CN106167657A - 一种水性玻璃透明反射隔热涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性玻璃透明反射隔热涂料及其制备方法。所述透明反射隔热涂料及其制备方法，其以质量百分比计，水性丙烯酸乳液35～50％，水性硅溶胶5～15％，水性聚氨酯5～15％，水性纳米氧化锡锑隔热浆料5％～10％，水性纳米六硼化镧隔热浆料5％～10％，水性纳米二氧化钒隔热浆料5％～10％，消泡剂0.1％～0.5％，润湿分散剂0.1％～0.3％，流平剂0.2％～0.5％，增稠剂0.2％～1％，防霉抗菌剂0.1％～0.2％，成膜助剂0.5％～2.5％，硅烷偶联剂0.5％～2％，去离子水5％～25％。

Description

一种水性玻璃透明反射隔热涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及水性反射隔热材料技术领域，具体说是一种水性透明反射红外波段、紫外光、以水性丙烯酸、硅溶胶为主的、多种稀土和有机金属氧化物复合而成的、尤其涉及可永久以釉质形式涂覆在玻璃表面的透明隔热涂料。这种水性涂料可以滚涂、淋涂、喷涂、刮涂、刷涂、浸涂的施工形式，可广泛应用涂覆于光学窗、汽车玻璃、建筑物玻璃等表面，形成的釉质隔热涂层可有效起到阻止太阳光热传导，降低暴露在太阳热辐射下玻璃的表面温度和内部环境温度，对节约能源、保护环境、创造人与自然的和谐关系具有重要意义。

背景技术

随着社会的发展和进步，全球能源的缺乏与及竞争，引起了大家对能源节能的高度重视，其中最为关注的是占社会总能耗30％的人们居住环境的建筑方面。国家提倡加快建设节约型社会家居，节能政策出台有利于建筑节能方面的开发。中国既是个能源大国，又是个能源利用率极低的消耗大国。随着城乡建设步伐的加快，建筑资料能耗量较大的问题越来越突出。粗放型生产方式导致资源得不到充分利用，建筑建造过程中的物耗和能耗是较高的。

在我国全社会总能耗中，建筑能耗占40％左右，随着节能环保战略性新兴产业的推动实施，建筑节能在国民生产中的重要性进一步凸现。我国幅员辽阔，各地区气候差异很大，不同地区的建筑节能设计要求不同。GB 50176-1993《民用建筑热工设计规范》对夏热冬暖地区的设计要求是“必须充分满足夏季防热要求，一般可不考虑冬季保温”，业内对“北方在于保温、南方重点为隔热”已达成共识。

建筑节能设计理念已成为建筑商、地产商的一项常规性项目预算，节约资源、节能减排、生态环保、低碳循环经济是经济发展的基本模式，很多建筑行业广泛采用大面积玻璃窗和豪华气派的玻璃幕墙，这无疑会增加空调的负荷，而贴膜和中空玻璃非常昂贵，且不能应用于各种形状不同的区域，因此研发出一种方便施工、能有效控制太阳能热辐射高科技节能产品，具备多种功能的防光辐射隔热水性环保涂料是亟待解决的问题。

发明内容

为克服以上缺点，本人发明了一种水性玻璃透明反射隔热涂料，本发明的目的在于解决能透过大部分可见光而不影响采光的前提下，又能阻挡红外光、远红外光、紫外光，阻断热辐射，从而降低空调或取暖装置的能耗，达到节能的目的。

实现本发明目的之一的一种水性木器纳米透明阻燃涂料及其制备方法，由按包括质量百分比的下述各组分组成：

前述中，所述水性丙烯酸乳液为杂化接枝交联型、有机硅接枝型的一种或其组合，该乳液有效提高涂层漆膜的连整性和耐水性，效果明显优于普通的水性玻璃涂料；

前述中，所述水性硅溶胶为酸性硅溶胶，硅溶胶粒子比表面积为50～40㎡/g，而最优颗粒范围在5～100nm之间，聚合成膜后形成一层特有的玻璃釉质，能有效提高附着力，尤其在被涂覆后能与玻璃底材形成一体，保证涂料的性能持久性，有效提高涂膜的耐沾污能力；

