CN101851461A - 一种双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料，包括丙烯酸分散体、聚氨酯固化剂、纳米ATO水溶液、增稠剂、成膜助剂等其他助剂。本发明采用丙烯酸分散体作为A组份，水性聚氨酯固化剂作为B组份，以纳米ATO为红外反射物质，添加其他助剂制备双组份水性聚氨酯玻璃隔热涂料。其优点：VOC极低、透明度高、硬度高、附着力强、耐水性好、红外反射率高、耐候性好。能有效改善一般乳液涂料硬度低、附着力差、耐水性差的缺点，且红外反射率高，无毒环保，可广泛用于民用建筑玻璃和汽车玻璃。

Description

一种双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料

技术领域

本发明涉及一种涂料，尤其涉及一种用于玻璃表面的装饰、保护特别是具有隔热保温功能的双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料。

背景技术

节能降耗、提高经济效益是科学研究和技术开发的基本目标之一，涂料技术也不例外。20世纪70年代后，世界气候变暖，地球能源日趋枯竭。因此，开发隔热保温涂料，尤其是与人类生活密切相关的建筑隔热涂料具有较大的现实意义。在我国能源消耗中，建筑能耗大约占全国能源消耗的1/4，而通过玻璃门窗消耗的能源则占了建筑能耗的50％以上。在当今发达国家中，节能玻璃的应用普及率高达90％，而我国只有不到10％，可见玻璃节能潜力巨大。可以预知，我国将逐步出台对新住宅需要采取隔热保温措施的法规。玻璃透明隔热涂料因经济、使用方便和隔热效果好等优点而越来越受到人们的青睐，发展前景光明。

目前的″Low-E″镀膜隔热玻璃采用高温热解沉积法或磁控真空溅射法生产，该生产工艺复杂，投资成本巨大，不易大范围推广使用。采用在涂料中添加具有红外隔热性能的材料的方法可制成具有隔热性能的薄膜，涂布在玻璃可制得有较高的可见光透过率、同时对红外线(热辐射)的反射率很高的隔热玻璃。这种工艺操作简单、常温下即可制备，与镀膜玻璃相比，成本大为降低，因此在我国具有很大的应用潜力。

目前在该种类涂料已申请的专利中，有采用树脂的油性涂料，也有采用乳液的水性涂料。油性涂料采用有机溶剂，VOC挥发高，在环保要求较高的建筑材料中不宜使用；水性乳液涂料又普遍有硬度低、耐水性差、附着力低的缺点。

因此，现有技术有待于完善和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料，改善目前水性玻璃隔热涂料性能不够理想的缺点。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料，其中，包括以下重量百分比的组分：丙烯酸分散体50～70％、水性聚氨酯固化剂10～20％、纳米掺锑二氧化锡0.5～10％。

所述的双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料，其中，所述丙烯酸分散体是通过丙烯酸单体在丙酮中共聚反应，之后调节pH值至中性，加水并去除有机溶剂，得到的水性分散体。

所述的双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料，其中，所述共聚反应的引发剂为过氧化二叔丁基。

所述的双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料，其中使用三乙胺调节pH值。

所述的双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料，其中，所述丙烯酸分散体中含有：甲基丙烯酸甲酯5-10％，甲基丙烯酸羟乙酯15-20％，丙烯酸丁酯10-15％，甲基丙烯酸5-10％，过氧化二叔丁基2-5％，水45-63％，三乙胺适量。

所述的双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料，其中，进一步包括以下重量百分比的组分：增稠剂0.1～5％、成膜助剂0.1～2％、消泡剂0.1～2％、流平剂0.1～5％、水5～39％。

所述的双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料，其中，所述增稠剂为水性聚氨酯类增稠剂。

所述的双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料，其中，所述成膜助剂为酯醇类成膜助剂。

所述的双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料，其中，所述消泡剂为聚醚改性有机硅类消泡剂。

所述的双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料，其中，所述流平剂为非离子聚丙烯酸酯类流平剂。

采用上述方案，本发明采用丙烯酸分散体作为A组份，水性聚氨酯固化剂作为B组份，以纳米ATO为红外反射物质，添加其他助剂制备的双组份水性聚氨酯玻璃隔热涂料能有效改善一般乳液涂料硬度低、附着力差、耐水性差的缺点，且红外反射率高，无毒环保，可广泛用于民用建筑玻璃和汽车玻璃。

附图说明

图1是本发明的双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料的隔热保温性能测试曲线图。

具体实施方式

本发明公开了一种双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料，包括丙烯酸分散体、聚氨酯固化剂、纳米ATO(掺锑二氧化锡，Antimony Doped TinOxide，本发明中简称ATO)水溶液、增稠剂、成膜助剂等其他助剂。

其中使用的丙烯酸分散体优选使用合成的水性分散体。

合成丙烯酸分散体的合成工艺为：将一定量的丙酮添加到四口烧瓶中，升温至80℃，按比例将丙烯酸单体和引发剂混合物滴加到瓶中，滴加时间2.5h，滴完再反应3h，降温至60℃，用TEA(三乙胺)水溶液中和至pH值为7-8，再加入部分蒸馏水。减压蒸出有机溶剂(丙酮和少量TEA)即得到丙烯酸分散体。

