CN102952463B

CN102952463B - 一种室温固化双组份水性聚氨酯透明隔热涂料及其制备

Info

Publication number: CN102952463B
Application number: CN201210424264.0A
Authority: CN
Inventors: 段学臣; 肖桂英; 周志超
Original assignee: Changsha Xiangna Technology Development Co ltd
Current assignee: Changsha Xiangna Technology Development Co ltd
Priority date: 2012-10-30
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2032-10-30
Also published as: CN102952463A

Abstract

本发明提供一种室温固化双组份水性聚氨酯透明隔热涂料。本发明以水性ITO浆料和水性聚氨酯分散体为A组份，水性聚异氰酸酯固化剂为B组份，纳米ITO为透明隔热材料，添加其他助剂制备室温固化双组份水性聚氨酯透明隔热涂料。该涂料成本低廉，制备工艺简单，产品质量稳定，涂层不需高温热处理室温下即可自然固化，透明隔热效果优异，附着力好，硬度高，耐水耐碱性好且无毒环保，可广泛应用于汽车玻璃和民用建筑玻璃。

Description

一种室温固化双组份水性聚氨酯透明隔热涂料及其制备

技术领域

本发明涉及一种涂料，特别涉及一种用于玻璃表面具有隔热保温功能的纳米透明隔热涂料及其制备。

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。节能降耗、提高经济效益是科学研究和技术开发的基本目标之一，涂料技术也不例外。因此，开发隔热保温涂料，尤其是与人类生活密切相关的建筑隔热涂料具有较大的现实意义。在许多国家的能源消耗中，建筑能耗大约占全国能源消耗的30%-40%，而通过玻璃门窗消耗的能源则占了建筑能耗的50%以上。可以预知，透明隔热涂料因经济、使用方便和隔热效果好等优点而发展前景光明。

目前的“LOW-E”镀膜隔热玻璃采用磁控真空溅射法或高温热解沉积法生产，该玻璃生产线设备及投资成本巨大，无法大量生产使用。在涂料中添加具有透明隔热性能的材料可制成同时具有可见光透过率高和红外线反射率高的透明隔热涂料。这种涂料制备工艺简便经济，因此具有很大的应用潜力。目前在该种类涂料已申请的专利中，有油性涂料和水性涂料两种。油性涂料采用有机溶剂，VOC挥发高，不利于环保；而水性涂料一般都存在隔热效果一般、产品质量不稳定、附着力低、硬度低和耐水性差等缺点。此外，涂料涂布后一般都需经高温热处理固化成膜，大大限制了其应用范围及产业化。

因此，现有技术有待于完善和发展。

发明内容

本发明的目的在于解决制备条件苛刻，热处理工艺复杂等缺陷，提供一种透明隔热效果优异，附着力高，硬度高，易储存的室温固化双组份水性聚氨酯涂料，同时本发明还提供这种涂料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种室温固化双组份水性聚氨酯透明隔热涂料，由A组份、B组份按以下质量百分比配比：

A组份：B组份=3～20:1；所述的涂料的体系pH值是2～5；

所述A组份包括水性ITO浆料和羟基水性聚氨酯成膜物质两种主成分，

其中水性ITO浆料占两种主成分总重量的20～40%，

羟基水性聚氨酯成膜物质占两种主成分总重量的60～80%，

还添加有消泡剂、流平剂和增稠剂，它们分别占两种主成分重量的0.1～1.5%；

所述的水性ITO浆料中，以重量百分比计：纳米锡掺杂氧化铟(ITO)粉体1～15%，分散剂0.1～2%，余量为去离子水；

所述的室温固化双组份水性聚氨酯透明隔热涂料，其中，所述B组份按重量百分比为：水性聚异氰酸酯固化剂30～50%，去离子水50～70%；

所述的分散剂是十六烷基三甲基溴化铵，聚乙烯吡咯烷酮，聚乙二醇-1000，聚乙二醇-1200，聚乙二醇-1500和聚乙二醇-2000的一种或多种。

所述的室温固化双组份水性聚氨酯透明隔热涂料，其中，所述的消泡剂是有机硅消泡剂。

所述的室温固化双组份水性聚氨酯透明隔热涂料，其中，所述的流平剂是聚醚有机硅氧烷流平剂。

所述的室温固化双组份水性聚氨酯透明隔热涂料，其中，所述的增稠剂是聚氨酯增稠剂。

所述的室温固化双组份水性聚氨酯透明隔热涂料的制备步骤为：

1）制备水性ITO浆料：按各组分配比将纳米ITO粉体、分散剂和去离子水混合，调节体系pH，先超声分散5～15min，再高速均质分散20～30min制得水性ITO浆料；

