CN102408765A - 一种紫外线和电子束固化隔热涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隔热效果好的紫外线和电子束固化纳米透明隔热涂料。其包括基料、涂料助剂、活性稀释剂及光引发剂，其中所述基料具有以无机纳米隔热粉体为核、以高分子功能树脂为壳的核壳结构。本发明纳米透明隔热涂料采用的基料，既可以用化学键的方式将无机纳米粒子包覆在高分子树脂中，从而提高纳米材料在涂料中的分散性、稳定性，进而提高隔热效果，又能在生产过程中降低能耗、提高生产效率，从而更适合工业化生产。本发明同时公开了一种透明隔热漆膜。

Description

一种紫外线和电子束固化隔热涂料

技术领域

本发明属于隔热涂料领域，具体涉及一种紫外线和电子束(UV/EB)固化纳米透明隔热涂料及其制备方法。

背景技术

随着国民经济和现代科学技术的发展，节能和环保受到了人们越来越多的关注。普通玻璃虽然透明性好，但是对红外线的隔绝不够，给许多需要隔绝热辐射的场合带来巨大的能量损失。为节约能源，人们采取了使用金属镀膜热反射玻璃和各种热反射贴膜等产品，用以反射部分太阳光中的能量，从而达到隔热降温的目的。但是这些产品有的隔热效果不佳；有的透光率较低；有的则需要昂贵的设备，工艺条件的控制也很复杂，不利于向市场大面积推广。因此，市场急需一种性价比高的透明隔热涂料来解决这一关键问题。

现有技术中的透明隔热涂料，一般都是用隔热纳米材料与不同的高分子成膜剂(例如水性聚氨酯、水性聚丙烯酸酯、聚硅氧烷树脂等高温固化型树脂体系)进行物理共混的方式制备而成。这些共混体系存在纳米粒子分散性差、稳定性差以及极易团聚的问题，导致涂料的隔热效果差，且水基涂料的成膜性及附着力差，聚硅烷树脂耐酸碱性差，而且这些透明隔热涂料均是热固型的(固化温度在150℃-220℃之间)，在使用过程中能耗高，不适合工业化大生产。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供一种隔热效果好的紫外线和电子束固化纳米透明隔热涂料。

本发明的隔热涂料包括基料、涂料助剂、活性稀释剂及光引发剂，其中所述基料具有以无机纳米隔热粉体为核、以高分子功能树脂为壳的核壳结构。

在本发明的实施方式中，所述基料的核壳结构是由无机纳米隔热粉体与高分子树脂通过原位缩合的方式合成的。

在本发明的实施方式中，所述纳米隔热粉体选自纳米氧化钒锡(ATO)、纳米氧化铟锡(ITO)、纳米二氧化钛(TiO₂)、纳米二氧化硅(SiO₂)、纳米氧化锌(AZO)、纳米三氧化铝(Al₂O₃)和纳米陶瓷。优选地，所述纳米隔热粉体的粒径范围为10nm至80nm。

在本发明的实施方式中，所述高分子功能树脂选自聚丙烯酸酯、聚硅氧烷丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯、有机硅改性聚酯丙烯酸酯和有机硅改性聚丙烯酸酯。

在本发明的实施方式中，所述隔热涂料所含的各组分的重量百分数如下：

基料            60％-85％；

涂料助剂        1％-15％；

活性稀释剂      20％-55％；

光引发剂        1％-15％。

在本发明的优选实施方式中，所述纳米隔热粉体占所述基料总重量的2％-20％。

在本发明的实施方式中，所述涂料助剂选自流平剂、消泡剂、促进剂和增塑剂，其中所述流平剂为聚硅烷、聚丙烯酸酯、硅氟共聚物或丙烯酸酯共聚物；所述消泡剂为聚硅氧烷化合物、氟改性聚硅氧烷化合物或矿物油；所述促进剂为有机硅树脂或聚丙烯酸酯树脂；所述增塑剂为丙烯酸酯单体。

在本发明的实施方式中，所述活性稀释剂选自：己二醇二丙烯酸酯(HDDA)；三聚丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)；新戊二醇二丙烯酸酯(NPGDA)；乙氧基乙氧基丙烯酸酯(EOEOEA)；丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯(PO-NPGDA)；二乙二醇二丙烯酸酯(DEGDA)；二丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA)；季戊四醇三丙烯酸酯(PET3A)；双季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)；丙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(PO3TMPTA)；乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(EO3TMPTA)，邻苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯(PDDA)；乙烯基比喏烷酮(NVP)以上产品制造商：江苏利田科技有限公司；美国氰特公司等，其功能是在调整涂料粘度的同时参与紫外线和电子束固化以调整漆膜的交联密度。上述作为增塑剂的丙烯酸酯单体亦可用作稀释剂。

所述光引发剂是固化剂，其可以为用于紫外线固化的任何引发剂，例如商品名为：1-羟基环己基苯甲酮(184)、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(1173)、二苯甲酮(BP)、安息香双甲醚(BDK，651)、500、1000、2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷(TPO)、2-苯基苄基-2-二甲基氨-4′-吗啉代丙基苯基酮(369)、二(2，4，6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦(819)和2-羟基-2-甲基-1-[4-(叔丁基)苯基]-1-丙酮(185)等。以上商品制造商：常州华钛化学；北京英力科技；汽巴精化等。

