CN103254753B - 气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料及其制备方法，所述气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料，包括组份及重量份含量如下：水性纳米聚氨酯分散体15-35份，水性纳米隔热浆料5-15份，水性流变助剂0.2-0.4份，小分子消泡剂0.2-0.4份，聚醚改性非离子润湿剂0.1-0.2份，苯并三氮唑类紫外光吸收剂0.1-0.2份，非离子型分散剂0.2-0.5份，缔合型增稠剂0.2-0.5份，水性气相缓蚀剂0.1-0.2份，玻璃涂料高效附着力改进剂0.1-0.5份，去离子水10-20份，水溶性抛射剂30-35份。本发明气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料，低味环保、安全隐患小，且满足气雾剂型涂料的要求，能耐高压且在气雾罐中的稳定性良好，喷涂后成膜过程中能够自干；以气雾罐的形式包装使用，施工方便、安全、清洁、节能。

Description

气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及水性纳米涂料技术领域，尤其涉及一种气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料及其制备方法。

背景技术

随着经济的高速发展，中国已经成为世界第二大能源消费国，近年来出现了能源短缺和环境污染等问题将制约经济的快速发展，节能环保在我国经济的可持续性发展变得越来越重要。

目前市场所用的隔绝热产品有一部分存在隔热效果不佳、透光率较低、施工设备昂贵、工艺复杂等缺陷，不利于向市场大面积推广。因此透光效率较高、隔热效果良好、且生产成本相对较低的水性纳米透明隔热涂料越来越受到青睐，水性纳米透明隔热涂料是一种在可见光区具有透明性的隔热涂料，它利用材料中纳米粉体对可见光良好的透过率及对红外光区极高的反射率来达到透明、隔热效果。常用的纳米粉体有，纳米掺锑二氧化锡(ATO：Antimony Tin Oxide)和纳米氧化铟锡（ITO：Indium Tin Oxide）等。然而水性纳米透明隔热涂料使用时需要借助用于涂覆的设备或工具，操作较为繁琐，不利于在家庭等地点进行应用，局限了其应用领域的广泛推广。

气雾涂料可就地进行喷涂施工，具有施工方便、操作简单、易于推广应用等优点。然而大多数气雾涂料为溶剂型气雾涂料，富含大量挥发性有机物，生产和使用的过程中均存在较大安全隐患和环境污染。

若将气雾剂型涂料和水性纳米隔热玻璃涂料的优势进行结合，将水性纳米隔热玻璃涂料以气雾罐的形式包装使用，则既能同时发挥水性纳米隔热玻璃涂料性能优异和气雾剂型涂料使用方便的优点，又能规避两者的缺陷。因此有必要找到一种自干型水性聚氨酯分散体树脂做为成膜物质，配合水性纳米隔热浆料加入适量的助剂，抛射剂和去离子水，进而制备出一种稳定性和相溶性较好的气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料，既能满隔热玻璃涂料产品和气雾剂涂料产品的性能要求，又能达到环保的标准，广泛应用于建筑玻璃、汽车玻璃窗户等玻璃材料的表面。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料，通过选用一种分子量大，粒径处于纳米级且分布较广的水性纳米聚氨酯分散体作为成膜物质，使制得的气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料能以气雾罐的形式包装使用，同时结合气雾剂型涂料和水性纳米隔热玻璃涂料的优势。

本发明的另一目的在于提供一种气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料的制备方法，施工设备简单易得、工艺操作简单，所制得的气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料隔热效果良好，透光率较高，可用气雾罐的形式包装使用。

为实现上述目的，本发明提供一种气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料，包括组份及重量份含量如下：

