CN102936432A - 一种红外线遮蔽组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种红外线遮蔽组合物及其制备方法和应用。红外线遮蔽组合物，其是在红外线遮蔽粉末表面包覆一层硅质膜层，包覆过程是通过以重量份计的以下原料反应完成：红外线遮蔽粉末80-120份，蒸馏水150-250份，氨基类硅烷偶联剂1-5份。本发明的红外线遮蔽组合物可用于分散液或隔热涂料。本发明的红外线遮蔽组合物不仅具有常规红外线遮蔽材料的透明度及性能，且具有红外线遮蔽的范围更宽，隔热性能更佳等优点，将本发明的红外线遮蔽组合物应用于制备分散液和含有红外线遮蔽组合物的隔热涂料，能起到改善涂料的隔热性能和透明度的作用。

Description

一种红外线遮蔽组合物及其制备方法和应用

 

技术领域

本发明涉及一种遮蔽材料，具体涉及一种红外线遮蔽组合物及其制备方法和应用。

 

背景技术

780-2100nm的近红外线被称为热光线，这部分热光线是引起室内温度上升的主要原因，这部分光能通过建筑物的玻璃窗、车辆窗、冷冻柜的窗等进入到建筑物、车辆、冷冻柜等内部，引起内部的温度上升，所以要使上升的温度回到适宜的状态，就需要通过降温来解决，比如，夏天对于建筑物内部或者车辆内部的高温通常通过空调来达到降温的目的，而这种方式要耗费大量的电能。为了减轻室内温度上升，达到节能环保的目的，近年来，遮蔽材料成为了人们关注的焦点。

红外线遮蔽材料作为一种良好的遮光材料被广泛应用于交通工具的窗户玻璃、建筑用窗户玻璃、医疗器械视窗玻璃、展示柜玻璃、一般包装材料表面等。常规的红外线遮蔽材料一般为ITO或ATO，虽然其具有好的隔热效果，但是对900-1200nm波段的红外线遮蔽效果很差，而这部分波段在太阳光红外线波段中占的能量较多，对隔热性能指标影响较大。普通的ITO制备的透明膜，其分光透过率曲线（图4），900-1200nm波长范围的透过是呈线性降低的，没有显著地遮蔽效果。

 

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种红外线遮蔽组合物，其在保持了常规的红外线遮蔽材料及隔热涂料的透明性、红外线遮蔽性能基础上,对红外线遮蔽的范围更宽，其隔热性能更佳。

本发明的另一目的在于提供一种红外线遮蔽组合物的制备方法。

本发明的另一目的是将本发明的红外线遮蔽组合物应用在涂料分散液或透明隔热防紫外线涂料中。

本发明另一目的在于提供一种含有本发明所述的红外线遮蔽组合物的分散液。

本发明的另一目的在于提供一种含有本发明所述的红外线遮蔽组合物的透明隔热防紫外线涂料。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种红外线遮蔽组合物，其是在红外线遮蔽粉末表面包覆一层硅质膜层，包覆过程是通过以重量份计的以下原料反应完成：

红外线遮蔽粉末80-120份，

蒸馏水150-250份，

氨基类硅烷偶联剂1-5份。

氨基类硅烷偶联剂的硅氧键与红外线遮蔽粉末表面非常牢固的结合，能在在红外线遮蔽粉末表面形成非常稳定牢固的膜层，而氨基在1000-1100nm波长内有明显的吸收，因此可以得到在900-1200nm波长范围显著吸收效果的红外线遮蔽组合物。在红外线遮蔽粉末表面形成一层含有氨基的硅质膜层，不仅透明性良好，更具有隔热的效果。

优选的，本发明所采用的红外线遮蔽粉末选自ITO粉末、ATO粉末、氧化铟粉末中的一种或两种以上混合。

本发明优选的方案中，所述红外线遮蔽粉末的粒径在0.1μm以下。选用该粒径范围内的红外线遮蔽粉末透明性好，在形成图层时，可见光透过率高。

发明人研究发现如果硅质膜层太薄则包膜起到的效果不明显，若硅质膜层太厚则红外线遮蔽粉末自身的作用将会被减弱，在本发明一个优选的方案中，所述红外线遮蔽粉末表面包覆的硅质膜层的厚度为红外线遮蔽粉末粒径的0.01-50%。

优选的，本发明中所述氨基类硅烷偶联剂为3-氨基丙基三乙基硅烷、3-氨基丙基三甲基硅烷、氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基甲基三甲氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、苯胺基甲基三甲氨基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基二甲氧基硅烷中的一种。

