CN102260426A

CN102260426A - 抗紫外线、抗红外线涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN102260426A
Application number: CN2010101929534A
Authority: CN
Inventors: 蔡国龙; 萧章能; 王铭圣
Original assignee: Univacco Tech Inc
Current assignee: Univacco Tech Inc
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2011-11-30

Abstract

本发明是关于一种抗紫外线、抗红外线涂料及其制备方法。所述的抗紫外线、抗红外线涂料是通过添加具有抗紫外线及抗红外线的纳米粒子，或其它具此功能的有机无机粉体或染料等添加物，与树脂混合调配而成。所述的制备方法包括：分别对抗紫外线粉体、抗红外线粉体进行湿式分散研磨与界面改质表面改性表面改性的步骤，并在此步骤中加入分散剂与溶剂，使之分别形成抗紫外线纳米粒子浆料及抗红外线纳米粒子浆料；以及调配抗紫外线纳米粒子浆料及抗红外线纳米粒子浆料与树脂的步骤，使之形成具抗紫外线、抗红外线功能性的涂料。

Description

抗紫外线、抗红外线涂料及其制备方法

技术领域

本发明是有关于一种抗紫外线、抗红外线涂料及其制备方法，尤其是指一种应用于隔热纸的涂料领域的涂料及其制备方法。

背景技术

隔热纸的制造方式，可区分为溅(蒸)镀法、胶染涂布法，以及纳米粒子隔热涂料涂布等方式。就纳米粒子涂布方式而言，其优点是涂层不会氧化、不会影响到无线通讯。相较于纳米粒子涂布，胶染则是有褪色的缺失，至于溅(蒸)镀法则有金属镀层氧化、并会影响无线电波的缺点。

通常应用于隔热涂料的纳米粒子有锑锡氧化物(ATO)、铟锡氧化物(ITO)，以及六硼化镧(LaB₆)等粉体。这些粉体经过纳米化处理后，具有优异的可见光穿透率，以及红外线的阻隔率。特别是这些粒子依特定比例添加，可形成相当优异的节能涂料。

虽然上述的纳米粒子有优异的抗红外线特性，但却无抗紫外线的能力。紫外线(UV)占太阳光谱能量的5％，波长为380nm以下。紫外线会造成物体褪色，并有害于人体，如白内障、皮肤癌等。因此隔热纸除了隔热要求、阻档红外线的穿透之外，还要要求紫外线的阻隔。一般隔热纸，为阻隔紫外线，会添加紫外线吸收剂于感压式胶(PSA)中。这些紫外线吸收剂，通常是有机物，因此会有老化的问题。最好的做法是在隔热涂料中添加抗紫外线的无机添加物，如纳米氧化锌(ZnO)等物质。

阻隔紫外线，除了可保护人体外，尚有保护隔热材料的功用。如前文所述，具隔热特性的纳米粒子并无阻隔紫外线的能力，也正因为如此，这些纳米粒子亦会因为暴露于紫外线下而变质褪色，进而失去功能。

本发明针对此项隔热纳米粒子的缺失，开发出同时兼具抗红外线与抗紫外线的涂料，用意即在于同时保护人体及隔热纳米粒子。

发明内容

本发明的主要目的，是通过同时结合具抗紫外线与抗红外线的纳米粒子，或具此特性的有机、无机添加物，以形成一种具抗紫外线与抗红外线的机能性涂料。

本发明所提供的机能性涂料是先分别制备抗紫外线纳米粉体浆料与抗红外线纳米粉体浆料，制备时是令抗紫外线固体粉及抗红外线固体粉分别加入分散剂及甲乙酮，并分别于球磨机中进行湿式研磨分散与表面改性(界面改质)作业。于完成制备抗紫外线纳米粉体浆料及抗红外线纳米粉体浆料后，再加入树脂混合调配而成本发明的涂料。

具体地说，一方面，本发明提供了一种抗紫外线、抗红外线涂料的制备方法，该方法包括：

(1)分别对抗紫外线粉体、抗红外线粉体进行湿式分散研磨与表面改性的步骤，并在此步骤中加入分散剂与溶剂(Solvent)，使之分别形成抗紫外线纳米粒子浆料及抗红外线纳米粒子浆料；

(2)调配抗紫外线纳米粒子浆料及抗红外线纳米粒子浆料与树脂的步骤，使之形成具抗紫外线、抗红外线功能性的涂料。

根据本发明的具体实施方案，其中，所述湿式分散研磨与表面改性的步骤是采用球磨法，即将抗紫外线粉体或抗红外线粉体分别置入球磨机中，并以磨球作球磨分散处理与表面改性，以形成抗紫外线纳米粒子浆料或抗红外线纳米粒子浆料。

