CN101629048B - 一种氧化锡铋水性光谱选择性纳米涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氧化锡铋水性光谱选择性纳米涂料及其制备方法。将氧化锡铋纳米粉体加到去离子水中，用磁力搅拌器进行搅拌，搅拌过程中加入一定的分散剂、消泡剂等助剂，然后用球磨机再进行分散，分散过程中再加入一定量的分散剂，然后得到稳定的纳米氧化锡铋浆料；将制备好的氧化锡铋纳米浆料，再按配方滴加到水性树脂中，搅拌分散10-30min，再按比例加入助剂、稀释剂，搅拌混合均匀即制得氧化锡铋水性光谱选择性纳米涂料。该涂料与其他镀膜玻璃比较，成本大幅度降低，而且具有可见光透过率高，红外线及紫外线阻隔率高、硬度高、附着力强、耐候、绿色环保等优点。

Description

一种氧化锡铋水性光谱选择性纳米涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及水性光谱选择性纳米涂料。具体涉及一种氧化锡铋水性光谱选择性纳米涂料及其制备方法，尤其涉及一种可涂覆在建筑玻璃上的水性光谱选择性纳米涂料。

背景技术

现代建筑广泛采用大面积玻璃窗及豪华气派的玻璃幕墙，每到夏天，空调、风扇等降温设备所消耗的能源，占每年能源消耗的20％，造成了极大浪费，因此具有热反射及热吸收性能的玻璃表面涂层对于建筑节能有着十分重要的意义。但目前玻璃反射膜和吸收膜以及金属镀膜玻璃的制备需要特殊的工艺和设备，生产工艺复杂，设备投入巨大，生产耗电量高，不利于市场大面积推广。

近年来，一种新型的无机/有机复合的多组分材料即有机/无机杂化聚合物材料已见报导，这种材料在光学透明性、可调折光指数、力学性能、耐高温、耐磨损等表现出优越性能，而且根据有机组成、反应条件和过程的不同，材料的性质可在相当大的范围内变化，可以是具有柔韧性的无机材料，也可以是坚硬的有机材料。

基于材料科学和纳米技术的快速发展，低成本的光谱选择性纳米涂料将有望取代这种高成本的镀膜材料。光谱选择性纳米涂料是指一种对太阳光具有良好的光谱选择性且至少有一相尺寸在1～100nm之间的涂料，即该涂料对可见光具有好的通透性，对近红外或紫外具有好的反射、阻隔或吸收作用。将该涂料施于建筑物的窗户，既不会影响室内的采光，而且可以适当降低空调负荷，达到节能的目的，这对缓解能源危急和维持社会的可持续发展具有重要的意义。

具有光谱选择性的无机纳米半导体材料将为透明隔热纳米涂料的研制提供了一条研究的捷径。将无机纳米半导体粒子与有机高分子聚合物成膜剂通过适当的方法进行复合可以制成具有光谱选择性的透明隔热纳米涂料，将其应用于各种基材上，可以制得综合性能良好并具有良好的光谱选择性的透明隔热材料。该方法不需要昂贵的大型设备投资，制备及施工工艺简便易行，可以有效降低生产成本，有利于向市场推广。

透明隔热涂料国内外已有不少专利申请，世界专利W00009443(透明导电纳米复合涂料及制备方法)其涂膜只具有透明性和导电性，未见有隔热性。世界专利W09919267(隔热涂料)虽然具有透明性，但其隔热效果有限。申请号为200410014672的中国专利“纳米透明隔热复合涂料”分别以ITO、BTO为隔热助剂，前者成本太高，后者隔热效果有限；申请号为200710032516的中国专利“一种透明隔热涂料及其制备方法”，申请号为200710075879的中国专利“纳米透明隔热涂料及其制备方法”、申请号为200810026217的中国专利“一种纳米透明隔热涂料”、申请号为200610036789的中国专利“一种合成聚氨酯玻璃隔热涂料及其制备方法”，这些专利均以ATO、ITO为隔热粉体，或者可见光透过率不高，或者红外阻隔率不高，或者生产成本过高。以纳米氧化锡铋为隔热粉体的水性光谱选择性纳米涂料具有隔热效果好，可见光透过率高，成本低，绿色环保等优点，未见专利及文献报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种水性光谱选择性纳米涂料，该涂料具有较高的可见光透过率、红外线线阻隔率、漆膜外观均匀、硬度大、附着力强、耐候、耐洗刷。

本发明提出了一种相对价廉又具有良好隔热性和透明性的可涂覆在各种建筑玻璃表面的水性光谱选择性纳米涂料。

本发明的氧化锡铋水性光谱选择性纳米涂料的制备方法包括如下步骤：

(1)纳米氧化锡铋浆料的制备方法：

将氧化锡铋纳米粉体加到去离子水中，用磁力搅拌器进行搅拌，搅拌过程中加入一定的分散剂、消泡剂等助剂，然后用球磨机再进行分散，分散过程中再加入一定量的分散剂，然后得到稳定的纳米氧化锡铋浆料。其中，各原料的重量份数如下：

