CN104250487A - 有机染料加强型透明隔热涂料及其制备方法、应用 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种有机染料加强型透明隔热涂料及其制备方法，所述涂料包括：质量百分比为3～50%的功能性吸光剂，10～90%的成膜剂，0～50%的溶剂，0～10%的添加剂；所述功能性吸光剂包括无机吸光剂，包括主体吸光剂氧化铟锡，氧化锑锡，氧化钒或六硼化镧。所述制备方法包括如下步骤：利用质量百分比为3～50%的功能性吸光剂、10～90%的成膜剂、0～50%的溶剂、0～10%的添加剂制备无机吸光剂浆料；利用上述制得的无机吸光剂浆料及有机吸光剂溶液制备无机-有机吸光剂浆料；利用无机-有机吸光剂浆料制备透明有机硅隔热涂料。本发明提出的有机染料加强型透明隔热涂料，利用该涂料制备的隔热玻璃，可减少太阳光通过，达到节能效果。

Description

有机染料加强型透明隔热涂料及其制备方法、应用

技术领域

本发明属于化工技术领域，涉及一种隔热涂料，尤其涉及一种有机染料加强型透明隔热涂料；同时，本发明还涉及一种有机染料加强型透明隔热涂料的制备方法及应用。

背景技术

透过玻璃的太阳能辐射是室内和车内主要热量来源之一，为了达到节能目的，人们采用各种方式以改变玻璃的抗辐射性能。玻璃贴膜和磁控溅射金属膜能够有效阻隔太阳辐射，调节室内和车内温度，提高环境舒适性，同时降低空调耗能。

近几年，人们发现一些金属氧化物具有很好的光学吸收性，如氧化锑锡（ATO），氧化铟锡（ITO），六硼化镧（LaB6），氧化钨（WO3）等，在800-2500nm区域有比较强的吸收，并且已经被应用在隔热膜的制备。由于这类金属氧化物的光吸收比较固定，同时较高的表面积和团聚能力，不容易分散，造成隔热效果不理想。相反，有机型光吸收剂通过改变官能团和结构，能够控制选择性光吸收，将会得到更多的重视。目前国内专利文献尚未有类似报道。

有机吸光剂可以通过改变官能团种类（特别是大共轭体系）和分子结构，进行选择性吸收，比如美国专利US6775059，US20090162541，US20110224334揭示了选择性吸收的方案。有机化合物抗紫外能力比较弱，通过与金属氧化物连接（表面羟基化的二氧化钛），转移电子，延长产品寿命。

目前市场上的隔热节能涂料主要缺点包括，金属吸光剂粒径分布大，涂料不稳定，辊涂后有镜面效果，颗粒可见，大颗粒造成涂料与玻璃基底结合力差。同时，涂料因不含有机吸光剂，在近红外区节能效果不明显，整体节能效果偏低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种有机染料加强型透明隔热涂料，利用该涂料制备的隔热玻璃，可减少太阳光通过，达到节能效果。

同时，本发明还提供一种有机染料加强型透明隔热涂料的制备方法，制得的透明隔热涂料可减少太阳光通过，达到节能效果。

此外，本发明还提供一种有机染料加强型透明隔热涂料的应用，可制得隔热玻璃，可有效减少太阳光通过，达到节能效果。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种有机染料加强型透明隔热涂料，所述涂料包括：质量百分比为3～50%的功能性吸光剂，10～90%的成膜剂，0～50%的溶剂，0～10%的添加剂。

作为本发明的一种优选方案，所述功能性吸光剂包括无机吸光剂，包括主体无机吸光剂氧化铟锡或/和氧化锑锡，以及六硼化镧、氧化钒、氧化锆、氧化钨中的一种或多种，功能性吸光剂的粒径控制在5-150nm。

作为本发明的一种优选方案，所述功能性吸光剂包括有机吸光剂，主要包括金属酞菁配合物及衍生物（如金属酞菁配合物，氧钒酞菁、氧铜酞菁、金属酞菁衍生配合物中的一种或多种），金属酞菁配合物基本结构如下：

作为本发明的一种优选方案，所述成膜剂主要包括聚丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯、氟代聚丙烯酸树脂、有机硅树脂、无机硅酸盐以及有机相分散液中的一种或多种；

