CN101845268B

CN101845268B - 一种水性单组分玻璃透明隔热涂料的制备方法

Info

Publication number: CN101845268B
Application number: CN 201010179816
Authority: CN
Inventors: 杨霞; 李晓平; 丁志明
Original assignee: Shanghai Building Science Research Institute Group Co Ltd
Current assignee: Shanghai Building Science Research Institute Co Ltd
Priority date: 2010-05-21
Filing date: 2010-05-21
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2030-05-21
Also published as: CN101845268A

Abstract

本发明涉及一种水性单组分玻璃透明隔热涂料的制备方法。本发明包括以下步骤：(1)制备聚氨酯基体；(2)将以下重量比的物质置入容器混合、搅拌，配制玻璃透明隔热涂料：聚氨酯基体50～90份；纳米金属氧化物10～20份；助剂3～5份；水5～25份。本发明的优点是：制备方法简单，材料易得、成本便宜；施工简便，便于普及；涂料可见光透过率、紫外阻隔率、近红外阻隔率高；涂层表面硬度高，使用寿命长；附着力强，耐水性能优越；隔热效果理想。

Description

一种水性单组分玻璃透明隔热涂料的制备方法

技术领域

本发明涉及涂料，具体地说属于一种水性单组分玻璃透明隔热涂料的制备方法。

背景技术

随着建筑业飞速发展和人们对居住要求不断提高，各种玻璃在建筑物中的应用比例明显上升，继而导致玻璃耗能在整个建筑能耗中占的比例越来越大。透明的玻璃在为人们带来良好采光的同时，也成为建筑外保温的一个难题，如何让玻璃既透明又隔热，在倡导节能环保的今天显得尤为重要。现有的解决玻璃隔热问题主要有三条途径：一是使用隔热贴膜；由于隔热膜价格昂贵，难以大量推广，只能在少量高档轿车上使用。二是使用热反射膜；但是现有的热反射膜产品不透明，使其无法广泛应用。三是LOW-E中空玻璃；由于中空玻璃生产线设备及投资巨大，使得无法大量生产使用。

中国专利CN101633816A公开了一种水性羟基聚氨酯树脂的玻璃隔热涂料及其制备方法，该涂料的缺点是双组份涂料混合使用，在施工和操作中需要按比例混合，操作不方便；同时还有不可重复使用的缺点，一次使用不完会造成物料浪费和成本升高，不利于大量推广。中国专利CN101531854A公开了一种单组份纳米级隔热保温涂料，施工简单，但是该涂料涂膜性能不好。

经广泛查阅国内外专利文献和公开出版物，至今尚未见到一种透明度高、隔热性能好、附着力强、施工方法简便的玻璃透明隔热涂料。所以发明一种透明度高、隔热性能好、附着力强、施工简便的玻璃透明隔热涂料的生产方法，对于透明隔热涂料的大量生产和使用，对于提高人们的居住和出行的舒适性，对于节约能源都具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种透明度高、隔热性能好、附着力强、施工简便的水性单组分玻璃透明隔热涂料的生产方法。

本发明目的是这样实现的：

一种水性单组分玻璃透明隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备聚氨酯基体：

A将二元醇醚和四甲基苯二亚甲级二异氰酸酯脱水加入四口烧瓶中，通氮气保护，加入催化剂；

B 50～65℃下滴加扩链剂，然后在70～85℃下反应2～4小时；

C降温至40℃，滴加三乙胺；

D高速搅拌下滴加去离子水，再次加入扩链剂；

E 60℃下保温半小时；升温至70～85℃滴加单体和引发剂；

F加入碳酸氢钠调节PH中性、制得聚氨酯基体；

(2)将以下重量比的物质置入容器混合、搅拌，配制玻璃透明隔热涂料：

聚氨酯基体50～90份，纳米金属氧化物10～20份，助剂3～5份，水5～25份。

步骤(1)所述的二元醇醚和四甲基苯二亚甲级二异氰酸酯的比例为1∶1.5。

步骤(1)所述的催化剂为金属盐或胺类催化剂二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、辛酸铅、N，N-二甲基环已胺、三乙胺、N，N-二甲基甲酰胺或三亚乙基二胺中的一种；所述的扩链剂为亲水类扩链剂为一缩二乙二醇、二羟甲基丙酸、无水乙二胺中一种或几种；所述的引发剂为氧化还原引发体系为过硫酸盐-亚硫酸氢盐；所述的单体为亲水性单体为丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸β-羟丙酯(HPA)、二羟甲基乙酸、二羟甲基丁酸、二羟甲基丙酸、2-磺酸钠-1，4-丁二醇或间苯二甲酸-5-磺酸钠中的一种或几种。