前述中，所述聚氨酯为多元醇的聚酯型或聚醚型的一种或组合；

前述中，所述水性纳米氧化锡锑隔热浆料，制备工艺按配方重量百分比计，依次加入去离子水、氧化锡锑、润湿分散剂搅拌均匀，然后边搅拌边缓慢加入纳米粉体，粉体加完后高速分散30分钟，开启纳米研磨机，进行循环研磨，研磨时间大约为13～15hr，得到固含量为15～30％、中位粒径(D50)在40～80nm水性纳米浆料。纳米粒子化后的氧化锡锑添加的涂层有消光、光反射、光选择吸收的光学涂层，导电、绝缘、半导体特性的电学涂层，氧敏、湿敏、气敏的敏感特性等。在玻璃涂料中加入可以达到减少光的辐透射和热传递效果，产生隔热、阻燃等效果。具有半导体特性的氧化物粒子，在室温下具有比常规的氧化物高的导电特性，因而能起到太阳光屏蔽作用。

前述中，所述水性纳米六硼化镧隔热浆料，制备工艺按配方重量百分比计，依次加入去离子水、六硼化镧、润湿分散剂搅拌均匀，然后边搅拌边缓慢加入纳米粉体，粉体加完后高速分散30分钟，开启纳米研磨机，进行循环研磨，研磨时间大约为13～15hr，得到固含量为15～30％、中位粒径(D50)在40～80nm水性纳米浆料。纳米粒子化后的六硼化镧对太阳光的短波近红外线有非常好的 屏蔽作用，却不会吸收太多的可见光，可保证在玻璃表面使用时所需的透明性；

前述中，所述水性二氧化钒隔热浆料，制备工艺按配方重量百分比计，依次加入去离子水、二氧化钒、润湿分散剂搅拌均匀，然后边搅拌边缓慢加入纳米粉体，粉体加完后高速分散30分钟，开启纳米研磨机，进行循环研磨，研磨时间大约为13～15hr，得到固含量为15～30％、中位粒径(D50)在40～80nm纳米浆料。纳米粒子化后的二氧化钒，太阳辐射能的98％都处于可见光和近红外光波段，而在这个波段，温度较高时，二氧化钒刚好具有低的透过率；温度较低时，二氧化钒具有高的透过率，可以使室内真正达到冬暖夏凉的效果。

前述中，所述消泡剂选用水性非硅酮脂肪酸聚合物、改性聚丙烯酸聚合物、聚氧乙烯醚或改性聚硅氧烷其中的一种或其组合；

前述中，所述润湿分散剂为六偏磷酸钠类润湿剂；

前述中，所述流平剂选用水性丙烯酸酯共聚物、氟改性聚丙烯酸酯共聚物或聚醚改性聚硅氧烷聚合物的一种或其组合；

前述中，所述的增稠剂为非离子型聚氨酯增稠剂；

前述中，所述成膜助剂为二丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚的一种或其组合；

前述中，所述防霉抗菌剂为二硫代水杨胶型防霉抗菌剂；

前述中，所述硅烷偶联剂为改性氨基硅烷偶联剂或环氧基有机硅烷偶联剂的一种或其组合。

前述中，所述去离子水为去除杂质的一种。

本发明还提供一种水性玻璃透明反射隔热涂料及其制备方法，制备简单，易于实施。

所述的一种水性玻璃透明反射隔热涂料及其制备方法，包括以下步骤：按配方重量百分比计，把水性纳米氧化锡锑隔热浆料、水性纳米六硼化镧隔热浆料、水性纳米二氧化钒隔热浆料、依次滴加到水性丙烯酸乳液中，搅拌分散15～30min，再加入占去离子水总质量的5％的去离子水加入到分散缸中，在300～400rmp的转速下搅拌20～30min，然后加入剩下的去离子水组分，再加入硅溶胶、聚氨酯、消泡剂、润湿分散剂、流平剂、增稠剂，在600～800rmp的转速下加入防霉抗菌剂和成膜助剂，继续分散25min～40min，测得粘度为(35±2)s后过滤后出料，即得到水性玻璃透明反射隔热涂料。

