CN101956443A - 一种透明隔热pc阳光板的制备方法 - Google Patents

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钟明强
董绍春
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Abstract

本发明公开了一种透明隔热PC阳光板的制备方法，包括以下步骤：(1)将PC阳光板表面用碱液处理；(2)将ATO基透明隔热涂料均匀涂覆到碱液处理过的PC阳光板表面上；(3)固化后即得到所述的透明隔热PC阳光板。该方法有效提高了PC阳光板表面ATO透明隔涂层附着力和硬度，使PC阳光板获得了良好的透明隔热性能。

Description

一种透明隔热PC阳光板的制备方法
(一)技术领域
本发明涉及了一种透明隔热PC阳光板的制备方法，具体涉及一种将ATO透明隔热涂料应用于PC阳光板表面制得透明隔热PC阳光板的方法，尤其是一种提高PC阳光板表面ATO透明隔涂层附着力的方法。
(二)背景技术
PC阳光板是一种新型建筑材料，具有透明、质轻、价廉的优点。但其在放进可见光的同时，对红外光即阳光中的主要热源光也放了进来，即其隔热性能较差。ATO(锑掺杂二氧化锡)是具有特殊光电性能的材料，将纳米ATO掺混到PC(聚碳酸酯)中，或许可以让PC阳光板具有良好的透明隔热效果。专利申请CN 101421353A将ATO先用高分子分散剂改性得到改性ATO颗粒，再与PC混合，并且还要加上小分子的助剂，挤出得到PC复合材料。但ATO在PC中的分散状态并不好，导致实际的透明性不好，隔热效果不理想。
而目前ATO透明隔热涂料生产工艺已经非常成熟，在建筑物玻璃等透明设施已得到应用。如将此涂料涂覆在PC阳光板表面，赋予其透明隔热性能，即可替代ATO掺混到PC树脂中的方法。然而，目前对ATO透明隔热涂料应用于PC阳光板表面制得透明隔热PC阳光板的报道很少，主要是由于此涂料涂覆在PC阳光板后形成的涂层附着力较差，严重影响了ATO透明隔热涂料在PC阳光板上的应用。因此，寻找一种能提高ATO透明隔热涂层在PC阳光板表面附着力的方法就成为急需大家研究解决的。
(三)发明内容
本发明的要解决的问题是克服ATO透明隔热涂层在PC阳光板表面较低附着力的缺陷，提供一种新的将ATO基透明隔热涂料应用到PC阳光板表面以制备透明隔热PC阳光板的方法，该方法有效提高了PC阳光板表面ATO透明隔涂层附着力和硬度，使PC阳光板获得了良好的透明隔热性能。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种透明隔热PC阳光板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将PC阳光板表面用碱液处理；
(2)将ATO基透明隔热涂料均匀涂覆到碱液处理过的PC阳光板表面上；
(3)固化后即得到所述的透明隔热PC阳光板。
本发明所述的PC阳光板是指聚碳酸酯(PC)树脂经过加工成型得到的中空板或者实心板，可使用市售商品。本发明中，PC阳光板在用碱液处理前，通常先将其进行普通的清洁处理，如用酒精冲洗，然后水洗、晾干。
本发明所述的ATO基透明隔热涂料，可使用市售商品，如向上海沪正纳米有限公司、江苏晨光涂料有限公司、深圳市多纳科技有限公司等公司购买，也可自行根据公开文献进行制备。ATO基透明隔热涂料通常可由纳米分散ATO浆液按照一定比例与水性聚氨酯(WPU)均匀混合制得，其中ATO浆液及WPU可以自行制备或者市售购买。本发明中ATO基透明隔热涂料为自制，其中纳米分散ATO浆液的制备方法包括以下步骤：
(1)将硅烷偶联剂和ATO粉体按照0.005～0.02∶1的质量比例依次加入搅拌状态下的水中，得到固含量为16～55％的ATO粉体悬浮液，并用碱液调节pH值至9～11；所述的硅烷偶联剂优选下列一种或任意几种的混合：KH550、KH560、KH570；
(2)以锆珠为球磨珠，将步骤(1)所得ATO粉体悬浮液放入球磨机中球磨0.5-7.5小时，然后除去球磨珠，得到浆液，迅速用碱液调节pH值至6～8，即得纳米分散ATO浆液。所述的锆珠直径优选在0.1～1.5mm。
进一步，本发明步骤(1)中，所述的碱液处理是指将PC阳光板在温度为20～90℃的碱液中浸泡0.1～12小时，取出用蒸馏水洗净并烘干。浸泡时间优选0.5～12小时，提高碱液温度可以适当缩短浸泡时间。
更进一步，所述的碱液可以是0.1～5mol/L的NaOH溶液或者0.1～5mol/L的KOH溶液等强碱性溶液，优选为1～2mol/L的NaOH溶液。
进一步，本发明步骤(3)中，所述的固化是指将涂覆了ATO透明隔热涂料的PC阳光板在20～90℃下干燥。
本发明所述的附着力是指ATO透明隔热涂层与PC阳光板之间的粘结性能或牢固度。
本发明所述的硬度是指涂层的硬度测试数据为划破硬度。