2）制备涂料A组份：按各组分配比将水性ITO浆料、水性聚氨酯、消泡剂、流平剂和增稠剂混合，先高速搅拌分散20～30min，然后超声分散10～30min制得涂料A组分；

3）制备涂料B组份：按各组分配比将水性聚异氰酸酯固化剂和去离子水混合，充分搅拌均匀制得涂料B组份；

4）制备涂料及涂层：将分散均匀的A组份和B组份混合，充分搅拌均匀；采用包括旋涂、喷涂、浸渍-提拉或流延的方式制备ITO透明隔热薄膜。

步骤4）所述的浸渍-提拉过程具体如下：

清洗玻璃片，干燥，储存备用；选用HWTL0.01型垂直提拉机，将洁净玻璃片平稳放入双组份涂料中，以2～10mm/min匀速提拉，原位静置后取出镀有ITO薄膜的玻璃片；将镀有ITO薄膜的玻璃片置于培养皿中，静置于空气中自然固化，得到平整致密的ITO透明隔热薄膜。

本发明的优点在于：

本发明提供的室温固化双组份水性聚氨酯透明隔热涂料通过采用纳米水性ITO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，且具有优异的透明隔热性能。

本发明提供的室温固化双组份水性聚氨酯透明隔热涂料涂布后涂层在室温下即可自然固化，不需高温热处理，简化了镀膜工艺，大大拓宽了其应用范围。

本发明提供的室温固化双组份水性聚氨酯透明隔热涂料以水为溶剂，VOC含量极低，使用上安全、环保，对生态不会引起破坏，属于绿色环保产品。

本发明提供的室温固化双组份水性聚氨酯透明隔热涂料成本低廉，制备工艺简单，应用广泛，易于实现工业化生产。

附图说明

图1是本发明的室温固化双组份水性聚氨酯透明隔热涂料的隔热保温性能测试曲线图。

图2是本发明的室温固化双组份水性聚氨酯透明隔热涂料的可见光透过率曲线图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。当然，本领域技术人员可能根据下述描述方案，提出相应修改或变化，这些修改或变化均应包含在本发明的包含范围之内。

实施例1

称取1g纳米ITO粉体、0.1g聚乙二醇-1000加入50g去离子水中，调节体系pH=2，超声处理10min，再高速均质分散30min，得到水性ITO浆料。称取100g水性聚氨酯（PUD-350，上海思盛），将其与水性ITO浆料混合均匀，依次加入0.5g消泡剂K-610、1g流平剂FL-3及0.5g增稠剂K-800，高速搅拌分散30min得到涂料的A组份；称取10g水性聚异氰酸酯固化剂和20g去离子水搅拌均匀，即得涂料的B组份；将B组份缓慢添加至A组份中，搅拌3～5min至涂料均匀即可，粘度为3mPa·s。

实施例2

称取2g纳米ITO粉体、0.5g聚乙二醇-1200加入50g去离子水中，调节体系pH=3，超声处理10min，,高速均质分散30min，得到水性ITO浆料。称取150g水性聚氨酯（PUD-350，上海思盛），将其与水性ITO浆料混合均匀，依次加入1g消泡剂K-610、1.5g流平剂FL-3及0.8g增稠剂K-800，高速搅拌分散30min得到涂料的A组份；称取20g水性聚异氰酸酯固化剂和30g去离子水搅拌均匀，即得涂料的B组份；将B组份缓慢添加至A组份中，搅拌3～5min至涂料均匀即可，粘度为3mPa·s。

