CN106366892B - 一种耐刮型户外粉末涂料 - Google Patents

一种耐刮型户外粉末涂料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐刮型户外粉末涂料，由以下重量份例的原料组成：改性绢云母5‑8份，二氧化硅10份，改性纳米氧化钨锡8‑15份，硫酸钡5份，二氧化钛7份，分散助剂1‑3份，流平剂1‑3份，消泡剂0.05‑1份，聚四氟乙烯蜡1份，水性聚氨酯树脂30份和有机硅树脂30份。该涂料适用于建筑玻璃、车用玻璃及水泥表面上隔热，能够屏蔽紫外线和红外线，隔热性能和耐刮性能好，涂层性能稳定，而且其制备工艺简单。

Description

一种耐刮型户外粉末涂料
技术领域
本发明涉及一种耐刮型户外粉末涂料，属于化工涂料领域。
背景技术
在各类能源消耗中，建筑物采暖及空调能耗占有相当大的比重，其中门窗是阳光进入室内的重要通道。目前主要应用的节能玻璃有低辐射玻璃(Low-E)和阳光控制镀膜玻璃。前者具有良好的光热性能，后者的主要功能是吸收和反射太阳辐射能，但其可见光透过率较低。目前市面上低辐射镀膜玻璃主要采用磁控溅射法和浮法在线化学气相沉积法(CVD)生产，但该工艺复杂、设备要求高、价格昂贵，难以市场推广。
由于紫外线的能量可引发皮肤老化、甚至容易导致皮肤癌，也可导致各种窗帘及地板、塑料和印刷品的褪色。紫外线屏蔽原理大体分为两类。一类是无机化合物，如TiO2、ZnO、ATO、ITO等，但是透明性和紫外线的吸收、反射能力都非常有限，效果不明显。另一类是有机化合物，最典型的是苯并三唑化合物，它们具有UV吸收能力，但是由于效果的持久性和安全方面的问题，使用领域亦非常有限。而近红外线引起的热辐射对皮肤的穿透力超过紫外线。其辐射量的25%～65%能到达表皮和真皮，8%～17%能到达皮下组织。其通过其热辐射效应使使皮肤温度升高，毛细血管扩张，充血，增加表皮水分蒸发等直接对皮肤造成的不良影响。现有的透明隔热技术多采用ITO、ATO作为屏蔽材料，但是这两种材料只能对长波近红外有屏蔽作用，对短波近红外及紫外线没有明显的阻隔，所以节能效果有限。
所以本领域需要一种制备方法简单，而且高性能的选择性屏蔽材料，其可以使玻璃对光谱具有选择性透过功能，在能透过大部分可见光而不影响采光的前提下，又能阻挡近红外光、紫外光，阻断热辐射降低紫外辐射伤害，从而降低空调或取暖装置的能耗，达到节能的目的。
发明内容
本发明提供了一种通过添加纳米金属氧化物的复配纳米材料体系制备的耐刮户外涂料，经复配后的纳米材料，其对太阳辐射的全部近红外线及紫外线均有很好的屏蔽效果，而且涂层耐刮性突出，持久性较好，制备方法简单。
为实现本发明的目的，采用如下技术方案：
本发明涉及一种耐刮型户外粉末涂料，由以下重量份例的原料组成：改性绢云母5-8份，二氧化硅10份，改性纳米氧化钨锡8-15份，硫酸钡5份，二氧化钛7份，分散助剂1-3份，流平剂1-3份，消泡剂0.05-1份，聚四氟乙烯蜡1份，水性聚氨酯树脂30份和有机硅树脂30份。
所述的改性绢云母的制备方法，其具体步骤如下：
（1）以质量比计，绢云母：聚乙烯吡咯烷酮=1:2，称取绢云母和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）置于三口烧瓶内；
（2）向步骤（1）的烧瓶加入乙醇和去离子水，超声分散均匀，边搅拌边加入氨水，继续搅拌30min；
（3）向步骤（2）的混合液加入正硅酸乙酯（TEOS），在室温下搅拌24h；
（4）将步骤（3）得到的产物洗涤，并在120℃下烘干6h，研磨，得到改性绢云母材料。
步骤（2）所述的乙醇、去离子水、氨水和正硅酸乙酯的体积比为80:20: 1: 0.2。
步骤（3）所述的正硅酸乙酯与绢云母的质量比为3:1。
所述的改性纳米氧化钨锡的制备方法：