本发明的制备方法，在PC阳光板表面ATO透明隔热涂层的附着力及硬度均得到明显提高的，附着力由原来PC阳光板未经过碱液处理的5级提高的1级，硬度由原来的2H提高到3H。该透明隔热涂层赋予PC阳光板更好的透明隔热性能，在可见光区有较高透过率，达到了80％以上，而红外和紫外区有较高阻隔率，红外阻隔率在60％以上，紫外阻隔率在80％以上。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(一)大幅度提高了ATO透明隔热涂层在PC阳光板表面的附着力和硬度，使得ATO透明隔热涂料在PC阳光板上应用成为可能。
(二)获得了具有透明隔热性能的PC阳光板，其可见光透过率达到80％以上，红外阻隔率在60％以上，紫外阻隔率在80％以上。
(三)对PC阳光板进行碱液处理提高涂层附着力的同时，对其透明隔热性能没有负面影响。
(四)工艺简单易行，成本低廉。
综上，本发明对于基于ATO透明隔热涂层的PC阳光板的推广应用具有重要意义。
(四)附图说明
图1.自制隔热效果测试装置；其中：1-红外灯；2-涂有涂层的PC板；3-泡沫塑料箱；4-锡铂纸挡板；
图2.实施例5测试的隔热效果；
图3.实施例6测试的隔热效果；
图4.实施例6所用涂有ATO透明隔热涂层的PC阳光板外观与空白中空板对比。
(五)具体实施方式
本发明实施例采用浙江华帅特生产的PC阳光板(耐力板)。
本发明实施例使用的ATO透明隔热涂料为自己制备，制备方法如下：
(1)、将约占ATO(上海沪正纳米有限公司)质量1.0％的分散剂KH570(国药集团化学试剂有限公司)加入到蒸馏水中并搅拌，再加入ATO配置成固含量为30％的悬浮液，用1M的NaOH溶液调节悬浮液pH至10，用球磨法改性ATO(球磨机型号QM-2SP12、球磨珠为粒径1mm的锆珠、球磨机转速380rpm、球磨时间7.5h)得到浆液，调节pH调至8.0左右。
(2)、将上述所得浆液与WPU以质量比为1∶10的比例混合，搅拌均匀得到ATO透明隔热涂料。其中WPU为由合肥安科精细化工有限公司购买，型号为PU-117，固含量为30％。
实施例1：
PC阳光板(耐力板)只进行普通清洗处理(下同)：先用95％酒精冲洗，然后用蒸馏水洗净，自然晾干。量取已配制好的17.4mL ATO透明隔热涂料，用玻璃棒将涂料在PC阳光板表面上赶匀，水平放置在60℃烘箱中烘40min，分别测试附着力。涂层的附着力(划格法，1mm，下同)为5级，涂层表面硬度(划破，下同)为2H。
实施例2
PC阳光板(耐力板)先进行普通清洗处理后，再将其浸入2mol/L的NaOH水溶液中浸泡，溶液温度为60℃，浸泡时间为1h，取出用蒸馏水冲洗表面。量取已配制好的17.4mL ATO透明隔热涂料，用玻璃棒将涂料在PC阳光板上赶匀，在60℃烘箱中烘40min，测试附着力和硬度。涂层的附着力为2级，涂层表面硬度为2H。
实施例3
操作方法及步骤同实施例2，但碱液浸泡时间为2h，涂层的附着力为1级，涂层表面硬度为2H
实施例4
操作方法及步骤同实施例2，但将碱液浸泡温度改为室温，浸泡时间为12h。测试涂层附着力为1级，涂层表面硬度为3H。
实施例5
操作方法及步骤同实施例1，但将耐力板换成规格为30*40*0.4cm的PC单层中空板。利用自制隔热效果测试装置(如图1)，测试隔热效果(与未涂有涂层的空白板比较)，结果见图2。可见涂有ATO/WPU涂层的阳光板对应的箱内温度比空白未涂有ATO/WPU涂层阳光板对应的箱内温度低7℃。即涂层隔热效果明显。
实施例6
操作方法及步骤同实施例5，但对阳光板表面用实施例3中的工艺进行碱液处理，实际结果如图3(与未碱液处理，但也涂有相同ATO涂层的中空板比较)。可见碱液处理对涂层的透明隔热效果无影响，即涂层在碱液处理的PC表面也具有透明隔热作用。同时涂有ATO透明隔热涂层的PC阳光板外观与空白中空板外观对比如图4，可见碱液处理对视觉效果也没有影响。
由于中空板测附着力和表面硬度技术上有难度，但理论上，中空与否，对ATO透明隔热涂层的测附着力和表面硬度应无任何影响。故实例1-4的结果，应该同样适用于中空板，即碱液处理可明显提高涂层在中空板表面的附着力和表面硬度。

Claims (5)

1.一种透明隔热PC阳光板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将PC阳光板表面用碱液处理；
(2)将ATO基透明隔热涂料均匀涂覆到碱液处理过的PC阳光板表面上；
(3)固化后即得到所述的透明隔热PC阳光板。
2.按权利要求1所述的透明隔热PC阳光板的制备方法，其特征是步骤(1)所述的碱液处理是指将PC阳光板在温度为20～90℃的碱液中浸泡0.1～12小时，取出用蒸馏水洗净并烘干。
3.按权利要求2所述的透明隔热PC阳光板的制备方法，其特征是所述的碱液为0.1～5mol/L的NaOH溶液或者0.1～5mol/L的KOH溶液。
4.按权利要求2所述的透明隔热PC阳光板的制备方法，其特征是所述的阳光板在碱液中的浸泡时间为0.5～12小时。
5.按权利要求1所述的透明隔热PC阳光板的制备方法，其特征是步骤(3)所述的固化是指将涂覆了ATO基透明隔热涂料的PC阳光板在20～90℃下干燥。
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