本发明的有益效果具体如下：

一般来说，将温度降低一度所需能耗是将温度升高一度所需能耗的4倍，夏季制冷很昂贵，对于夏热冬暖地区，解决建筑的夏季隔热问题对建筑节能具有重大的意义。通常情况下，如果提到节能率不够，首先想到的就是增加保温层厚度。然而，对于夏热冬暖地区，简单的采用增加保温层厚度并不能有效的降低能耗，GB 50189-2005《公共建筑节能设计标准》的4.2.2条明确指出了这点。在南方地区，室内外温差传热在整个传热中占的比例较小，太阳辐射产生 的热效应是造成夏季室内过热的主要原因。

目前我国许多老建筑在大量使用装有普通透明玻璃的钢窗、铝窗、即使是近几年的新建筑中，尤其民用住宅门窗仍然大量使用普通透明玻璃。在南方漫长的夏季中，日照充足，气温时常都在30℃以上，白天室外的太阳热辐射大多是通过玻璃门窗进入室内使室温升高，需要加大制冷负荷抵消热量，夜间室内的制冷能量通过玻璃中流失，从而大大增加了能源消耗，这就是造成建筑物使用能耗高的一个直接原因。

开发节能隔热涂料，利用隔热性能来改善旧楼玻璃耗电的不足缺陷，其有效的解决办法之一是采用新型隔热节能玻璃门窗，尽量减低太阳能辐射的透过率。

1.本发明的水性玻璃透明反射隔热涂料采用水性丙烯酸乳液，协同其他组分，可以实现在被涂覆玻璃表面有效提高涂层漆膜的连整性和耐水性，效果明显优于普通的水性玻璃涂料；

2.本发明的水性玻璃透明反射隔热涂料采用聚氨酯，利用聚氨酯独有的柔韧性，可以实现在各种形状玻璃材质表面以滚涂、淋涂、喷涂、刮涂、刷涂、浸涂的施工；

3.本发明的水性玻璃透明反射隔热涂料采用硅溶胶，主要是利用了硅溶胶细粒径和高渗透性，可进入玻璃材质的细微空隙，协同其他助剂，抑制其吸湿，在被涂覆玻璃表面形成一层特有的玻璃釉质，一旦成膜不会再被水解，达成漆膜对玻璃的封闭效果，可实现涂膜耐水渗透性和涂膜的持久性，玻璃的采光性和装饰性远远高于贴膜或中空玻璃；

4.本发明的水性玻璃透明反射隔热涂料采用水性纳米氧化锡锑隔热浆料、水性纳米六硼化镧隔热浆料、水性纳米二氧化钒隔热浆料，采用独特的纳米粒子技术，可以有效促进其特殊结构性、较高的禁带宽和导电性能、独特的光电性能、自由电子密度适中、可见光区具有较高的透过率，协同其他组分材料，可以有效实现不同材料对不同波段的红外线具有不同的反射率，同时又能吸收反射阻隔紫外线，可视光线可以通过，近红外线则被反射，使得能达成隔热效果。

5.本发明的涂层可以实现抑制可视光线散乱，不影响玻璃本身任何性能，涂膜有效阻隔太阳光中的红外线和紫外线穿透玻璃进入室，尤其涂膜绿色节能环保，无污染，无放射性，不含苯、酮、酯类等毒害成分，不含游离TDI等有害物质，符合国际环保质量标准。涂层具有卓越的光谱选择性和稳定性，涂层晶莹剔透，高透明、高硬度隔热的液体材料，施工快捷，涂膜环保、不易燃、具有特强的渗透力、可永久性附着在玻璃表面，不能影响玻璃抗冲击等本身性能。

利用以上特点，水性水性玻璃透明反射隔热涂料与普通玻璃相比，有效防止太阳光热辐射，有效降低光学窗、汽车玻璃、建筑物玻璃所产生的能耗，形成的釉质隔热涂层可有效起到阻止太阳光热传导，降低暴露在太阳热辐射下玻璃的表面温度和内部环境温度，达成本发明的优势。