一种红外线遮蔽组合物的制备方法，其步骤如下：按照上述配方中的用量将红外线遮蔽粉末、蒸馏水装于不锈钢容器，高速搅拌混合15-25分钟，混合均匀后在混合液中添加氨基类硅烷偶联剂，搅拌混合0.5-2小时，静置1天，去除上层清夜后，回收粉末真空干燥即可。

本发明所述的红外线遮蔽组合物用于制备含有红外线遮蔽组合物的分散液。

一种含有红外线遮蔽组合物的分散液，其是由以重量份计的以下组分经过砂磨机用陶瓷小球研磨10-20小时而成：

本发明所述的红外线遮蔽组合物 20-40份，

异丙醇60-80份，

分散剂5-8份。

本发明所述的红外线遮蔽组合物用于制备含有红外线遮蔽组合物的隔热涂料。

一种含有红外线遮蔽组合物的隔热涂料，其是由以重量份计的以下组分混合而成：

本发明所述的分散液 30-40份

溶剂 30-40份

紫外吸收剂2-6份

树脂 20-30份。

本发明中所采用的溶剂能溶解含有红外线遮蔽组合物的隔热涂料的所有原料，优选自乙醇、氯仿、丙酮、苯等有机溶剂中的一种。

本发明中所采用的紫外吸收剂为本领域常用的紫外吸收剂，优选自2-（2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基）苯并三氮唑、2，4-二羟基二苯甲酮、 2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、 2-（2’-羟基-3’，5’-二叔苯基）-5-氯化苯并三唑、单苯甲酸间苯二酚酯、4-苯甲酰氧基-2，2，6，6-四甲基哌啶中的一种或两种以上，其对紫外线的阻隔率达到99%以上。

上述含有红外线遮蔽组合物的隔热涂料中，所述的树脂选自聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS树脂、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、不饱和聚酯、纤维素树脂等树脂中的一种。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明的红外线遮蔽组合物不仅具有常规红外线遮蔽材料的透明度及性能，且具有红外线遮蔽的范围更宽，隔热性能更佳等优点，将本发明的红外线遮蔽组合物应用于制备分散液和含有红外线遮蔽组合物的隔热涂料，能起到改善涂料的隔热性能和透明度的作用。本发明的红外线遮蔽组合物及本发明的含有红外线遮蔽组合物的隔热涂料能广泛应用于窗户玻璃、建筑用窗户玻璃、医疗器械视窗玻璃、展示柜玻璃、一般包装材料中。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

 

附图说明

图1为实施例1、实施例2以及对照例1的分光透过率曲线图；

图2为实施例3和对照例2的分光透过率曲线图；

图3为实施例4和对照例3的分光透过率曲线图；

图4为对照例4的分光透过率曲线图。

 

具体实施方式

按照下述方法制备含有红外线遮蔽组合物的隔热涂料：

1）红外线遮蔽粉末、蒸馏水装于不锈钢容器，高速搅拌混合，混合液搅拌后添加硅烷偶联剂，搅拌混合，静置1天去除上层清夜，回收粉末真空干燥，得到包覆硅质膜层的红外线遮蔽组合物；

2）将上述红外线遮蔽组合物和异丙醇、分散剂按比例混合后，投入砂磨机用陶瓷小球研磨16小时，得到分散液；

3）将上述分散液中按比例加入溶剂、紫外线吸收剂、树脂，搅拌混合均匀后得到含有红外线遮蔽组合物的隔热涂料。

4）上述涂料用线棒涂布器在玻璃表面涂布约10um厚的湿膜，常温干燥，玻璃表面形成透明的硬质涂层，用分光光度计测定其分光透过率。

实施例1（A-1）

按照上述步骤进行，其中

步骤1）中红外线遮蔽粉末为ITO粉末，用量为100份；硅烷偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷，用量为2份；蒸馏水的用量为200份；反应后得到包覆硅质膜层的ITO粉末；

步骤2）中包覆硅质膜层的ITO粉末30份，异丙醇74份、分散剂6份，得到分散液；

步骤3）中分散液35份，溶剂选用乙醇，用量为36份，紫外线吸收剂选用2，4-二羟基二苯甲酮，用量为4份；树脂选用ABS树脂，用量为25份，得到含有红外线遮蔽组合物的隔热涂料。

实施例2（A-2）

按照实施例1的步骤，其中硅烷偶联剂选用氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷，其余条件与实施例1相同。

对照例1（B-1）

按照实施例1的步骤，其中硅烷偶联剂选用巯丙基三甲氧基硅烷，其余条件与实施例1相同。

其中图1为上述实施例1、实施例2、对照例1的分光透过滤图。

实施例3（A-3）

按照上述步骤进行，其中

步骤1）中红外线遮蔽粉末为ITO粉末，用量为80份；硅烷偶联剂为氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷，用量为1份；蒸馏水的用量为150份；反应后得到包覆硅质膜层的ITO粉末；