引发剂也可以使用其他有机过氧化物类引发剂等。

调节pH值也可使用其他胺类，如乙二胺等。

本发明中优选丙烯酸分散体的组成为：甲基丙烯酸甲酯5-10％，甲基丙烯酸羟乙酯15-20％，丙烯酸丁酯10-15％，甲基丙烯酸5-10％，过氧化二叔丁基2-5％，水45-63％，三乙胺适量。

本发明合成的丙烯酸分散体具有超低VOC值、优异的耐玷污性、硬度和附着力，用其制备的涂料所形成的涂膜能有效抵抗裂纹，且耐候性优良。

本发明的双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料按以下重量百分比添加组分：丙烯酸分散体50～70％、水性聚氨酯固化剂10～20％、纳米ATO 0.5～10％、增稠剂0.1～5％、成膜助剂0.1～2％、消泡剂0.1～2％、流平剂0.1～5％、水5～39％。

其中，本发明使用的聚氨酯固化剂能有效与丙烯酸分散体交联成膜，并改善涂膜的硬度、耐水性、耐溶剂性和耐磨性。

本发明使用的纳米ATO具有优异的红外反射能力和良好的分散性能。

本发明使用的增稠剂主要为水性聚氨酯类增稠剂。

本发明使用的成膜助剂主要为酯醇类成膜助剂，能有效软化乳液聚合物粒子，使它们融合在一起，还可改善漆膜耐候性、可擦洗性、可清洁性。

本发明使用的消泡剂主要为聚醚改性有机硅类消泡剂，能有效抑泡和消泡。

本发明使用的流平剂主要为非离子聚丙烯酸酯类流平剂。

本发明涂料的生产工艺为：

首先制备丙烯酸分散体：将一定量的丙酮投入装有搅拌浆、冷凝管的四口烧瓶中，用加热套升温至80℃，然后将丙烯酸单体混合物和过氧化二叔丁基的混合物装入恒压漏斗，在2-3h滴入四口瓶，滴加完毕后补加0.5g过氧化二叔丁基并反应2h，随后降温至60℃，用TEA(三乙醇胺)中和至pH值为7-8，再加入蒸馏水。减压蒸出溶剂即得到自合成丙烯酸分散体。然后，将分散体按照上述重量比例将除聚氨酯固化剂以外的其他原料在常温下进行混合，最后在低速搅拌下添加聚氨酯固化剂，搅拌至乳液均匀即可。

本发明采用丙烯酸分散体作为A组份，水性聚氨酯固化剂作为B组份，以纳米ATO为红外反射物质，添加其他助剂制备双组份水性聚氨酯玻璃隔热涂料。其优点：VOC极低、透明度高、硬度高、附着力强、耐水性好、红外反射率高、耐候性好。能有效改善一般乳液涂料硬度低、附着力差、耐水性差的缺点，且红外反射率高，无毒环保，可广泛用于民用建筑玻璃和汽车玻璃。

下面，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。

实施例一：

具体实施方式：双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料，其配方配比为(重量百分比)：

丙烯酸分散体：

将50g丙酮投入装有搅拌浆、冷凝管的四口烧瓶中，用加热套升温至80℃，然后将甲基丙烯酸甲酯5g、甲基丙烯酸羟乙酯15g、丙烯酸丁酯10g、甲基丙烯酸5g和1.5g过氧化二叔丁基的混合物装入恒压漏斗，在2-3h滴入四口瓶，滴加完毕后补加0.5g过氧化二叔丁基并反应2h，随后降温至60℃，用TEA中和至pH为7-8，再加入63g蒸馏水。减压蒸出溶剂即得到自合成丙烯酸分散体。

隔热涂料：

取39g蒸馏水，边低速搅拌边加入50g分散体、0.5g纳米ATO和其他助剂，最后添加10g聚氨酯固化剂，搅拌5-10min至乳液均匀即可。

实施例二：

具体实施方式：双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料，其配方配比为(重量百分比)：

丙烯酸分散体：

将50g丙酮投入装有搅拌浆、冷凝管的四口烧瓶中，用加热套升温至80℃，然后将甲基丙烯酸甲酯10g、甲基丙烯酸羟乙酯20g、丙烯酸丁酯10g、甲基丙烯酸10g和4.5g过氧化二叔丁基的混合物装入恒压漏斗，在2-3h滴入四口瓶，滴加完毕后补加0.5g过氧化二叔丁基并反应2h，随后降温至60℃，用TEA中和至pH为7-8，再加入45g蒸馏水。减压蒸出溶剂即得到自合成丙烯酸分散体。