氧化锡铋纳米粉体：5～15

分散剂：1～5

去离子水：30～50

消泡剂：1～3

(2)水性光谱选择性纳米涂料的制备：

取(1)中制备的氧化锡铋纳米浆料，再按配方滴加到水性树脂中，搅拌分散10-30min，再按比例加入助剂、稀释剂，搅拌混合均匀即制得氧化锡铋水性光谱选择性纳米涂料。其中，各原料的质量占原料总质量的百分数为：

其中所述的水性树脂为水性聚氨酯树脂、水性丙烯酸树脂。氧化锡铋纳米浆料为粒径为30～80nm、固含量10-30％的氧化锡铋纳米浆料。涂料助剂至少包括分散剂、流平剂、消泡剂、成膜助剂、增稠剂的一种，分散剂为一种聚合物型阴离子分散剂，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，成膜助剂为乙二醇或者乙二醇单丁醚/二丙二醇丁醚混合物，增稠剂为改性聚氨酯增稠剂(如TD-441)或者聚丙烯酸钠增稠剂。

所述的水性光谱选择性纳米涂料，其中组成及重量份如下：

其中纳米氧化锡铋浆料的粒径范围在30-80nm内，固含量为10-30％，其中的涂料助剂至少包括增稠剂、成膜助剂、流平剂、消泡剂的一种，成膜助剂为乙二醇单丁醚/二丙二醇丁醚棍合物；流平剂为丙烯酸共聚物，消泡剂为非硅酮含疏水粒子矿物油混合物，增稠剂为改性聚氨酯增稠剂(如TD-441)。

所述的水性光谱选择性纳米涂料，其中组成及重量份如下：

其中纳米氧化锡铋浆料的粒径范围在30-80nm内，固含量为10-30％，其中的涂料助剂至少包括增稠剂、成膜助剂、流平剂、消泡剂的一种，成膜助剂为乙二醇单丁醚/二丙二醇丁醚棍合物；流平剂为丙烯酸共聚物，消泡剂为非硅酮含疏水粒子矿物油混合物，增稠剂为聚丙烯酸钠。

本发明的原理：将具有隔热功能的纳米粉体通过一种载体涂覆在建筑玻璃(或其他底材)表面，从而使建筑玻璃(或者其他底材)具有隔热功能，同时在可见光范围内具有高的可见光透过率、高的红外线阻隔率、高的附着力和硬度。

本发明具有如下有益效果：制备方法简单，设备投资少，成本低、环保绿色，且具有较高的可见光透过率、红外线及紫外线阻隔率、硬度大、附着力强、耐候性好。

本发明所得到氧化锡铋水性光谱选择性纳米涂料的性能：

漆膜颜色及外观：微蓝，透明，平整

可见光透过率：＞83％

红外线阻隔率：＞80％

紫外线阻隔率：＞99.5％

附着力：0级

硬度：4H

耐磨性，200r/750g：1.0mg

冲击强度，cm：50

柔韧性，mm：2

耐水性，浸水24h：无明显变化

耐热性：180℃，烘烤3h后漆膜无鼓泡、起皱、开裂、变色

具体实施方式：

实例1：

按配方先制取氧化锡铋纳米浆料，在搅拌下缓慢加入到计量的水性聚氨酯树脂中，搅拌分散，然后加入计量水性封闭型异氰酸酯树脂以及适量去离子水及其它适当的助剂，继续搅拌10min后，静置30min即可。

实例2：

按配方先制取氧化锡铋纳米浆料，在搅拌下缓慢加入到计量的水性聚氨酯树脂，搅拌分散，然后加入计量水性封闭型异氰酸酯树脂以及适量去离子水及其它适当的助剂，继续搅拌10min后，静置30min即可。

实例3：

按配方先制取氧化锡铋纳米浆料，在搅拌下缓慢加入到计量的水性丙烯酸树脂中，搅拌分散，然后加入适量去离子水及其它适当的助剂，继续搅拌10min后，静置30min即可。

实例4：

按配方先制取氧化锡铋纳米浆料，在搅拌下缓慢加入到计量的水性丙烯酸树脂，搅拌分散，然后加入适量去离子水及其它适当的助剂，继续搅拌10min后，静置30min即可。

Claims (3)

1.一种氧化锡铋水性光谱选择性纳米涂料，其特征在于组成及重量份如下：

其中的涂料助剂至少包括分散剂、流平剂、消泡剂、成膜助剂和增稠剂的一种，分散剂为一种聚合物型阴离子分散剂，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，成膜助剂为乙二醇或乙二醇单丁醚/二丙二醇丁醚混合物，增稠剂为改性聚氨酯增稠剂TD-441或者聚丙烯酸钠增稠剂。

2.根据权利要求1所述的水性光谱选择性纳米涂料，其中的纳米氧化锡铋浆料为粒径范围30-80nm、固含量10-30％的纳米氧化锡铋浆料。

3.根据权利要求1所述的水性光谱选择性纳米涂料，其特征在于组成及重量份如下：

其中纳米氧化锡铋浆料的粒径范围在30-80nm内，固含量为10-30％，其中的涂料助剂至少包括增稠剂，成膜助剂，流平剂、消泡剂的一种，成膜助剂为乙二醇单丁醚/二丙二醇丁醚棍合物；流平剂为丙烯酸共聚物，消泡剂为非硅酮含疏水粒子矿物油混合物，增稠剂为聚丙烯酸钠。