CN102876197B

CN102876197B - 一种隔热自清洁玻璃涂料

Info

Publication number: CN102876197B
Application number: CN201210229882.XA
Authority: CN
Inventors: 段学臣; 周志超; 肖桂英
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2012-07-04
Filing date: 2012-07-04
Publication date: 2015-05-20
Anticipated expiration: 2032-07-04
Also published as: CN102876197A

Abstract

本发明公开了一种具有隔热自清洁功能的玻璃涂料，主要由成膜树脂、纳米掺锑二氧化锡（ATO）粉体、纳米TiO₂粉体、分散剂、成膜助剂等组分组成。本发明的涂料应用于玻璃后，可赋予玻璃隔热和自清洁双重功效。既能起到节能的作用，又可减少人工擦拭。而且涂料的制备简单易行，成本低廉，适合工业化的生产。

Description

一种隔热自清洁玻璃涂料

技术领域

本发明涉及一种用于玻璃的隔热自清洁涂料。

背景技术

随着社会的发展和生产力的提高，人们对能源的需求越来越大，由于能源的大量释放引起的各种环境问题，如温室效应，酸雨等也日益受到全社会的关注。在许多国家，空调风扇等制冷设备耗能量占全年总能耗的20%以上，建筑能耗约占全世界能耗的30%-40%。因此，人们对建筑节能和环保方面提出了更高的要求。

由于采暖和空调能耗的40%-50%是由门窗的传热引起的，而现代建筑和汽车广泛使用大面积玻璃窗和玻璃幕墙，因此具有热反射性能的玻璃表面涂料在建筑物和汽车的节能方面具有广泛的用途和前景。将隔热涂料应用于高楼大厦的建筑玻璃，透明顶棚以及汽车玻璃等场合，人们则提出了更高的要求，该涂料不仅需要有良好的隔热性能，还必须保证室内采光度不受影响。又考虑到高楼大厦外围玻璃清洗困难，需要耗费大量人工费等，人们又希望该涂料具有自动清洁玻璃，去除玻璃污渍的功能。

目前，关于隔热透明涂料或是自清洁涂料的制备已经比较成熟。常用的隔热涂料如锑掺杂氧化锡（ATO)、氟掺杂氧化锡（FTO)、锡掺杂氧化铟（ITO)、铝掺杂氧化锌（AZO)等，常用的自清洁涂料如TiO₂、SiO₂等。但同时具备隔热和自清洁性质的涂料却少有报道。

发明内容

针对现有应用要求中对玻璃薄膜提出的隔热和自清洁双重性能，本发明的目的是提供一种制备工艺简单，生产周期较短，隔热性能良好，透光性能良好复合玻璃薄膜。该薄膜同时具备隔热自清洁双重功效。

但是，发明人发现，要同时具备隔热和自清洁双重功能的涂料，仍存在一些技术难题需要解决。即应选择何种隔热涂料，何种自清洁涂料，如何有效的组合，各成分如何配比，仍是发明人需要解决的重要问题。另外，发明人在研究中还发现将隔热和自清洁的涂料原料两者组合过程中，经常会产生分散不均的状况，因此，选择合适的分散剂也成为困扰发明人的一个重要问题。

经过多次的反复试验及尝试，发明人发现以下配比的原料制成的玻璃涂料可以成功的实现隔热自清洁功能，所述涂料是由包含以下组分和配比的原料混合而成：

45-66%成膜物质

34-56%纳米ATO-TiO₂复合浆料

0.1%-1%的流平剂

0.25%-2%的分散剂

0.5%-1%的增稠剂

以上百分比均为质量百分比。

进一步，所述的成膜物质为双酚A型环氧树脂、水性聚氨酯、丙烯酸树脂的一种或多种。

进一步所述的纳米ATO-TiO₂复合浆料以重量份数计，该浆料由5~15份纳米ATO粉体，70~90份去离子水水，2.5~10份纳米二氧化钛粉体和占粉体重量2~15%的浆料分散剂组成。