具体实施方式

本实例水性玻璃隔热透明反射隔热涂料，用用于玻璃的隔热，能有效阻止太阳光热辐射，不影响玻璃本身的任何性能，尤其隔热效果显著，其由下述质量分数的原材料混合而成：水性丙烯酸乳液35～50％，水性硅溶胶5～15％，水性聚氨酯5～15％，水性纳米氧化锡锑隔热浆料5％～10％，水性纳米六硼化镧隔热浆料5％～10％，水性纳米二氧化钒隔热浆料5％～10％，消泡剂0.1％～0.5％，润湿分散剂0.1％～0.3％，流平剂0.2％～0.5％，增稠剂0.2％～1％，防霉抗菌剂0.1％～0.2％，成膜助剂0.5％～2.5％，硅烷偶联剂0.5％～2％，去离子水5％～25％。

本发明的水性玻璃隔热透明反射隔热涂料的制备方法如下：

把水性纳米氧化锡锑隔热浆料(自制)、水性纳米六硼化镧隔热浆料(自制)、水性纳米二氧化钒隔热浆料(自制)、依次滴加到水性丙烯酸乳液中，搅拌分散15～30min，再加入占去离子水总质量的5％的去离子水加入到分散缸中，在300～400rmp的转速下搅拌20～30min，然后加入剩下的去离子水组分，再加入硅溶胶、聚氨酯、消泡剂、润湿分散剂、流平剂、增稠剂，在600～800rmp的转速下加入防霉抗菌剂和成膜助剂，继续分散25min～40min，测得粘度为(35±2)s后过滤后出料，即得到水性玻璃透明反射隔热涂料。

本发明的水性玻璃隔热透明反射隔热涂料优点如下：

1.绿色环保，VOC含量低于50g/L，远低于HJ2537-2014《环境标志产品技术要求水性涂料》要求的80g/L，符合绿色建筑要求；

2.隔热性能突出，产品标准状态下，远高于GB 50176-1993《民用建筑热工设计规范》对夏热冬暖地区的设计要求，符合国家标准要求；

3.效果持久，独有玻璃釉质膜层，尤其成膜后不会被水解，除了应有的装饰性效果，还具备抗黄变、抗老化性，由于建筑玻璃要受到紫外线、可见光、氧气和化学物质和微生物的侵蚀，由于涂覆于玻璃后的隔热釉质膜层可以反射太阳光，有效延长的隔热效果的持续使用寿命；

4.抗沾污性好，产品标准状态下，涂膜的抗沾污、抗化学品性好，玻璃釉质膜层具有独特的致密度，保证了良好的耐化学品性。抵抗空气中的污染，如：酸雨、烟雾、粉尘、海边的盐碱等物质侵蚀；

5.耐水性优异，本发明产品标准状态下，有效防止水分渗入膜层，用水浸泡后不起泡、不发白、轻微泛白后能够迅速恢复，不会剥落；

6.涂膜稳定性好，本发明产品标准状态下，独有的釉质涂层具有保持被涂覆物外形稳定性和耐久性的特点。由于昼夜的温差变化，普通水性涂膜会发生热胀冷缩等形变，水性玻璃隔热透明反射隔热涂料对底材有相当程度的保护性，并且能长久的保持。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非本发明的 范围进行限定，在不脱离本发明设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本发明技术方案做出各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种水性玻璃透明反射隔热涂料，其特征在于，是采用多种稀土和有机金属氧化物复合为隔热材料，能有效反射太阳光中的远近红外光、紫外光，阻断热辐射，从而降低空调或取暖装置的能耗，形成的釉质隔热涂层可有效起到阻止太阳光热传导，降低暴露在太阳热辐射下玻璃的表面温度和内部环境温度，达到节能的目的。其以质量百分比计，基本配方包含：水性丙烯酸乳液35～50％，水性硅溶胶5～15％，水性聚氨酯5～15％，水性纳米氧化锡锑隔热浆料5％～10％，水性纳米六硼化镧隔热浆料5％～10％，水性纳米二氧化钒隔热浆料5％～10％，消泡剂0.1％～0.5％，润湿分散剂0.1％～0.3％，流平剂0.2％～0.5％，增稠剂0.2％～1％，防霉抗菌剂0.1％～0.2％，成膜助剂0.5％～2.5％，硅烷偶联剂0.5％～2％，去离子水5％～25％。