以质量比计，纳米氧化钨锡（GTO）与硅烷偶联剂KH570的质量比为1:30，称取GTO置于三口烧瓶中，然后加入KH570溶液，其中KH570用盐酸调节pH为5，将混合物在180℃下回流加热6h，后冷却至室温，对混合物进行抽滤，得到的滤饼用去离子水洗涤两遍，然后在90℃下真空干燥6h，最后得到改性纳米GTO粉体。
所述的流平剂为有机硅。
所述的消泡剂为聚二甲基硅氧烷。
所述的分散助剂为脂肪酰二乙醇胺。
一种耐刮型户外粉末涂料的制备方法，其具体步骤如下：
按原料配方的重量份比例，将水性聚氨酯树脂、有机硅树脂、改性绢云母、二氧化硅、改性纳米氧化钨锡、硫酸钡和二氧化钛依次加入反应容器中混合，用搅拌机以1200r/min的速度搅拌分散30min，然后在分散后的混合物内依次加入流平剂、消泡剂、分散助剂和聚四氟乙烯蜡，以800r/min的速度搅拌分散30min，随后转移至纳米级循环砂磨机，转速400r/min，研磨24h，即可得到涂料。
本发明与现有技术比较具有以下优点：
（1）本发明选用的纳米氧化钨锡在对近红外有较好的屏蔽作用，同时其对可见光透光率较高；其经过硅烷偶联剂改性后，该纳米GTO粉体与树脂的结合力增强，改性后的GTO与树脂涂料体系相容性更好，不容易析出，也使得整个涂层耐候性增强；
（2）本发明选用的绢云母具有比一般无机材料更好的紫外线屏蔽能力，这是由于其属于单斜晶系，片状的绢云母在涂膜中具有高度的定向性，一般沿平行方向平行排列，上下重叠，当有光照射时，会发生全消光或者干涉，其特殊结构可以对入射光层层反射，使透过光减少，反射光相互干涉，因此其有很好的紫外屏蔽效果。本发明对绢云母采用二氧化硅包裹的方法，使得绢云母表面具有活性基团，从而改善其在水性树脂中的分散稳定性，增强涂层抗紫外性能的持久性；
（3）本发明制备过程简单，制得的涂料性质稳定，不容易发生聚沉，而且通过各组分合适配比，涂层透明平整，不出现发雾发白，特别适合用于建筑玻璃或汽车玻璃。
附图说明
图1为实施例1制备的涂料样品涂覆透明玻璃基体后形成的涂层的紫外-可见光-红外透过光谱图。
具体实施方式
为进一步公开而不是限制本发明，以下结合实例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
一种耐刮型户外粉末涂料，由以下重量份例的原料组成：改性绢云母5份，二氧化硅10份，改性纳米氧化钨锡8份，硫酸钡5份，二氧化钛7份，脂肪酰二乙醇胺1份，有机硅1份，聚二甲基硅氧烷0.05份，聚四氟乙烯蜡1份，水性聚氨酯树脂30份和有机硅树脂30份。
所述的改性绢云母的制备方法，其具体步骤如下：
（1）以质量比计，绢云母：聚乙烯吡咯烷酮=1:2，称取绢云母和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）置于三口烧瓶内；
（2）向步骤（1）的烧瓶加入乙醇和去离子水，超声分散均匀，边搅拌边加入氨水，继续搅拌30min；
（3）向步骤（2）的混合液加入正硅酸乙酯（TEOS），在室温下搅拌24h；
（4）将步骤（3）得到的产物洗涤，并在120℃下烘干6h，研磨，得到改性绢云母。
步骤（2）所述的乙醇、去离子水、氨水和正硅酸乙酯的体积比为80:20: 1: 0.2。
步骤（3）所述的正硅酸乙酯与绢云母的质量比为3:1。
所述的改性纳米氧化钨锡的制备方法：
以质量比计，纳米GTO与硅烷偶联剂KH570的质量比为1:30，称取GTO置于三口烧瓶中，然后加入KH570溶液，其中KH570用盐酸调节pH为5，将混合物在180℃下回流加热6h，后冷却至室温，对混合物进行抽滤，得到的滤饼用去离子水洗涤两遍，然后在90℃下真空干燥6h，最后得到改性纳米GTO粉体。
所述涂料的制备方法，其具体步骤如下：