步骤(2)所述的助剂包括：分散润湿剂、消泡剂、增稠剂和偶联剂中的一种或几种。

本发明的要点是：

先制备聚氨酯基体，再将聚氨酯基体、纳米金属氧化物、助剂、水按规定的重量比混合、搅拌，制成水性单组分玻璃透明隔热涂料。

本发明所述的助剂包括分散润湿剂、消泡剂、增稠剂和偶联剂。其中分散润湿剂加入量为玻璃透明隔热涂料总重量的0.3-1.2％，消泡剂为玻璃透明隔热涂料总重量的0.2-0.5％，增稠剂为总重量的0-3％，偶联剂为总重量的0-1.5％。

本发明所述润湿分散剂包括高分子量聚丙烯酸酯，例如Disperby-161或EFKA-4800等；高分子聚氨酯，例如：EFKA-4010等；高分子羧酸，例如DEUCHEM-904等；低分子量不饱和、饱和羧酸胺盐，例如HX-4010等；使用时可选择其中一种或几种的混合物。

所述消泡剂包括不含有机硅氧烷型消泡剂，例如BYK-055、EFKA-2721、DEUCHEM-2700或HX-2100等；含有机硅氧烷型消泡剂，例如EFKA-2022、DEUCHEM-5600或HX-2000等。可选择其中一种或几种的混合物。

所述的增稠剂包括聚氨酯络合型和碱溶胀类中的一种或其混合物。

所述的偶联剂包括硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷KH550，3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷KH560，3-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷KH570，乙烯基三乙氧基硅烷KH151，钛酸酯偶联剂异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯KH101和异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯KH201中的一种或几种。

本发明产品的特点是：水溶性、单组分使用。水性单组份玻璃透明隔热涂料是以聚氨酯为基体，添加适量纳米金属氧化物，助剂和少量水制成的液体溶剂。可广泛用于汽车、火车、各种建筑物玻璃，与现有的隔热涂层相比，本发明的水性单组份玻璃透明隔热涂层表面硬度高，铅笔硬度可达2H；可见光透过率66％以上；紫外阻隔率97％以上；近红外阻隔率达78％以上；具有理想的隔热性能；附着力高达到0级；耐水性能优越；由于是单组份涂料，生产施工简便；涂料不含苯、酮、酯类等成分，不含游离TDI等有害物质，可广泛用作各种玻璃涂层。

本发明玻璃透明隔热涂料可以采用刮涂、喷涂、刷涂、淋涂等方式涂覆在玻璃上，通过自然室外迅速干燥，得到性能优异的透明隔热涂层。

本发明的优点是：

1、制备方法简单，材料易得、成本便宜。

2、施工简便，便于普及。

3、涂料可见光透过率、紫外阻隔率、近红外阻隔率高。

4、涂层表面硬度高，使用寿命长。

5、附着力强，耐水性能优越。

6、隔热性能理想。

具体实施方式

下面通过实施例进一步描述本发明，但所述实施例仅用于说明本发明而不是限制本发明。

实施例1：

制备聚氨酯基体。

将脱水后的二元醇醚和四甲基苯二亚甲级二异氰酸酯(n(-NCO)/n(-OH)为3.5)加入四口烧瓶中，通入氮气保护；加入二月桂酸二丁基锡催化剂60℃下滴加二甘醇(一缩二乙二醇)扩链剂；1小时后在80℃下反应3小时；降温至40℃滴加三乙胺中和；高速搅拌下滴加去离子水，再加入无水乙二胺扩链剂；60℃下保温半小时，升温至80℃滴加丙烯酸丁酯单体和过硫酸盐-亚硫酸氢盐引发剂；加入碳酸氢钠调节PH到7，制得二元醇醚和异氰酸酯摩尔比为1.1的聚氨酯基体。

实施例2：

制备聚氨酯基体。

将脱水后的二元醇醚和四甲基苯二亚甲级二异氰酸酯(总体n(-NCO)/n(-OH)为4.5)加入四口烧瓶中，通氮气保护；加入N，N-二甲基甲酰胺催化剂，60℃下滴加XXX扩链剂；1小时后在80℃下反应3小时，降温至40℃滴加三乙胺中和；高速搅拌下滴加去离子水，再加入无水乙二胺扩链剂，60℃下保温半小时，升温至80℃滴加丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸β-羟丙酯(HPA)单体和过硫酸盐-亚硫酸氢盐引发剂，加入碳酸氢钠调节PH到7即得到聚醚和异氰酸酯摩尔比为1.3的聚氨酯基体目标产物。