隔热涂料：

取7g蒸馏水，边低速搅拌边加入70g分散体、2.5g纳米ATO和其他助剂，最后添加20g聚氨酯固化剂，搅拌5-10min至乳液均匀即可。

实施例三：

具体实施方式：双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料，其配方配比为(重量百分比)：

丙烯酸分散体：

将50g丙酮投入装有搅拌浆、冷凝管的四口烧瓶中，用加热套升温至80℃，然后将甲基丙烯酸甲酯10g、甲基丙烯酸羟乙酯15g、丙烯酸丁酯15g、甲基丙烯酸7g和2.5g过氧化二叔丁基的混合物装入恒压漏斗，在2-3h滴入四口瓶，滴加完毕后补加0.5g过氧化二叔丁基并反应2h，随后降温至60℃，用TEA中和至pH为7-8，再加入50g蒸馏水。减压蒸出溶剂即得到自合成丙烯酸分散体。

隔热涂料：

取20.7g蒸馏水，边低速搅拌边加入55g分散体、5g纳米ATO和其他助剂，最后添加12g聚氨酯固化剂，搅拌5-10min至乳液均匀即可。

实施例四：

具体实施方式：双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料，其配方配比为(重量百分比)：

丙烯酸分散体：

将50g丙酮投入装有搅拌浆、冷凝管的四口烧瓶中，用加热套升温至80℃，然后将甲基丙烯酸甲酯8g、甲基丙烯酸羟乙酯16g、丙烯酸丁酯11g、甲基丙烯酸7g和4.5g过氧化二叔丁基的混合物装入恒压漏斗，在2-3h滴入四口瓶，滴加完毕后补加0.5g过氧化二叔丁基并反应2h，随后降温至60℃，用TEA中和至pH为7-8，再加入53g蒸馏水。减压蒸出溶剂即得到自合成丙烯酸分散体。

隔热涂料：

取5g蒸馏水，边低速搅拌边加入60g分散体、10g纳米ATO和其他助剂，最后添加15g聚氨酯固化剂，搅拌5-10min至乳液均匀即可。

实施例5

隔热保温性能测试方法：

1)将待测试的涂料刷涂于玻璃板上，湿膜厚120μm，将样板置于恒温恒湿室(25±1℃，相对湿度55±3％)保养至膜干后进行测试。

2)设置一内壁有保温层、并且顶层开口的隔热恒温箱。测量时将玻璃板盖住隔热箱顶层，使涂料面朝里、背向热源(例如，日光灯)，并用透明胶密封四周空隙。将热源置于铁板正上方60cm处，加热升温时间150min，并在隔热箱内使用数码温度计测量箱内空气温度，记录升温数据。

隔热保温性能测试结果：

如图1所示，将本发明实施例1～4中配制的ATO比例不同的涂料，涂布在玻璃板上进行测量，与未涂布涂料的空白玻璃板进行对比。从实际测量的时间-温度曲线可以看到，在加热过程中，空白玻璃板内的隔热箱温度上升很快，半小时就达到60℃的高温；而涂布本发明的涂料后，温度上升变缓，温度趋于稳定后达到的最高温度也明显降低，展现出良好的隔热效果。

根据本发明合成的丙烯酸分散体为水性，最终配制的涂料也为水性乳液，对人体和环境没有危害，属于绿色环保产品。将本发明的涂料涂布在玻璃上，能有效阻隔太阳热能传递到室内，使室内在炎热夏天中保持相对较低的温度；在冬天使用暖气时，能有效地阻隔暖气从室内散发到室外，从而有效地降低空调的能耗，达到节能减排的目的。该发明还具有制备方法简单，施工方便，成本低的优点。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料，其特征在于，包括以下重量百分比的组分：

丙烯酸分散体50～70％、水性聚氨酯固化剂10～20％、纳米掺锑二氧化锡0.5～10％。

2.根据权利要求1所述的双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料，其特征在于，所述丙烯酸分散体是通过丙烯酸单体在丙酮中共聚反应，之后调节pH值至中性，加水并去除有机溶剂，得到的水性分散体。

3.根据权利要求2所述的双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料，其特征在于，所述共聚反应的引发剂为过氧化二叔丁基。

4.根据权利要求2所述的双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料，其特征在于，其中使用三乙胺调节pH值。

5.根据权利要求2所述的双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料，其特征在于，所述丙烯酸分散体中含有：甲基丙烯酸甲酯5-10％，甲基丙烯酸羟乙酯15-20％，丙烯酸丁酯10-15％，甲基丙烯酸5-10％，过氧化二叔丁基2-5％，水45-63％，三乙胺适量。

6.根据权利要求1～5任一所述的双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料，其特征在于，进一步包括以下重量百分比的组分：

增稠剂0.1～5％、成膜助剂0.1～2％、消泡剂0.1～2％、流平剂0.1～5％、水5～39％。

7.根据权利要求6所述的双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料，其特征在于，所述增稠剂为水性聚氨酯类增稠剂。

8.根据权利要求6所述的双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料，其特征在于，所述成膜助剂为酯醇类成膜助剂。

9.根据权利要求6所述的双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料，其特征在于，所述消泡剂为聚醚改性有机硅类消泡剂。

10.根据权利要求6所述的双组份水性聚氨酯玻璃透明隔热涂料，其特征在于，所述流平剂为非离子聚丙烯酸酯类流平剂。

Images