按原料配方的重量份比例，将水性聚氨酯树脂、有机硅树脂、改性绢云母、二氧化硅、改性纳米氧化钨锡、硫酸钡和二氧化钛依次加入反应容器中混合，用搅拌机以1200r/min的速度搅拌分散30min，然后在分散后的混合物内依次加入流平剂、消泡剂、分散助剂和聚四氟乙烯蜡，以800r/min的速度搅拌分散30min，随后转移至纳米级循环砂磨机，转速400r/min，研磨24h，即可得到涂料。
实施例2
一种耐刮型户外粉末涂料，由以下重量份例的原料组成：改性绢云母6份，二氧化硅10份，改性纳米氧化钨锡10份，硫酸钡5份，二氧化钛7份，脂肪酰二乙醇胺2份，有机硅2份，聚二甲基硅氧烷0.07份，聚四氟乙烯蜡1份，水性聚氨酯树脂30份和有机硅树脂30份。
所述的改性绢云母的制备方法，其具体步骤如下：
（1）以质量比计，绢云母：聚乙烯吡咯烷酮=1:2，称取绢云母和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）置于三口烧瓶内；
（2）向步骤（1）的烧瓶加入乙醇和去离子水，超声分散均匀，边搅拌边加入氨水，继续搅拌30min；
（3）向步骤（2）的混合液加入正硅酸乙酯（TEOS），在室温下搅拌24h；
（4）将步骤（3）得到的产物洗涤，并在120℃下烘干6h，研磨，得到改性绢云母。
步骤（2）所述的乙醇、去离子水、氨水和正硅酸乙酯的体积比为80:20: 1: 0.2。
步骤（3）所述的正硅酸乙酯与绢云母的质量比为3:1。
所述的改性纳米氧化钨锡的制备方法：
以质量比计，纳米GTO与硅烷偶联剂KH570的质量比为1:30，称取GTO置于三口烧瓶中，然后加入KH570溶液，其中KH570用盐酸调节pH为5，将混合物在180℃下回流加热6h，后冷却至室温，对混合物进行抽滤，得到的滤饼用去离子水洗涤两遍，然后在90℃下真空干燥6h，最后得到改性纳米GTO粉体。
所述涂料的制备方法，其具体步骤如下：
按原料配方的重量份比例，将水性聚氨酯树脂、有机硅树脂、改性绢云母、二氧化硅、改性纳米氧化钨锡、硫酸钡和二氧化钛依次加入反应容器中混合，用搅拌机以1200r/min的速度搅拌分散30min，然后在分散后的混合物内依次加入流平剂、消泡剂、分散助剂和聚四氟乙烯蜡，以800r/min的速度搅拌分散30min，随后转移至纳米级循环砂磨机，转速400r/min，研磨24h，即可得到涂料。
实施例3
一种耐刮型户外粉末涂料，由以下重量份例的原料组成：改性绢云母8份，二氧化硅10份，改性纳米氧化钨锡15份，硫酸钡5份，二氧化钛7份，脂肪酰二乙醇胺3份，有机硅3份，聚二甲基硅氧烷1份，聚四氟乙烯蜡1份，水性聚氨酯树脂30份和有机硅树脂30份。
所述的改性绢云母的制备方法，其具体步骤如下：
（1）以质量比计，绢云母：聚乙烯吡咯烷酮=1:2，称取绢云母和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）置于三口烧瓶内；
（2）向步骤（1）的烧瓶加入乙醇和去离子水，超声分散均匀，边搅拌边加入氨水，继续搅拌30min；
（3）向步骤（2）的混合液加入正硅酸乙酯（TEOS），在室温下搅拌24h；
（4）将步骤（3）得到的产物洗涤，并在120℃下烘干6h，研磨，得到二氧化硅包覆的绢云母材料。
步骤（2）所述的乙醇、去离子水、氨水和正硅酸乙酯的体积比为80:20: 1: 0.2。
步骤（3）所述的正硅酸乙酯与绢云母的质量比为3:1。
所述的改性纳米氧化钨锡的制备方法：
以质量比计，纳米GTO与硅烷偶联剂KH570的质量比为1:30，称取GTO置于三口烧瓶中，然后加入KH570溶液，其中KH570用盐酸调节pH为5，将混合物在180℃下回流加热6h，后冷却至室温，对混合物进行抽滤，得到的滤饼用去离子水洗涤两遍，然后在90℃下真空干燥6h，最后得到改性纳米GTO粉体。
所述涂料的制备方法，其具体步骤如下：