所述成膜剂包括有机成膜剂，包含表面活性剂、流平剂、消泡剂、增稠剂中的一种或多种；

所述无机硅酸盐主要包括有机溶剂硅溶胶，主要通过凝聚法制备，粒径在10～50纳米之间。

作为本发明的一种优选方案，所述溶剂主要用于稀释和溶解有机-无机成膜剂，调整涂料浓度；溶剂的选择和混合比主要基于涂膜厚度、涂膜方式、干燥时间和成膜效果；

所述溶剂为单一溶剂，包括乙醇、甲醇、异丙醇、乙酸乙酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、二丙二醇甲醚、二甲苯、环己酮中的一种或多种。

作为本发明的一种优选方案，所述添加剂包括溶剂型助剂，包括分散剂、流平剂、增稠剂、抗磨剂中的一种或多种。

一种上述的有机染料加强型透明隔热涂料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

步骤S1、利用质量百分比为3～50%的功能性吸光剂、10～90%的成膜剂、0～50%的溶剂、0～10%的添加剂制备无机吸光剂浆料；

步骤S2、利用步骤S1制得的无机吸光剂浆料及有机吸光剂溶液制备无机-有机吸光剂浆料；

步骤S3、利用无机-有机吸光剂浆料制备透明有机硅隔热涂料。

作为本发明的一种优选方案，所述制备方法具体包括如下步骤：

步骤S1、制备无机吸光剂浆料；

按照如下份数把

氧化铟锡  20，

氧化锑锡  10，

分散剂    2，

甲醇      65，

流平剂    3

消泡剂    0.5

共混后，用超声分散10～60分钟，强力超声搅拌10～60分钟，砂磨机砂磨10～48小时，得到分散均匀的浆料，粒径50-80nm。

步骤S2、制备无机-有机吸光剂浆料；

取20份有机吸光剂溶液（吸光剂(氧钒酞菁)：甲醇：二乙二醇丁醚醋酸酯的份数比为20：60：20），高速搅拌下，加入到80份无机吸光剂浆料，继续低温搅拌1～5个小时，得到无机-有机吸光剂浆料；

步骤S3、制备透明有机硅隔热涂料；

把30份无机-有机吸光剂浆料在高速机械搅拌下加入60份的低粘度有机硅树脂，用10份的甲醇调整粘度；

步骤S4、使用前，把透明有机硅隔热涂料与固化剂按照9：1的比例混合均匀，辊涂在清洁玻璃基材上，室温固化8～24小时，即得厚度10-20微米，可见光透过率80%，太阳光投射比40%的透明涂层。

一种利用上述的有机染料加强型透明隔热涂料的应用，用以制备隔热玻璃，包括如下步骤：

施工前对玻璃表面进行清洁处理；

采用浸泡涂布方法对玻璃基材进行双面涂布；或者，采用辊涂方法对玻璃基材进行单面涂布，辊刷选择泡沫辊刷，辊涂量为20-40克/平方米，自然干燥8～24小时。

本发明的有益效果在于：本发明提出的有机染料加强型透明隔热涂料，利用该涂料制备的隔热玻璃，可减少太阳光通过，达到节能效果。

附图说明

图1为本发明方法的流程图。

图2为节能涂料辊涂厚度为3um的玻璃（4mm厚）的可见-红外吸收光谱图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例一

本发明揭示了一种有机染料加强型透明隔热涂料，所述隔热涂料包括：质量百分比为3～50%的功能性吸光剂，10～90%的成膜剂，0～50%的溶剂，0～10%的添加剂。

所述功能性吸光剂包括无机吸光剂，包括主体吸光剂氧化铟锡或氧化锑锡，辅以六硼化镧，氧化钒，氧化锆，氧化钨等，粒径控制在5-150nm。所述功能性吸光剂还包括有机吸光剂，主要包括金属酞菁配合物及衍生物（如金属酞菁配合物，氧钒酞菁、氧铜酞菁、金属酞菁衍生配合物中的一种或多种），其基本结构如下：

所述成膜剂主要包括聚丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯、氟代聚丙烯酸树脂、有机硅树脂、无机硅酸盐以及有机相分散液中的一种或多种；所述无机硅酸盐主要包括有机溶剂硅溶胶，主要通过凝聚法制备，粒径在10～50纳米之间。所述成膜剂包括有机成膜剂，包含表面活性剂、流平剂、消泡剂、增稠剂中的一种或多种。

