75，

ATO             2-10，

分散剂          1-4，

增稠剂          1-5，

流平剂          1-5，

溶剂            10-50，

其中，所述分散剂为脂肪酰二乙醇胺；增稠剂为羧基纤维素，流平剂为硅油，溶剂为正丁醇或乙醇、CBE；

b.制备工艺步骤：

第一步：取ATO纳米粉末，超声条件下逐步添加到含有钛酸酯和硬脂酸的正丁醇溶液中；溶液中钛酸酯含量为ATO纳米粉末重量的10％，硬脂酸含量为ATO纳米粉末重量的40％；

第二步：将物料球磨0.8小时-1.2小时，球磨温度控制在60℃以内；

第三步：80℃温度下回流0.4小时-0.6小时，离心分离，干燥，得粉体；

第四步：将所得粉体加入到含有分散剂的乙醇溶剂中，超声分散0.4小时-0.6小时；

第五步：将分散好的浆料加入到有机硅树脂中，再加入所述增稠剂、流平剂、溶剂，高速搅拌15分钟，过滤，即得。