实施例3

称取4g纳米ITO粉体、0.8g聚乙烯吡咯烷酮加入50g去离子水中，调节体系pH=4，超声处理15min，高速均质分散30min，得到水性ITO浆料。称取150g水性聚氨酯（PUD-350，上海思盛），将其与水性ITO浆料混合均匀，依次加入1.5g消泡剂K-610、2g流平剂FL-3及0.8g增稠剂K-800，搅拌分散30min得到涂料的A组份；称取30g水性聚异氰酸酯固化剂和30g去离子水搅拌均匀，即得涂料的B组份；将B组份缓慢添加至A组份中，搅拌3～5min至涂料均匀即可，粘度为5mPa·s。

实施例4

称取7g纳米ITO粉体、1g十六烷基三甲基溴化铵加入50g去离子水中，调节体系pH=3，超声处理15min，,高速均质分散30min，得到水性ITO浆料。称取100g水性聚氨酯（PUD-350，上海思盛），将其与水性ITO浆料混合均匀，依次加入2g消泡剂K-610、2g流平剂FL-3及1g增稠剂K-800，搅拌分散30min得到涂料的A组份；称取10g水性聚异氰酸酯固化剂和15g去离子水搅拌均匀，即得涂料的B组份；将B组份缓慢添加至A组份中，搅拌3～5min至涂料均匀即可，粘度为5mPa·s。

将本发明实施例1、2、3、4配制的涂料采用浸渍-提拉方式涂布于玻璃片上，室温25℃自然固化24小时后得到膜厚为10μm的透明隔热玻璃，附着力达0级，铅笔硬度为3H；与未涂布涂料的空白玻片对比，进行透明隔热性能测试。隔热测试热源为1000W碘钨灯，置于样品正上方30cm处，加热升温60min，记录同步升温数据，如图1所示。相比空白玻片，在光照下，放置隔热玻璃片的隔热体系内部升温速度明显缓慢，在60min时实施例4与空白玻片温差达4℃，展现出良好的隔热温效果。图2为隔热玻璃在可见光区的透过率曲线图，以空白玻片（透过率100%）为参比，由图可知，透明隔热玻璃在可见光区的透过率达80%以上。

本发明合成的涂料为水性涂料，对人体和环境没有危害，属于绿色环保产品；将本发明的涂料涂布于玻璃上，在不影响透光性的同时还具有优异的隔热性能；且本发明成本低廉，制备方法简单，施工方便，达到了本发明的目的。

Claims

1.一种室温固化双组份水性聚氨酯透明隔热涂料，由A、B组份组成，其特征在于：

其中水性ITO浆料占两种主成分总重量的20～40％，

羟基水性聚氨酯成膜物质占两种主成分总重量的60～80％，

还添加有消泡剂、流平剂和增稠剂，它们分别占两种主成分重量的0.1～1.5％；

所述的水性ITO浆料中，以重量百分比计：

纳米ITO粉体 1～15％

分散剂 0.1～2％；

余量为去离子水；

所述B组份中含有30～50％重量的水性聚异氰酸酯固化剂和50～70％重量的去离子水；

A组份与B组份重量比为3～20:1；所述涂料的体系pH值是2～5；所述的分散剂是十六烷基三甲基溴化铵，聚乙烯吡咯烷酮，聚乙二醇-1000，聚乙二醇-1200，聚乙二醇-1500和聚乙二醇-2000的一种或多种；所述的室温固化双组份水性聚氨酯透明隔热涂料的制备方法包括如下步骤：

1)将纳米ITO粉体、分散剂和去离子水混合，调节体系pH，超声分散后再高速均质分散制得水性ITO浆料；

2)将A组份的各组分混合，通过高速均质分散和超声分散混合均匀；将B组份的各组分混合，充分搅拌混合均匀；

3)在A组份中添加B组份，采用包括旋涂、喷涂、浸渍-提拉或流延的方式镀膜，涂层室温自然固化后即可。

2.根据权利要求1所述的室温固化双组份水性聚氨酯透明隔热涂料，其特征在于，所述的消泡剂是有机硅消泡剂。

3.根据权利要求1所述的室温固化双组份水性聚氨酯透明隔热涂料，其特征在于，所述的流平剂是聚醚有机硅氧烷流平剂。

4.根据权利要求1所述的室温固化双组份水性聚氨酯透明隔热涂料，其特征在于，所述的增稠剂是聚氨酯增稠剂。