水性纳米聚氨酯分散体          15-35份，

水性纳米隔热浆料              5-15份，

水性流变助剂                  0.2-0.4份，

小分子消泡剂                  0.2-0.4份，

聚醚改性非离子润湿剂          0.1-0.2份，

苯并三氮唑类紫外光吸收剂      0.1-0.2份，

非离子型分散剂                0.2-0.5份，

缔合型增稠剂                  0.2-0.5份，

水性气相缓蚀剂                0.1-0.2份，

玻璃涂料高效附着力改进剂      0.1-0.5份，

去离子水                      10-20份，

水溶性抛射剂                  30-35份。

所述水性纳米聚氨酯分散体的分子量在120000-250000之间，所述水性纳米聚氨酯分散体粒径在25-85nm之间。

所述水性纳米隔热浆料包括组份及重量份含量如下：去离子水20-35份、丁二醇30-50份、纳米ATO粉25-35份、非离子型分散剂1-3份，所述水性纳米隔热浆料固含量为25%-35%。

所述玻璃涂料高效附着力改进剂为有机功能化硅烷偶联剂,其分子量在200-300之间。

所述苯并三氮唑类紫外光吸收剂的动态粘度为5500-8000mPa·s；所述小分子消泡剂为非离子型带润湿功能的消泡剂。

本发明还提供一种气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，将适量的去离子水和丁二醇置于第一容器中，再分别加入非离子型分散剂、纳米ATO粉，在2500-3000r/min高速搅拌分散均匀，20-40min后，进行过滤，配制成固含量25%-35%的稳定的纳米ATO浆料，即水性纳米隔热浆料；

步骤2，提供水性纳米聚氨酯分散体15-35重量份，将占总重量的25%-35%的水性纳米聚氨酯分散体置于第二容器中，然后在2500-3000r/min高速搅拌分散作用下，按照以下顺序和用量加入：

水性流变助剂              0.2-0.4重量份，

小分子消泡剂              0.2-0.4重量份，

聚醚改性非离子润湿剂      0.1-0.2重量份，

苯并三氮唑类紫外光吸收剂  0.1-0.2重量份，

非离子型分散剂            0.2-0.5重量份，

缔合型增稠剂              0.2-0.5重量份，

玻璃涂料高效附着力改进剂  0.1-0.5重量份，

水性纳米隔热浆料          5-15重量份，

去离子水                  5-10重量份，

高速搅拌分散20-30min，确保助剂分散均匀，制得半成品料液；

步骤3，将余下的水性纳米聚氨酯分散体和水性气相缓蚀剂0.1-0.2重量份加入至步骤2所制成的半成品料液中，再加入5-10重量份的去离子水调节料液的黏度，低速搅拌混合均匀后，料液静置过夜消泡后备用；

步骤4，将由步骤3处理后的料液灌装至气雾罐中，装上阀门扎盖，然后充入水溶性抛射剂30-35重量份，制成气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料。

所述步骤1中制备的水性纳米隔热浆料各组份重量份含量如下：去离子水20-35份、丁二醇30-50份、纳米ATO粉25-35份、非离子型分散剂1-3份。

所述水性纳米聚氨酯分散体的分子量在120000-250000之间，所述水性纳米聚氨酯分散体粒径在25-85nm之间。

所述玻璃涂料高效附着力改进剂为有机功能化硅烷偶联剂,其分子量在200-300之间；所述苯并三氮唑类紫外光吸收剂的动态粘度为5500-8000mPa·s；所述小分子消泡剂为非离子型带润湿功能的消泡剂。

所述步骤3中调节料液黏度至20±2秒（25℃，涂-4杯）；所述气雾罐内壁涂有耐水性体系腐蚀的保护膜。

本发明的有益效果：本发明气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料，由一种分子量大，粒径处于纳米级且分布较广的聚氨酯分散体作为成膜物质，水性纳米隔热浆料作为隔热涂层有效成分，去离子水作为助溶剂，加入适量的助剂和抛射剂制备；其隔热效果、透明性能良好，低味环保、安全隐患小，且满足气雾剂型涂料的要求，能耐高压且在气雾罐中的稳定性良好，喷涂后成膜过程中能够自干；因此其可以结合气雾剂型涂料的优势，将该水性纳米隔热玻璃涂料以气雾罐的形式包装使用，施工方便、安全、清洁、节能。本发明气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料的制备方法，施工设备简单易得、工艺操作简单，所制得的气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料隔热效果良好，透光率较高，用气雾罐的形式包装使用，无需特殊的设备，使用快捷方便，所制得的涂膜干燥速度快，且采用去离子水作为助溶剂，不含大量有机溶剂，闪点高，不属于易燃易爆产品，安全隐患小。