另一方面，本发明还提供了一种抗紫外线、抗红外线涂料，该涂料是由具抗紫外线与抗红外线的纳米粒子浆料，或其他具此特性的有机、无机添加物，与树脂混合调配而成。

根据本发明的具体实施方案，其中，所述抗紫外线纳米粒子浆料由抗紫外线固体粉、分散剂及甲乙酮组成。

根据本发明的具体实施方案，其中，所述抗紫外线固体粉选自氧化锌粉体。

根据本发明的具体实施方案，其中，用于氧化锌粉体的分散剂，其羟基值为20～30mgKOH/g，所述抗紫外线纳米粒子浆料的用量为5～15wt％。

根据本发明的具体实施方案，其中，所述抗红外线纳米粒子浆料由抗红外线固体粉、分散剂及甲乙酮组成。

根据本发明的具体实施方案，其中，所述抗红外线固体粉选自锑锡氧化物粉体、铟锡氧化物粉体、六硼化镧粉体其中之一或二种以上。

根据本发明的具体实施方案，其中，用于锑锡氧化物粉体的分散剂，其酸基值为20～30mgKOH/g，所述抗红外线固体粉选自锑锡氧化物粉体，所述抗红外线纳米粒子浆料的用量为10～20wt％。

根据本发明的具体实施方案，其中，用于铟锡氧化物粉体的分散剂，其酸基值为10～20mgKOH/g，所述抗红外线固体粉选自铟锡氧化物粉体，所述抗红外线纳米粒子浆料的用量为10～15wt％。

根据本发明的具体实施方案，其中，所述用于六硼化镧的分散剂，其酸基值为15～20mgKOH/g，所述抗红外线固体粉选自六硼化镧，所述抗红外线纳米粒子浆料的用量为5～8wt％。

根据本发明的具体实施方案，其中，所述抗紫外线纳米粒子浆料由抗紫外线固体粉、分散剂及甲乙酮组成，所述抗紫外线固体粉选自氧化锌粉体，所述抗红外线纳米粒子浆料由抗红外线固体粉、分散剂及甲乙酮组成，所述抗红外线固体粉选自锑锡氧化物、铟锡氧化物、六硼化镧，并于各自与分散剂及甲乙酮混合研磨成纳米粒子浆料后，再加以混掺，所述各纳米粒子浆料的比例为锑锡氧化物纳米粒子浆料：20～30wt％；铟锡氧化物纳米粒子浆料：0～10wt％；六硼化镧纳米粒子浆料：0.5～2wt％；氧化锌纳米粒子浆料：0.5～5wt％。

以上重量百分比均是以所述抗紫外线、抗红外线涂料的总重为100％计。

附图说明

图1为本发明的抗紫外线、抗红外线涂料的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

为令本发明的技术手段创作目的及达成功效有更完整及清楚的揭露，以下进行详细说明，并请一并参阅图1所示。

本发明的抗紫外线、抗红外线涂料的成分组成主要包括有：具抗紫外线与抗红外线的纳米粒子，或具此特性的有机、无机添加物，以及分散剂、甲乙酮先分别制备成抗紫外线纳米粉体浆料与抗红外线纳米粉体浆料后，再与树脂混合调配而成此具抗紫外线与抗红外线的机能性涂料。其中，所述具抗紫外线的纳米粒子选自氧化锌(ZnO)粉体，且用于抗紫外线的纳米粒子的分散剂的羟基值为20～30mgKOH/g；而所述抗红外线的纳米粒子则择选自锑锡氧化物(ATO)粉体、铟锡氧化物(ITO)粉体、六硼化镧(LaB₆)粉体其中之一或二种以上，用于该抗红外线的纳米粒子的分散剂的酸基值为10～30mgKOH/g。