所述溶剂主要用于稀释和溶解有机-无机成膜剂，调整涂料浓度；溶剂的选择和混合比主要基于涂膜厚度、涂膜方式、干燥时间和成膜效果；所述溶剂为单一溶剂，包括乙醇、甲醇、异丙醇、乙酸乙酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、二丙二醇甲醚、二甲苯、环己酮中的一种或多种。

所述添加剂包括溶剂型助剂，包括分散剂、流平剂、增稠剂、抗磨剂中的一种或多种。

本实施例中，所述隔热涂料包括：质量百分比为20%的功能性吸光剂，50%的成膜剂，20%的溶剂，10%的添加剂。

实施例二

本发明揭示一种实施一所述有机染料加强型透明隔热涂料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

步骤S1：利用质量百分比为3～50%的功能性吸光剂、10～90%的成膜剂、0～50%的溶剂、0～10%的添加剂制备无机吸光剂浆料；

步骤S2：利用步骤S1制得的无机吸光剂浆料及有机吸光剂溶液制备无机-有机吸光剂浆料；

步骤S3：利用无机-有机吸光剂浆料制备透明有机硅隔热涂料。

本实施例中，所述制备方法具体包括如下步骤：

【步骤S1】制备无机吸光剂浆料；

按照如下份数把

氧化铟锡  20，

氧化锑锡  10，

分散剂    2，

甲醇      65，

流平剂    3

消泡剂    0.5

共混后，用超声分散30分钟，强力超声搅拌30分钟，砂磨机砂磨24小时，得到分散均匀的浆料，粒径50-80nm。

【步骤S2】制备无机-有机吸光剂浆料；

取20份有机吸光剂溶液（吸光剂（氧钒酞菁）：甲醇：二乙二醇丁醚醋酸酯=20：60：20），高速搅拌下，加入到80份无机吸光剂浆料，继续低温搅拌2个小时，得到无机-有机吸光剂浆料；

【步骤S3】制备透明有机硅隔热涂料；

把30份无机-有机吸光剂浆料在高速机械搅拌下加入60份的低粘度有机硅树脂，用10份的甲醇调整粘度；

【步骤S4】使用前，把透明有机硅隔热涂料与固化剂按照9：1的比例混合均匀，辊涂在清洁玻璃基材上，室温固化8～24小时，即得厚度10-20微米，可见光透过率80%，太阳光投射比40%的透明涂层。

实施例三

本发明揭示一种实施一所述有机染料加强型透明隔热涂料的制备方法。

本实施例中，所述制备方法具体包括如下步骤：

【步骤S1】制备无机吸光剂浆料；

按照如下份数把

氧化锑锡  20，

六硼化镧  5，

分散剂    2，

甲醇      70，

流平剂    3

消泡剂    0.5

共混后，用超声分散30分钟，强力超声搅拌30分钟，砂磨机砂磨24小时，得到分散均匀的浆料，粒径50-80nm。

【步骤S2】制备无机-有机吸光剂浆料；

取20份有机吸光剂溶液（吸光剂（氧钒酞菁）：甲醇：二甲基亚砜=20：70：10），高速搅拌下，加入到80份无机吸光剂浆料，继续低温搅拌2个小时，得到无机-有机吸光剂浆料；

【步骤S3】制备透明有机硅隔热涂料；

把30份无机-有机吸光剂浆料在高速机械搅拌下加入60份的低粘度有机硅树脂，用10份的甲醇调整粘度；

【步骤S4】使用前，把透明有机硅隔热涂料与固化剂按照9：1的比例混合均匀，辊涂在清洁玻璃基材上，室温固化8～24小时，即得厚度10-20微米，可见光透过率80%，太阳光投射比40%的透明涂层。

本发明方法制得的隔热涂料的表征及测试方法如下：采用Anilent公司CarySeries UV-Vis-NIR Spectrophotometer测试材料红外光谱；采用测试颗粒大小；采用Q-Pannel Lab Products公司的紫外老化箱测试产品耐候性；采用Brookfield公司的粘度计测试涂料粘度。

施工方法如下：采用浸泡涂布方法对玻璃基材进行双面涂布；采用辊涂方法对玻璃基材进行单面涂布，辊涂刷采用Nippon7.5mm辊涂刷。施工前对玻璃表面进行清洁处理。辊刷选择：泡沫辊刷。辊涂量：20-40克/平方米。自然干燥8-24小时。

综上所述，本发明提出的有机染料加强型透明隔热涂料，可减少太阳光通过，达到节能效果。在4mm普通玻璃上辊涂单层3微米厚涂料，得到80%可见光透过率的情况下，平均吸光55%的节能效果（如图2所示）。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (9)