为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。

附图中，

图1为本发明气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料的制备方法的流程图；

图2为本发明气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料的制备方法步骤1中水性纳米隔热浆料的制备工艺图；

图3为本发明气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料的制备方法的气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料制备工艺图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。

本发明提供一种气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料，包括组份及重量份含量如下：

水性纳米聚氨酯分散体          15-35份，

水性纳米隔热浆料              5-15份，

水性流变助剂                  0.2-0.4份，

小分子消泡剂                  0.2-0.4份，

聚醚改性非离子润湿剂          0.1-0.2份，

苯并三氮唑类紫外光吸收剂      0.1-0.2份，

非离子型分散剂                0.2-0.5份，

缔合型增稠剂                  0.2-0.5份，

水性气相缓蚀剂                0.1-0.2份，

玻璃涂料高效附着力改进剂      0.1-0.5份，

去离子水                      10-20份，

水溶性抛射剂                  30-35份。

通过对该气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料的喷涂性能、成膜效果、及其隔热效果的综合考虑，给出优选实施例，其重量份含量如下：

水性纳米聚氨酯分散体          35份，

水性纳米隔热浆料              10份，

水性流变助剂                  0.3份，

小分子消泡剂                  0.4份，

聚醚改性非离子润湿剂          0.2份，

苯并三氮唑类紫外光吸收剂      0.2份，

非离子型分散剂                0.3份，

缔合型增稠剂                  0.3份，

水性气相缓蚀剂                0.2份，

玻璃涂料高效附着力改进剂      0.1份，

去离子水                      20份，

水溶性抛射剂                  33份。

其中，所述水性纳米聚氨酯分散体的分子量在120000-250000之间，该水性纳米聚氨酯分散体粒径要求分布较广，在25-85nm之间，在上述分子量和粒径范围内的水性纳米聚氨酯分散体能够适用于水性气雾剂型涂料的制备，耐高压且在气雾罐中的稳定性良好，喷涂后成膜过程中能够自干。

所述水性纳米隔热浆料包括组份及重量份含量如下：水20-35份、丁二醇30-50份、纳米ATO粉25-35份、非离子型分散剂1-3份，所述水性纳米隔热浆料固含量为25%-35%。水性纳米隔热浆料中的纳米ATO粉已在使用前采用硅烷偶联剂进行表面化学改性，改性后可降低表面活性，提高稳定性，防止颗粒之间互团聚不易分散，并且保持由纳米效应引起的一系列优异特性。纳米ATO粉对可见光良好的透过率及对红外光区极高的反射率能提供本发明气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料良好的透明、隔热效果。

所述玻璃涂料高效附着力改进剂为有机功能化硅烷偶联剂，分子量在200-300之间。其能有效改善本发明气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料附着力性能，有利于增加所制得的涂膜与玻璃之间的粘合力。

所述苯并三氮唑类紫外光吸收剂的动态粘度为5500-8000 mPa·s。

所述小分子消泡剂为非离子型带润湿功能的消泡剂，可提供消泡、动态润湿和帮助成膜的效果，且不含溶剂，符合FDA标准。

所述水溶性抛射剂为DME（二甲醚）抛射剂。

本发明水性纳米隔热玻璃气雾剂型涂料，隔热效果良好，透光率较高，且可用气雾罐的形式包装使用，其不含大量有机溶剂，为低气味环保产品。所制得的涂膜干燥速度快，克服以往水性涂料干燥条件严格等不足，能够在短时间内自干。且采用去离子水作为助溶剂，闪点高，不属于易燃易爆产品，安全隐患小。