步骤2）中包覆硅质膜层的ITO粉末40份，异丙醇80份、分散剂8份，得到分散液；

步骤3）中分散液30份，溶剂选用乙醇，用量为30份，紫外线吸收剂选用2，4-二羟基二苯甲酮，用量为6份；树脂选用ABS树脂，用量为30份，得到含有红外线遮蔽组合物的隔热涂料。

对照例2（B-2）

按照实施例3的步骤，其中硅烷偶联剂选用氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷，其余条件与实施例3相同。

其中图2为上述实施例3、对照例2的分光透过滤图。

实施例4（A-4）

按照上述步骤进行，其中

步骤1）中红外线遮蔽粉末为ITO粉末，用量为120份；硅烷偶联剂为氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷，用量为5份；蒸馏水的用量为250份；反应后得到包覆硅质膜层的ITO粉末；

步骤2）中包覆硅质膜层的ITO粉末20份，异丙醇60份、分散剂5份，得到分散液；

步骤3）中分散液40份，溶剂选用乙醇，用量为40份，紫外线吸收剂选用2，4-二羟基二苯甲酮，用量为2份；树脂选用ABS树脂，用量为20份，得到含有红外线遮蔽组合物的隔热涂料。

对照例3（B-3）

按照实施例4的步骤，其中硅烷偶联剂选用氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷，其余条件与实施例4相同。

对照例4（C）

直接采用ITO粉末30份与异丙醇74份、分散剂6份混合制备分散液；然后用分散液35份，乙醇36份， 2，4-二羟基二苯甲酮4份， ABS树脂25份，混合后线棒涂布器在玻璃表面涂布约10um厚的湿膜，常温干燥，玻璃表面形成透明的硬质涂层，用分光光度计测定其分光透过率；结果见图4。

由图1~图3可知含有氨基硅质膜层的ITO（A-1~A-4）在1000~1100nm波长范围里有一个明显的吸收波峰，而含有非氨基硅质被膜的ITO(B1-B3、)在该区域则没有吸收波峰，从图4中可见未经过硅质被膜处理的ITO（C）在该波长区域也没有吸收波峰。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种红外线遮蔽组合物，其特征在于其是在红外线遮蔽粉末表面包覆一层硅质膜层，包覆过程是通过以重量份计的以下原料反应完成：

红外线遮蔽粉末80-120份，

蒸馏水150-250份，

氨基类硅烷偶联剂1-5份。

2.根据权利要求1所述的红外线遮蔽组合物，其特征在于：所述红外线遮蔽粉末为ITO粉末、ATO粉末、氧化铟粉末中的一种或两种以上混合。

3.根据权利要求1所述的红外线遮蔽组合物，其特征在于：所述红外线遮蔽粉末的粒径在0.1μm以下。

4.根据权利要求1所述的红外线遮蔽组合物，其特征在于：所述红外线遮蔽粉末表面包覆的硅质膜层的厚度为红外线遮蔽粉末粒径的0.01-50%。

5.根据权利要求1所述的红外线遮蔽组合物，其特征在于：氨基类硅烷偶联剂为3-氨基丙基三乙基硅烷、3-氨基丙基三甲基硅烷、氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基甲基三甲氧基硅烷、苯氨基甲基三乙氧基硅烷、苯胺基甲基三甲氨基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基二甲氧基硅烷中的一种。

6.一种红外线遮蔽组合物的制备方法，其步骤如下：按照权利要求1中的用量将红外线遮蔽粉末、蒸馏水装于不锈钢容器，高速搅拌混合15-25分钟，混合均匀后在混合液中添加氨基类硅烷偶联剂，搅拌混合0.5-2小时，静置1天，去除上层清夜后，回收粉末真空干燥即可。

7.权利要求1所述的红外线遮蔽组合物用于制备含有红外线遮蔽组合物的分散液。

8.一种含有红外线遮蔽组合物的分散液，其特征在于：其是由以重量份计的以下组分经过砂磨机用陶瓷小球研磨10-20小时而成：

权利要求1-5任一项所述的红外线遮蔽组合物 20-40份，

异丙醇60-80份，

分散剂5-8份。

9.权利要求1所述的红外线遮蔽组合物用于制备含有红外线遮蔽组合物的透明隔热防紫外线涂料。

10.一种含有红外线遮蔽组合物的隔热涂料，其特征在于：其是由以重量份计的以下组分混合而成：

权利要求7所述的分散液 30-40份

溶剂 30-40份

紫外吸收剂2-15份

树脂 20-30份。

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