其中，由所述ZnO粉体制备而成的抗紫外线纳米粉体浆料的最佳用量为5～15wt％；当抗红外线纳米粉体浆料所选用的抗红外线的纳米粒子为ATO粉体时，其添加的分散剂酸基值为20～30mgKOH/g，所述抗红外线纳米粉体浆料最佳用量为10～20wt％；当抗红外线纳米粉体浆料所选用的抗红外线的纳米粒子为ITO粉体时，其添加的分散剂酸基值为10～20mgKOH/g，所述抗红外线纳米粉体浆料最佳用量为10～15wt％；当抗红外线纳米粉体浆料所选用的抗红外线的纳米粒子为LaB₆时，其添加的分散剂酸基值为15～20mgKOH/g，所述抗红外线纳米粉体浆料最佳用量为5～8wt％。而当所述抗红外线的纳米粒子浆料由ATO(锑锡氧化物)纳米粉体浆料、ITO(铟锡氧化物)纳米粉体浆料、LaB₆(六硼化镧)纳米粉体浆料混掺时，其最佳比例为ATO纳米粉体浆料：20～30wt％；ITO纳米粉体浆料：0～10wt％；LaB₆纳米粉体浆料：0.5～2wt％；此时与所述抗红外线纳米粉体浆料混合的ZnO抗紫外线纳米粉体浆料的用量为：0.5～5wt％。

本发明的该抗紫外线、抗红外线涂料的制备方法至少包括以下步骤：

(一)抗红外线纳米粉体湿式分散研磨与表面改性：将抗红外线固体粉、分散剂及甲乙酮(MEK，Methyl-Ethyl Ketone)置于球磨机内，作球磨分散处理与表面改性，以形成抗红外线纳米粒子浆料。

(二)抗紫外线纳米粉体湿式分散研磨与表面改性：将抗紫外线固体粉、分散剂及甲乙酮(MEK，Methyl-Ethyl Ketone)置于球磨机内，作球磨分散处理与表面改性，以形成抗紫外线纳米粒子浆料。

(三)涂料混合调配：将分散研磨与表面改性后的抗红外线纳米粒子浆料、抗紫外线纳米粒子浆料与树脂(resin)以一定的比例充分混合搅拌，以得本发明的抗紫外线、抗红外线涂料。

以下再针对抗紫外线的纳米粒子较佳选自ZnO(氧化锌)粉体，以及抗红外线的纳米粒子较佳选自ATO(锑锡氧化物)粉体、ITO(铟锡氧化物)粉体、LaB₆(六硼化镧)粉体并分别制成抗紫外线纳米粒子浆料与抗红外线纳米粒子浆料的具体实施例进一步详细说明。

(一)抗紫外线纳米粒子浆料

取100g ZnO粉体(一次粒径为20～30nm)，10克分散剂(分散剂的羟基值为20～30mgKOH/g)，90克MEK，置于球磨机内，作球磨分散处理。球磨机内之磨球为0.2～0.3mm的氧化锆磨球，磨球填充率为70％。磨球转速为2830rpm，分散研磨时间为1小时。分散后的浆料，固含量为50％，以粒径分析仪量测其粒径分布，其粒径分布D(90)＝20nm。

(二)抗红外线纳米粒子浆料

(1)ATO粉体：取100克ATO粉体(一次粒径为20～40nm)，10克分散剂(分散剂的酸基值为20～30mgKOH/g)，90克MEK，置于球磨机内，作球磨分散处理。球磨机内的磨球为0.2～0.3mm的氧化锆磨球，磨球填充率为70％。磨球转速为2830rpm，分散研磨时间为1小时。分散后的浆料，固含量为50％，以粒径分析仪量测其粒径分布，其粒径分布D(90)＝40nm。

(2)ITO粉体：取100克ITO粉体(一次粒径为20～30nm)，10克分散剂(分散剂的酸基值为10～20mgKOH/g)，90克MEK，置于球磨机内，作球磨分散处理。球磨机内的磨球为0.2～0.3mm的氧化锆磨球，磨球填充率为70％。磨球转速为2830rpm，分散研磨时间为1小时。分散后的浆料，固含量为50％，以粒径分析仪量测其粒径分布，其粒径分布D(90)＝30nm。

(3)LaB₆粉体：取20克LaB₆粉体(一次粒径为2微米)，10克分散剂(分散剂的酸基值为15～20mgKOH/g)，170克MEK，置于球磨机内，作球磨分散处理。球磨机内的磨球为0.2～0.3mm的氧化锆磨球，磨球填充率为70％。磨球转速为2830rpm，分散研磨时间为1小时。分散后的浆料，固含量为20％，以粒径分析仪量测其粒径分布，其D(90)＝60nm。