2.如权利要求1所述的一种水性玻璃透明反射隔热涂料，其特征在于，水性丙烯酸乳液为杂化接枝交联型、有机硅接枝型的一种或其组合，该乳液有效提高涂层漆膜的连整性和耐水性，效果明显优于普通的水性玻璃涂料。

3.如权利要求1所述的一种水性玻璃透明反射隔热涂料，其特征在于，水性硅溶胶为酸性硅溶胶，硅溶胶粒子比表面积为50～40㎡/g，而最优颗粒范围在5～100nm之间，聚合成膜后形成一层特有的玻璃釉质，能有效提高附着力，尤其在被涂覆后能与玻璃底材形成一体，保证涂料的性能持久性，有效提高涂膜的耐沾污能力。

4.如权利要求1所述的一种水性玻璃透明反射隔热涂料，其特征在于，所述聚氨酯为多元醇的聚酯型或聚醚型的一种或组合。

5.如权利要求1所述的一种水性玻璃隔热透明反射隔热涂料，其特征在于，所述水性纳米氧化锡锑选用粒径为30～80nm、固含量为15～30％的纳米氧化锡锑水性隔热浆料。

6.如权利要求1所述的一种水性玻璃透明反射隔热涂料，其特征在于，所述水性纳米六硼化镧浆料选用粒径为30～80nm、固含量为15～30％的纳米六硼化镧水性隔热浆料。

7.如权利要求1所述的一种水性玻璃透明反射隔热涂料，其特征在于，所述水性纳米二氧化钒浆料选用粒径为30～80nm、固含量为15～30％的纳米二氧化钒水性隔热浆料。

8.如权利要求1所述的一种水性玻璃透明反射隔热涂料，其特征在于，所述消泡剂选用水性非硅酮脂肪酸聚合物、改性聚丙烯酸聚合物、聚氧乙烯醚或改性聚硅氧烷其中的一种或其组合；所述润湿分散剂为六偏磷酸钠类润湿剂；所述流平剂选用水性丙烯酸酯共聚物、氟改性聚丙烯酸酯共聚物或聚醚改性聚硅氧烷聚合物的一种或其组合；所述的增稠剂为非离子型聚氨酯增稠剂；所述成膜助剂为二丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚的一种或其组合；所述防霉抗菌剂为二硫代水杨胶型防霉抗菌剂；所述硅烷偶联剂为改性氨基硅烷偶联剂或环氧基有机硅烷偶联剂的一种或其组合；所述去离子水为去除杂质的一种。

9.如权利要求1、5、6、7所述的一种水性玻璃透明反射隔热涂料，其特征在于，所述的水性纳米氧化锡锑隔热浆料、水性纳米六硼化镧隔热浆料、水性纳米二氧化钒隔热浆料其基本配方是：纳米粉体15～30％、润湿分散剂2～12％、去离子水40～70％，按配方重量百分比计，依次加入去离子水、润湿分散剂搅拌均匀，然后边搅拌边缓慢加入纳米粉体，粉体加完后高速分散30分钟，开启纳米研磨机，进行循环研磨，研磨时间大约为13～15hr，得到固含量为15～30％、中位粒径(D50)在40～80nm纳米浆料。

10.如权利要求1～9任一所述的一种木器纳米透明阻燃涂料制备方法，其特征在于按配方重量百分比计，把水性纳米氧化锡锑隔热浆料、水性纳米六硼化 镧隔热浆料、水性纳米二氧化钒隔热浆料、依次滴加到水性丙烯酸乳液中，搅拌分散15～30min，再加入占去离子水总质量的5％的去离子水加入到分散缸中，在300～400rmp的转速下搅拌20～30min，然后加入剩下的去离子水组分，再加入硅溶胶、聚氨酯、消泡剂、润湿分散剂、流平剂、增稠剂，在600～800rmp的转速下加入防霉抗菌剂和成膜助剂，继续分散25min～40min，测得粘度为(35±2)s后过滤后出料，即得到水性玻璃透明反射隔热涂料。