在本发明的其他实施方式中，所述隔热涂料还可包括助引发剂，例如胺增感剂或其它加速固化的增感剂。

在本发明的优选实施方式中，所述基料是高分子功能树脂与纳米氧化铟锡(ITO)和纳米氧化锌在硅烷偶联剂处理后经过原位缩合方式制备的，其组分及各组分的重量比如下：

高分子功能树脂        55％-85％；

纳米氧化铟锡          1-25％；

纳米氧化锌            1-25％。

本发明还提供一种漆膜，所述漆膜是由上述透明隔热涂料涂布于玻璃表面，经流平、紫外线和电子束固化得到，其中紫外线和电子束固化中UV的能量范围在680-1200mj/cm²，其中玻璃输送速度为30m/min。

本发明纳米透明隔热涂料采用的基料，既可以用化学键的方式将无机纳米粒子包覆在高分子树脂中，从而提高纳米材料在涂料中的分散性、稳定性，进而提高隔热效果，又能在生产过程中降低能耗、提高生产效率，从而更适合工业化生产。

具体实施方式

以下通过实施例和实验数据进一步详细描述本发明的特点及其优点。

本发明提供的隔热涂料包括基料、涂料助剂、活性稀释剂及光引发剂，其中所述基料具有以无机纳米隔热粉体为核、以高分子功能树脂为壳的核壳结构。所述基料的核壳结构是由无机纳米隔热粉体与高分子树脂通过原位缩合的方式合成的。

实施例一

1.基料的组成及其制备方法

在此实施例中，所述基料是由聚硅烷丙烯酸酯与纳米氧化铟锡(ITO)和纳米氧化锌在硅烷偶联剂的作用下经原位缩合方式制备而成，所使用的反应物及其重量如下表1所示：

表1

反应物	重量(g)
		聚硅烷丙烯酸酯	55-85％
纳米氧化铟锡	2-8％
		纳米氧化锌	2-8
硅烷偶联剂	适量

制备方法如下：称取粒径为30nm的纳米氧化铟锡(ITO)6G和粒径为50nm的纳米氧化锌6G(注：纳米氧化铟锡(ITO)和纳米氧化锌用硅氮烷处理后放置24h)置于内装有100ml甲苯或二甲苯及配备有搅拌器、温度计、回流装置、分液漏斗的四口瓶中，称取硅烷偶联剂(丙烯酰氧基三甲氧基硅烷)20ml置于分液漏斗中，滴加完后，在105℃-120℃和氮气保护下反应2-4h，然后干燥、研磨制得硅烷改性的纳米ITO/纳米氧化锌。称取6G硅烷的纳米ITO/纳米ZnO和95G聚硅烷丙烯酸酯、C₂H₅OH(100ml)置于配备有搅拌器、温控、回流装置的四口瓶中，将20ml 0.5N的酸性溶液于常温搅拌下四口瓶中滴入，然后于80℃下回流反应4h，再加入缩合催化剂(例如，有机锡)于85℃-90℃下缩聚2-4h，同时蒸出部分C₂H₅OH约(50ml)，然后于90℃-100℃下保温2h，最后再旋转蒸发出去残留的C₂H₅OH，即得具有核/壳结构的基料。

2.隔热涂料的制备

按下表2的组分及重量配制本发明的隔热涂料，所使用的配制方法可以为任何本领域已知的方法，例如置于带高速分散的容器内充分搅拌。

本实例中，提供如下三种紫外线和电子束固化纳米隔热涂料的具体组成配方(表2)：

表2

在本实施例中，所使用的流平剂为聚硅烷；所使用的消泡剂为聚硅氧烷化合物；所使用的增塑剂为丙烯酸酯单体。

试验例1.由本发明的隔热涂料涂布的漆膜隔热效果的检测

将涂布有隔热涂料的玻璃与普通白玻放入具有相同热源的恒温检测箱内进行隔热效果测试，隔热涂料的玻璃与普通白玻的实际温差在7℃-15℃之间，可见本发明的隔热涂料的隔热效果非常明显。

试验例2.由本发明的隔热涂料涂布的漆膜的技术指标检测

按照本领域常规的检测方法，检测由本发明的隔热涂料涂布的漆膜的各项参数。检测结果如下表所示，可见本发明的隔热涂料符合国家标准，且具有非常优越的性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种隔热涂料，其包括基料、涂料助剂、活性稀释剂及光引发剂，其中所述基料具有以无机纳米隔热粉体为核、以高分子功能树脂为壳的核壳结构。

2.权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，所述基料的核壳结构是由无机纳米隔热粉体与高分子树脂通过原位缩合的方式合成的。

3.权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，所述纳米隔热粉体选自纳米氧化钒锡、纳米氧化铟锡、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化锌、纳米三氧化铝和纳米陶瓷。

4.权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，所述纳米隔热粉体的粒径范围为10nm至80nm。

5.权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，所述高分子功能树脂选自聚丙烯酸酯、聚硅氧烷丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、有机硅改性聚氨酯丙烯酸酯、有机硅改性聚酯丙烯酸酯和有机硅改性聚丙烯酸酯。

6.权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，所述纳米隔热粉体占所述基料总重量的2％-20％。

7.权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，所述基料是高分子功能树脂与纳米氧化铟锡和纳米氧化锌在硅烷偶联剂处理后经过原位缩合方式制备的，其组分及各组分的重量比如下：

高分子功能树脂            55％-85％；

纳米氧化铟锡              1-25％；

纳米氧化锌                1-25％。

8.权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，所述隔热涂料所含的各组分的重量百分数如下：

基料                      60％-85％；

涂料助剂                  1％-15％；

活性稀释剂        20％-55％；

光引发剂          1％-15％。

9.权利要求7所述的隔热涂料，其特征在于，所述涂料助剂选自流平剂、消泡剂、促进剂和增塑剂。

10.一种透明隔热漆膜，其特征在于，所述漆膜是由权利要求1所述的透明隔热涂料涂布于玻璃表面，经流平、紫外线和电子束固化得到的。