以上述抗紫外线纳米粒子浆料及抗红外线纳米粒子浆料与树脂(resin)调配成抗紫外线、抗红外线涂料，并分成A、B二组，其中A组为抗红外线纳米粒子浆料但未添加抗紫外线纳米粒子浆料的涂料，B组为抗红外线纳米粒子浆料且添加抗紫外线纳米粒子浆料的涂料。涂料调配完成后，以线棒(8号)涂布于PET膜上。PET膜尺寸为20×30cm，厚度为38μm。涂布后置于烘箱中，以90℃的温度烘1分钟，之后再以UV灯照射，使树脂硬化成膜。验证方式以UV光谱仪(190～2200nm)，以及QUV(紫外光加速耐气候试验机)进行耐候性测试。QUV测试的环境条件为：温度60℃，相对湿度60％下以UV光(340nm)照射8小时，之后再降至50℃，照射4小时，一个循环为12小时。QUV总测试时间为500小时。

下表为显示A、B二组样品测量的结果：

由上表的检测可知，样品B含1％的氧化锌，使整体的紫外光穿透率由16％下降至3％，其它在可见光及红外光穿透率上则与样品A无太大差异，即在添加氧化锌粉体后，该涂料除具有抗红外线(即隔热)效能之外，同时也具备有抗紫外线功能。

此外，在QUV耐候性测试上，有添加纳米氧化锌的涂料，其ΔE＝0.9，表示目视无法判定变色。

综上所述，本发明实施例确能达到所预期的使用功效。

Claims

1.一种抗紫外线、抗红外线涂料的制备方法，该方法包括：

(1)分别对抗紫外线粉体、抗红外线粉体进行湿式分散研磨与表面改性的步骤，并在此步骤中加入分散剂与溶剂，使之分别形成抗紫外线纳米粒子浆料及抗红外线纳米粒子浆料；

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述湿式分散研磨与表面改性的步骤是采用球磨法，即将抗紫外线粉体或抗红外线粉体分别置入球磨机中，并以磨球作球磨分散处理与表面改性，以形成抗紫外线纳米粒子浆料或抗红外线纳米粒子浆料。

3.一种抗紫外线、抗红外线涂料，该涂料是由具抗紫外线与抗红外线的纳米粒子浆料，或具此特性的有机、无机添加物，与树脂混合调配而成。

4.如权利要求3所述的涂料，其中，所述抗紫外线纳米粒子浆料由抗紫外线固体粉、分散剂及甲乙酮组成。

5.如权利要求4所述的涂料，其中，所述抗紫外线固体粉选自氧化锌粉体。

6.如权利要求5所述的涂料，其中，用于氧化锌粉体的分散剂，其羟基值为20～30mgKOH/g，所述抗紫外线纳米粒子浆料的用量为5～15wt％。

7.如权利要求3所述的涂料，其中，所述抗红外线纳米粒子浆料由抗红外线固体粉、分散剂及甲乙酮组成。

8.如权利要求7所述的涂料，其中，所述抗红外线固体粉选自锑锡氧化物粉体、铟锡氧化物粉体、六硼化镧粉体其中之一或二种以上。

9.如权利要求8所述的涂料，其中，用于锑锡氧化物粉体的分散剂，其酸基值为20～30mgKOH/g，所述抗红外线固体粉选自锑锡氧化物粉体，所述抗红外线纳米粒子浆料的用量为10～20wt％。

10.如权利要求8所述的涂料，其中，用于铟锡氧化物粉体的分散剂，其酸基值为10～20mgKOH/g，所述抗红外线固体粉选自铟锡氧化物粉体，所述抗红外线纳米粒子浆料的用量为10～15wt％。

11.如权利要求8所述的涂料，其中，所述用于六硼化镧的分散剂，其酸基值为15～20mgKOH/g，所述抗红外线固体粉选自六硼化镧，所述抗红外线纳米粒子浆料的用量为5～8wt％。

12.如权利要求3所述的涂料，其中，所述抗紫外线纳米粒子浆料由抗紫外线固体粉、分散剂及甲乙酮组成，所述抗紫外线固体粉选自氧化锌粉体，所述抗红外线纳米粒子浆料由抗红外线固体粉、分散剂及甲乙酮组成，所述抗红外线固体粉选自锑锡氧化物、铟锡氧化物、六硼化镧，并于各自与分散剂及甲乙酮混合研磨成纳米粒子浆料后，再加以混掺，所述各纳米粒子浆料的比例为锑锡氧化物纳米粒子浆料：20～30wt％；铟锡氧化物纳米粒子浆料：0～10wt％；六硼化镧纳米粒子浆料：0.5～2wt％；氧化锌纳米粒子浆料：0.5～5wt％。