1.一种有机染料加强型透明隔热涂料，其特征在于，所述涂料包括：质量百分比为3～50%的功能性吸光剂，10～90%的成膜剂，0～50%的溶剂，0～10%的添加剂。

2.根据权利要求1所述的有机染料加强型透明隔热涂料，其特征在于：

所述功能性吸光剂包括无机吸光剂，包括主体无机吸光剂氧化铟锡或/和氧化锑锡，以及六硼化镧、氧化钒、氧化锆、氧化钨中的一种或多种，功能性吸光剂的粒径控制在5-150nm。

3.根据权利要求2所述的有机染料加强型透明隔热涂料，其特征在于：

所述功能性吸光剂包括有机吸光剂，主要包括金属酞菁配合物及衍生；具体包括金属酞菁配合物，氧钒酞菁、氧铜酞菁、金属酞菁衍生配合物中的一种或多种，金属酞菁配合物的基本结构如下：

4.根据权利要求1所述的有机染料加强型透明隔热涂料，其特征在于：

所述成膜剂主要包括聚丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯、氟代聚丙烯酸树脂、有机硅树脂、无机硅酸盐以及有机相分散液中的一种或多种；

所述成膜剂包括有机成膜剂，包含表面活性剂、流平剂、消泡剂、增稠剂中的一种或多种；

所述无机硅酸盐主要包括有机溶剂硅溶胶，主要通过凝聚法制备，粒径在10-50纳米之间。

5.根据权利要求1所述的有机染料加强型透明隔热涂料，其特征在于：

所述溶剂主要用于稀释和溶解有机-无机成膜剂，调整涂料浓度；溶剂的选择和混合比主要基于涂膜厚度、涂膜方式、干燥时间和成膜效果；

所述溶剂为单一溶剂，包括乙醇、甲醇、异丙醇、乙酸乙酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、二丙二醇甲醚、二甲苯、环己酮中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的有机染料加强型透明隔热涂料，其特征在于：

所述添加剂包括溶剂型助剂，包括分散剂、流平剂、增稠剂、抗磨剂中的一种或多种。

7.一种权利要求1至6之一所述的有机染料加强型透明隔热涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

步骤S1、利用质量百分比为3～50%的功能性吸光剂、10～90%的成膜剂、0～50%的溶剂、0～10%的添加剂制备无机吸光剂浆料；

步骤S2、利用步骤S1制得的无机吸光剂浆料及有机吸光剂溶液制备无机-有机吸光剂浆料；

步骤S3、利用无机-有机吸光剂浆料制备透明有机硅隔热涂料。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：

所述制备方法具体包括如下步骤：

步骤S1、制备无机吸光剂浆料；

按照如下份数把

氧化铟锡  20，

氧化锑锡  10，

分散剂    2，

甲醇      65，

流平剂    3

消泡剂    0.5

共混后，用超声分散10～60分钟，强力超声搅拌10～60分钟，砂磨机砂磨10～48小时，得到分散均匀的浆料，粒径50-80nm；

步骤S2、制备无机-有机吸光剂浆料；

取20份有机吸光剂溶液，有机吸光剂溶液中，吸光剂氧钒酞菁：甲醇：二乙二醇丁醚醋酸酯的份数比为20：60：20，高速搅拌下，加入到80份无机吸光剂浆料，继续低温搅拌1～5个小时，得到无机-有机吸光剂浆料；

步骤S3、制备透明有机硅隔热涂料；

把30份无机-有机吸光剂浆料在高速机械搅拌下加入60份的低粘度有机硅树脂，用10份的甲醇调整粘度；

步骤S4、使用前，把透明有机硅隔热涂料与固化剂按照9：1的比例混合均匀，辊涂在清洁玻璃基材上，室温固化8～24小时，即得厚度10～20微米，可见光透过率80%，太阳光投射比40%的透明涂层。

9.一种利用权利要求1至6之一所述的有机染料加强型透明隔热涂料的应用，其特征在于，用以制备隔热玻璃，包括如下方法：

施工前对玻璃表面进行清洁处理；

采用浸泡涂布方法对玻璃基材进行双面涂布；或者，采用辊涂方法对玻璃基材进行单面涂布，辊刷选择泡沫辊刷，辊涂量为20-40克/平方米，自然干燥8～24小时。