进一步，上述的浆料分散剂为十二烷基苯磺酸钠、六偏磷酸纳、多聚磷酸纳及硅烷偶联剂的一种或多种。

进一步，上述的纳米ATO-TiO₂复合浆料所含纳米ATO粉体的平均粒径在100nm以下。

进一步，上述的纳米ATO-TiO₂复合浆料所含TiO₂粉体为锐钛矿型，且平均粒径在15-25nm。

进一步，上述浆料的体系pH值为6.0~10.0。

再进一步，上述纳米ATO-TiO₂复合浆料的制备过程如下：将纳米ATO粉体，二氧化钛粉体，蒸馏水和分散剂进行研磨分散，然后调节体系pH=6.0~10.0，在超声波作用下进一步分散，最后通过剪切乳化搅拌机均匀分散，制得纳米ATO-TiO₂复合浆料，以重量份数计，蒸馏水为75~90，纳米ATO粉体为5~15份，二氧化钛粉体为2.5~10份，分散剂占粉体总质量的2~15%。

再进一步，所述增稠剂为甲基纤维素。

进一步，所述的流平剂为聚醚有机硅氧烷流平剂、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺的一种或多种。

进一步，所述的分散剂可以选自深圳双成贸易公司FT-206，或其它可对涂料起到辅助分散作用的分散剂。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明通过采用纳米ATO-TiO₂复合浆料，及本发明的各成分有效组合从而使得本发明涂料，分散性好，可以顺利成膜，且具有优异的隔热性和自清洁功能。

2、本发明提供的隔热自清洁玻璃涂料，成本低廉，工艺简单，应用广泛，易于实现工业化生产。

3、将本发明提供的隔热自清洁玻璃涂料涂覆到玻璃上后，能阻隔红外光，但并不影响可见光的透过，玻璃具有的自清洁功能可以使玻璃不需要人工擦拭就能在长时间内保持光洁干净。

附图说明

图1是本发明实施例1、2、3制备的透明隔热自清洁玻片与空白玻片的隔热效果对比图。

图2是本发明实施例1、2、3制备的隔热自清洁玻片以及空白玻片对甲基橙溶液的降解图，用以表征玻片的自清洁性能。

图3是本发明实施例1、2、3制备的隔热自清洁玻片以及空白玻片对可见光及近红外光的透过率曲线。

具体实施方式

下面结合具体实例对本发明做进一步描述。

本发明制备隔热自清洁玻璃涂料时，采用纳米ATO粉体和纳米TiO₂粉体作为主要的颜料。

实施例1

称取1.5g多聚磷酸钠加入到80ml蒸馏水中，迅速搅拌的同时加入10gATO粉体，5g TiO₂粉体。并调节体系pH=8.搅拌均匀后超声分散15min，再在FJ200高速匀质分散机上搅拌4h。得到ATO-TiO₂复合浆料，浆料分散稳定性良好，经过长时间的放置，也并未发生明显沉降。称取110g水性聚氨酯（PUD-350，上海思盛），将其与ATO-TiO₂复合浆料混合均匀，依次加入1.5g分散剂（深圳双成贸易公司，FT-206）、0.8g聚丙烯酸钠以及1.0g甲基纤维素，再在高速匀质分散机上搅拌2h得到涂料，再将涂料以浸渍-提拉的方式涂覆到玻璃上，得到均匀涂覆，膜质均匀的隔热自清洁玻璃薄膜。

实施例2

称取2.5g六偏磷酸钠加入到100ml蒸馏水中，迅速搅拌同时加入15g纳米ATO粉体，10g TiO₂粉体。调节pH=6后超声分散15min，再通过剪切乳化搅拌机搅拌4h。得到ATO-TiO₂复合浆料，浆料分散稳定性良好，经过长时间的放置，也并未发生明显沉降。称取150g水性聚氨酯（PUD-350，上海思盛），将其与ATO-TiO₂复合浆料混合均与，依次加入2.5g分散剂（FT-206）、1.4g聚醚有机硅氧烷流平剂（深圳双成贸易公司FL-3）和1.6g甲基纤维素，再高速分散2h得到涂料，再将涂料以悬涂得方式涂覆到玻璃上，得到均匀涂覆，膜质均匀的隔热自清洁玻璃薄膜。