实施例3：

制备聚氨酯基体。

将脱水后的二元醇醚和四甲基苯二亚甲级二异氰酸酯(总体n(-NCO)/n(-OH)为5.5)加入四口烧瓶中，通入氮气保护；加入N，N-二甲基甲酰胺催化剂，60℃下滴加XXX扩链剂；1小时后在80℃下反应3小时，降温至40℃滴加三乙胺中和；高速搅拌下滴加去离子水，加入无水乙二胺扩链剂；60℃下保温半小时后升温至80℃，滴加丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸β-羟丙酯(HPA)单体和过硫酸盐-亚硫酸氢盐引发剂，加入碳酸氢钠调节PH为7即得聚醚和异氰酸酯摩尔比为1.5的聚氨酯基体目标产物。

实施例4：

制备水性单组份玻璃透明隔热涂料。

将实施例1得到的聚氨酯基体、纳米金属氧化物、助剂、水溶剂按照以下比例混合均匀，制得水性单组份玻璃透明隔热涂料产品。

聚氨酯基体、纳米金属氧化物、分散润湿剂、消泡剂、增稠剂、偶联剂和水溶剂重量比：85∶3∶0.5∶0.3∶1∶0.2∶15。

产品涂覆后得到的涂膜铅笔硬度1H；可见光透过率63％以上；紫外阻隔率97％以上；近红外阻隔率达70％以上；耐水性48小时无变化。

实施例5：

制备水性单组份玻璃透明隔热涂料。

将实施例2得到的聚氨酯基体、纳米金属氧化物、助剂、水溶剂按照下面的比例混合均匀，即得到一种水性单组份玻璃透明隔热涂料产品。

聚氨酯基体、纳米金属氧化物、分散润湿剂、消泡剂、增稠剂、偶联剂和水溶剂重量比：85∶4∶0.5∶0.3∶1∶0.2∶14。

产品涂覆后得到的涂膜铅笔硬度2H；其可见光透过率66％以上，紫外阻隔率97％以上，近红外阻隔率达78％以上，耐水性96小时无变化。

实施例6：

将实施例3得到的聚氨酯基体、纳米金属氧化物、助剂、水溶剂按照下面的比例混合均匀，即得到一种水性单组份玻璃透明隔热涂料产品。

聚氨酯基体，纳米金属氧化物，分散润湿剂、消泡剂、增稠剂、偶联剂和水溶剂重量配比：85∶5∶0.5∶0.3∶1∶0.2∶13。

产品涂覆后得到的涂膜铅笔硬度1H；可见光透过率50％以上；紫外阻隔率97％以上；近红外阻隔率达83％以上；耐水性96小时无变化。

上述实施例仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，凡在本发明的原则之内，所做的任何修改和变化，均在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种水性单组分玻璃透明隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备聚氨酯基体：

A将二元醇醚和四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯脱水加入四口烧瓶中，通氮气保护，加入催化剂；

B 50～65℃下滴加扩链剂，然后在70～85℃下反应2～4小时；

C 降温至40℃，滴加三乙胺；

D 高速搅拌下滴加去离子水，再次加入扩链剂；

E 60℃下保温半小时；升温至70～85℃滴加单体和引发剂；

F 加入碳酸氢钠调节pH值、制得聚氨酯基体；

2.根据权利要求1所述的水性单组分玻璃透明隔热涂料的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的二元醇醚和四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯的比例为1∶1.5。

3.根据权利要求1所述的水性单组分玻璃透明隔热涂料的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的催化剂为金属盐或胺类催化剂二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、辛酸铅、N，N-二甲基环己胺、三乙胺、N，N-二甲基甲酰胺或三亚乙基二胺中的一种；所述的扩链剂为亲水类扩链剂为一缩二乙二醇、二羟甲基丙酸、无水乙二胺中一种或几种；所述的引发剂为氧化还原引发体系为过硫酸盐-亚硫酸氢盐；所述的单体为亲水性单体为丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸β-羟丙酯(HPA)、二羟甲基乙酸、二羟甲基丁酸、二羟甲基丙酸、2-磺酸钠-1，4-丁二醇或间苯二甲酸-5-磺酸钠中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的水性单组分玻璃透明隔热涂料的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的助剂包括：分散润湿剂、消泡剂、增稠剂和偶联剂中的一种或几种。