请参阅图1-3，本发明还提供一种气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，将适量的去离子水和丁二醇置于第一容器中，再分别加入非离子型分散剂、纳米ATO粉，在2500-3000r/min高速搅拌分散均匀，20-40min后，进行过滤，配制成固含量25％-35％的稳定的纳米ATO浆料，即水性纳米隔热浆料。

具体制备时，各组分的加入量视水性纳米隔热浆料的要求而定，本实施例中优选使用量（重量份含量）如下：去离子水20-35份、丁二醇30-50份、纳米ATO粉25-35份、非离子型分散剂1-3份。其中，本实施例中所述纳米ATO粉已经采用硅烷偶联剂进行表面化学改性，改性后可降低表面活性，提高稳定性，防止颗粒之间互团聚不易分散，并且保持由纳米效应引起的一系列优异特性。

步骤2，提供水性纳米聚氨酯分散体15-35重量份，将占总重量的25%-35%的水性纳米聚氨酯分散体置于第二容器中，然后在2500-3000r/min高速搅拌分散作用下，按照以下顺序和用量加入：

水性流变助剂              0.2-0.4重量份，

小分子消泡剂              0.2-0.4重量份，

聚醚改性非离子润湿剂      0.1-0.2重量份，

苯并三氮唑类紫外光吸收剂  0.1-0.2重量份，

非离子型分散剂            0.2-0.5重量份，

缔合型增稠剂              0.2-0.5重量份，

玻璃涂料高效附着力改进剂  0.1-0.5重量份，

水性纳米隔热浆料          5-15重量份，

去离子水                  5-10重量份，

高速搅拌分散20-30min，确保助剂分散均匀，制得半成品料液。

上述步骤2中使用的水性纳米聚氨酯分散体需要满足下列条件，所述水性纳米聚氨酯分散体的分子量在120000-250000之间，该水性纳米聚氨酯分散体粒径要求分布较广，在25-85nm之间。在上述分子量和粒径范围内的水性纳米聚氨酯分散体能够适用于水性气雾剂型涂料的制备，耐高压且在气雾罐中的稳定性良好，喷涂后成膜过程中能够自干。其提供本发明气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料快的干燥速度，克服以往水性涂料干燥条件严格等不足。所述玻璃涂料高效附着力改进剂为有机功能化硅烷偶联剂,分子量在200-300之间。其能有效改善本发明气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料附着力性能，有利于增加所得膜与玻璃之间的粘合力。

所述苯并三氮唑类紫外光吸收剂的动态粘度为5500-8000mPa·s，优选为7400mPa·s左右。所述小分子消泡剂为非离子型带润湿功能的消泡剂，可提供消泡、动态润湿和帮助成膜的效果，且不含溶剂，符合FDA标准。

步骤3，将余下的水性纳米聚氨酯分散体和水性气相缓蚀剂0.1-0.2重量份加入至步骤2所制成的半成品料液中，再加入5-10重量份去离子水调节料液的黏度，低速搅拌混合均匀后，料液静置过夜消泡后备用。

具体的，调节料液黏度至20±2秒（25℃，涂-4杯），其能够保证最终制备的气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料喷涂性能和成膜效果。

步骤4，将由步骤3处理后的料液灌装至气雾罐中，装上阀门扎盖，然后充入水溶性抛射剂30-35重量份，制成气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料。

所述水溶性抛射剂为DME（二甲醚）抛射剂。

不同于溶剂型气雾涂料，所述气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料中水性体系会对普通气雾罐有一定腐蚀作用，为了阻止水性体系对罐体的腐蚀，保证气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料的长期保存和使用，故所述气雾罐内壁涂有耐水性体系腐蚀的保护膜。

制得的气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料不含大量有机溶剂，为低气味环保产品，避免了现有气雾剂型涂料挥发性有机物的含量较高，生产和使用的过程中均存在较大安全隐患和环境污染的问题。且采用去离子水作为助溶剂，闪点高，不属于易燃易爆产品，安全隐患小，携带方便，其使用时，为手动喷涂方式，使用快捷方便，无需特殊的设备，可以在家庭应用上广泛推广。