实施例3

称取12g纳米ATO粉体、5g TiO₂粉体以及1.5g十二烷基苯磺酸钠。将其加入到90ml蒸馏水中，搅拌均匀后调节体系pH=8，再高速搅拌4~5h，最后超声分散15min。得到ATO-TiO₂复合浆料，浆料分散稳定性良好，经过长时间的放置，也并未发生明显沉降。称取200g双酚-A型环氧树脂（EP 01661-310），将之与复合浆液混合均与，依次加入2.0g类分散剂（FT-206）、1.5g聚醚有机硅氧烷流平剂（FL-3）和1.8g甲基纤维素，再高速搅拌2h得到涂料，以浸渍-提拉的方式涂覆到玻璃上，得到均匀涂覆，膜质均匀的隔热自清洁玻璃薄膜。

图1是本发明实施例1、2、3制备的透明隔热自清洁玻片与空白玻片的隔热效果对比图。其中，前60min为光照下，隔热体系内部的升温曲线，后60min为光照停止后，隔热体系内部的降温曲线。以实施例1说明，相比空白玻片，在光照下，放置隔热自清洁玻片的隔热体系内部升温速度明显缓慢。光照停止后，隔热自清洁玻片体系内部温度也较空白玻片低，明显起到了隔热的效果。实施例2、3也具有类似效果。

图2是本发明实施例1、2、3制备的隔热自清洁玻片对甲基橙溶液的降解图。以实施例1说明，涂覆隔热自清洁涂料后，玻片对甲基橙溶液具有良好的降解能力。经过两个半小时的光照后，玻片对甲基橙溶液的降解率到达了90%。实施例2、3也具有类似效果。

图3是本发明实施例1、2、3制备的隔热自清洁玻片以及空白玻片对可见光及近红外光的透过率曲线。以实施例1说明，涂覆隔热自清洁涂料后，玻片对可见光透过率并无太大影响，但对红外光能起到明显的阻隔作用。实施例2、3也具有类似效果。

采用上述配方制备的隔热自清洁玻璃，不仅隔热性能好，自清洁能力强。而且制备过程简单易行，成本低廉，达到了本发明的目的。

上述实例只是对本发明的举例说明，本发明也可通过其他方式加以实现或改进，但所有这些实现或改进都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种具有隔热自清洁功能的玻璃涂料，其特征在于，所述涂料是由包含以下组分和配比的原料混合而成：

A.45-66％成膜物质

B.34-56％纳米ATO-TiO₂复合浆料

C.0.1％-1％的流平剂

D.0.25％-2％的分散剂

E.0.5％-1％的增稠剂

以上百分比均为质量百分比；各组分含量之和为100％；

所述的成膜物质为双酚A型环氧树脂、水性聚氨酯、有机硅树脂、丙烯酸树脂的一种或多种；

所述的纳米ATO-TiO₂复合浆料，以重量份数计，该浆料由5～15份纳米ATO粉体，70～90份去离子水，2.5～10份纳米二氧化钛粉体和占粉体重量2～15％的浆料分散剂组成；

所述的浆料分散剂为六偏磷酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、PEG2000、多聚磷酸纳及硅烷偶联剂的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的玻璃涂料，其特征在于所述增稠剂为甲基纤维素、羟乙基纤维素的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的玻璃涂料，其特征在于所述流平剂为聚醚有机硅氧烷流平剂、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的玻璃涂料，其特征在于所述的纳米ATO-TiO₂复合浆料中所述的TiO₂粉体为锐钛矿型，且平均粒径在15～25nm。

5.根据权利要求1所述的玻璃涂料，其特征在于所述的纳米ATO-TiO₂复合浆料的体系pH值为6.0～10.0。

6.权利要求1-5任一项所述的玻璃涂料，其特征在于，所述的纳米ATO-TiO₂复合浆料，其制备过程如下：将纳米ATO粉体，二氧化钛粉体，去离子水和分散剂进行研磨分散，然后调节体系pH＝6.0～10.0，在超声波作用下进一步分散，最后通过剪切乳化搅拌机均匀分散，制得纳米ATO-TiO₂复合浆料，以重量份数计，去离子水为70～90，纳米ATO粉体为5～15份，纳米二氧化钛粉体为2.5～10份，浆料分散剂占粉体总质量的2～15％。