按原料配方的重量份比例，将水性聚氨酯树脂、有机硅树脂、改性绢云母、二氧化硅、改性纳米氧化钨锡、硫酸钡和二氧化钛依次加入反应容器中混合，用搅拌机以1200r/min的速度搅拌分散30min，然后在分散后的混合物内依次加入流平剂、消泡剂、分散助剂和聚四氟乙烯蜡，以800r/min的速度搅拌分散30min，随后转移至纳米级循环砂磨机，转速400r/min，研磨24h，即可得到涂料。
图1为实施例1制备的涂料样品涂覆透明玻璃基体后形成的涂层的紫外-可见光-红外透过光谱图，基体为透明玻璃，紫外300-380nm波段透过率为99.9%和近红外波段透过率为98.5%，可见光380-780nm波段透过率为99.1%；经过涂覆后测得300-380nm紫外波段透过率为0.6%，780-2500nm近红外波段透过率为10.2%，可见光380-780nm波段透过率为73.6%；而且按照GB/T6739-1996标准对该涂层进行铅笔硬度测试，其硬度≥4H；其经过浸泡40℃水中24h仍然没有脱落或开裂；其按照GB/T 1771-1991测得该涂层耐盐雾可以达到360h；综上说明该涂层具有很好的屏蔽红外及紫外功能，可见光透过率好，且硬度和附着力都较好，适合用于建筑玻璃或汽车玻璃涂层。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种耐刮型户外粉末涂料，其特征在于：由以下重量份比例的原料制成：改性绢云母5-8份，二氧化硅10份，改性纳米氧化钨锡8-15份，硫酸钡5份，二氧化钛7份，分散助剂1-3份，流平剂1-3份，消泡剂0.05-1份，聚四氟乙烯蜡1份，水性聚氨酯树脂30份和有机硅树脂30份；
所述的改性绢云母的制备方法，其具体步骤如下：
（1）以质量比计，绢云母：聚乙烯吡咯烷酮=1:2，称取绢云母和聚乙烯吡咯烷酮置于三口烧瓶内；
（2）向步骤（1）的烧瓶加入乙醇和去离子水，超声分散均匀，边搅拌边加入氨水，继续搅拌30min；
（3）向步骤（2）的混合液加入正硅酸乙酯，在室温下搅拌24h；
（4）将步骤（3）得到的产物洗涤，并在120℃下烘干6h，研磨，得到改性绢云母；
所述的改性纳米氧化钨锡的制备方法：
以质量比计，纳米氧化钨锡与硅烷偶联剂KH570的质量比为1:30，称取氧化钨锡置于三口烧瓶中，然后加入KH570溶液，其中KH570用盐酸调节pH为5，将混合物在180℃下回流加热6h，后冷却至室温，对混合物进行抽滤，得到的滤饼用去离子水洗涤两遍，然后在90℃下真空干燥6h，最后得到改性纳米氧化钨锡粉体。
2.根据权利要求1所述的一种耐刮型户外粉末涂料，其特征在于：步骤（2）所述的乙醇、去离子水、氨水和正硅酸乙酯的体积比为80:20: 1: 0.2。
3.根据权利要求1所述的一种耐刮型户外粉末涂料，其特征在于：步骤（3）所述的正硅酸乙酯与绢云母的质量比为3:1。
4.根据权利要求1所述的一种耐刮型户外粉末涂料，其特征在于：所述的流平剂为有机硅。
5.根据权利要求1所述的一种耐刮型户外粉末涂料，其特征在于：所述的消泡剂为聚二甲基硅氧烷。
6.根据权利要求1所述的一种耐刮型户外粉末涂料，其特征在于：所述的分散助剂为脂肪酰二乙醇胺。
7.一种制备如权利要求1所述的耐刮型户外粉末涂料的方法，其特征在于：其具体步骤如下：
按原料配方的重量份比例，将水性聚氨酯树脂、有机硅树脂、改性绢云母、二氧化硅、改性纳米氧化钨锡、硫酸钡和二氧化钛依次加入反应容器中混合，用搅拌机以1200r/min的速度搅拌分散30min，然后在分散后的混合物内依次加入流平剂、消泡剂、分散助剂和聚四氟乙烯蜡，以800r/min的速度搅拌分散30min，随后转移至纳米级循环砂磨机，转速400r/min，研磨24h，即可得到涂料。
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