综上所述，本发明气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料，由一种分子量大，粒径处于纳米级且分布较广的聚氨酯分散体作为成膜物质，水性纳米隔热浆料作为隔热涂层有效成分，去离子水作为助溶剂，加入适量的助剂和抛射剂制备；其隔热效果、透明性能良好，低味环保、安全隐患小，且满足气雾剂型涂料的要求，能耐高压且在气雾罐中的稳定性良好，喷涂后成膜过程中能够自干；因此其可以结合气雾剂型涂料的优势，将该水性纳米隔热玻璃涂料以气雾罐的形式包装使用，施工方便、安全、清洁、节能。本发明气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料的制备方法，施工设备简单易得、工艺操作简单，所制得的气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料隔热效果良好，透光率较高，用气雾罐的形式包装使用，无需特殊的设备，使用快捷方便，所制得的涂膜干燥速度快，且采用去离子水作为助溶剂，不含大量有机溶剂，闪点高，不属于易燃易爆产品，安全隐患小。

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料，其特征在于，包括组份及重量份含量如下：

所述水性纳米聚氨酯分散体的分子量在120000-250000之间，所述水性纳米聚氨酯分散体粒径在25-85nm之间；

所述玻璃涂料高效附着力改进剂为有机功能化硅烷偶联剂,其分子量在200-300之间。

2.如权利要求1所述的气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料，其特征在于，所述水性纳米隔热浆料包括组份及重量份含量如下：去离子水20-35份、丁二醇30-50份、纳米ATO粉25-35份、非离子型分散剂1-3份，所述水性纳米隔热浆料固含量为25％-35％。

3.如权利要求1所述的气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料，其特征在于，所述苯并三氮唑类紫外光吸收剂的动态粘度为5500-8000mPa·s；所述小分子消泡剂为非离子型带润湿功能的消泡剂。

4.一种气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，将适量的去离子水和丁二醇置于第一容器中，再分别加入非离子型分散剂、纳米ATO粉，在2500-3000r/min高速搅拌分散均匀，20-40min后，进行过滤，配制成固含量25％-35％的稳定的纳米ATO浆料，即水性纳米隔热浆料；

步骤2，提供水性纳米聚氨酯分散体15-35重量份，将占总重量的25％-35％的水性纳米聚氨酯分散体置于第二容器中，然后在2500-3000r/min高速搅拌分散作用下，按照以下顺序和用量加入：

高速搅拌分散20-30min，确保助剂分散均匀，制得半成品料液；

步骤3，将余下的水性纳米聚氨酯分散体和水性气相缓蚀剂0.1-0.2重量份加入至步骤2所制成的半成品料液中，再加入5-10重量份的去离子水调节料液的黏度，低速搅拌混合均匀后，料液静置过夜消泡后备用；

步骤4，将由步骤3处理后的料液灌装至气雾罐中，装上阀门扎盖，然后充入水溶性抛射剂30-35重量份，制成气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料；

所述水性纳米聚氨酯分散体的分子量在120000-250000之间，所述水性纳米聚氨酯分散体粒径在25-85nm之间；

所述玻璃涂料高效附着力改进剂为有机功能化硅烷偶联剂,其分子量在200-300之间。

5.如权利要求4所述的气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中制备的水性纳米隔热浆料各组份重量份含量如下：去离子水20-35份、丁二醇30-50份、纳米ATO粉25-35份、非离子型分散剂1-3份。

6.如权利要求4所述的气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料的制备方法，其特征在于，所述苯并三氮唑类紫外光吸收剂的动态粘度为5500-8000mPa·s；所述小分子消泡剂为非离子型带润湿功能的消泡剂。

7.如权利要求4所述的气雾剂型水性纳米隔热玻璃涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中调节料液黏度至用“涂-4杯”法测量料液在25℃下的粘度为20±2秒；所述气雾罐内壁涂有耐水性体系腐蚀的保护膜。