CN106752237B - 水性隔热浆料及其制备方法与水性隔热玻璃涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水性隔热浆料及其制备方法与水性隔热玻璃涂料及其制备方法。本发明的水性隔热浆料，选用纳米ATO和碳纳米管为主要隔热材料，利用纳米ATO所具有的特殊光学性能，即在红外光区长波部分和紫外光区具有很高的阻隔率，在可见光区具有很高的透过率，同时结合特殊碳原子排列结构的碳纳米管在近红外光及紫外光照射下具有长久持续的高隔热效率和抗紫外老化效果，可以有效加强红外光区辐射的反射，弥补纳米ATO对近红外短波部分隔热性能不足和抗紫外老化性能不足的缺陷。本发明的水性隔热玻璃涂料，使用上述的隔热浆料和水性有机硅改性丙烯酸树脂，可以解决现有涂料透明性不够、隔热效果不佳、耐候性不强的问题，并保持长久稳定均匀。

Description

水性隔热浆料及其制备方法与水性隔热玻璃涂料及其制备 方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，尤其涉及一种水性隔热浆料及其制备方法与使用该水性隔热浆料的水性隔热玻璃涂料及其制备方法。

背景技术

随着我国经济的高速发展，人们生活水平的提高，近年来国内建筑物广泛采用大型窗户和玻璃幕墙，在增加建筑物装饰性和采光效果的同时也增加了建筑物夏季制冷和冬季取暖的能耗，据统计我国建筑物的能耗占总能耗的40％，通过门窗玻璃损失的能量为46％。因此在对建筑节能设计研究过程中，各种玻璃的隔热防护就成为了一个无法回避的问题。建筑门窗玻璃和汽车玻璃的隔热涂料，不但要求隔热玻璃涂料中高性能的选择性屏蔽材料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，又能阻挡红外光和紫外光所带来的热辐射。通过对门窗玻璃使用隔热产品，可以减少夏季太阳光的热量进入室内，提高空调的制冷效率，降低冬天室内热量通过玻璃溢出提高空调或其他取暖设备的采暖效率。因此对透明隔热玻璃涂料的研究和使用意义重大。

目前市场上，水性玻璃隔热涂料所用隔热浆料主要选用纳米氧化锡锑(ATO)或纳米氧化铟锡(ITO)的选择性屏蔽材料所制备的水性隔热浆料，这两种隔热浆料都存在一定缺陷，即只能阻隔紫外光及近红外的长波部分，而对于近红外的短波部分，特别是在波长小于900nm的区域隔热性能不足，其遮蔽系数基本上低于0.75。同时在长期的紫外光照射下，单一的ATO或ITO隔热材料的有效使用寿命也很难达到要求。

因此，如何实现在可见光部分有高透过率，同时又能满足在紫外线和红外线长短波部分均有高阻隔率，是目前开发水性玻璃隔热浆料及其涂料应该解决的首要问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水性隔热浆料，选用纳米ATO和碳纳米管为主要隔热材料，可以有效加强红外光区辐射的反射，弥补单纯纳米ATO对近红外短波部分隔热性能不足的缺陷。

本发明的另一目的在于提供一种水性隔热浆料的制备方法，工艺操作简单，所制得的水性隔热浆料对紫外线和红外线长短波部分均有高阻隔率。

本发明的另一目的在于提供一种使用上述水性隔热浆料的水性隔热玻璃涂料，可以克服其他水性隔热涂料透明性不够，隔热效果不佳特别是对近红外短波部分隔热性能不理想的缺点，并能够保持长久稳定均匀。

本发明的另一目的在于提供一种水性隔热玻璃涂料的制备方法，工艺操作简单，所制得的水性隔热玻璃涂料对近红外短波部分的隔热性能良好，并能够保持长久稳定均匀。

为实现上述目的，本发明提供一种水性隔热浆料，其配方包括的组分及重量百分比如下：

所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、或多壁碳纳米管，所述碳纳米管直径为10-30nm，长度为1-10μm；所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、或KH570；所述分散剂为纳米硅胶；所述pH调节剂为AMP-95。

本发明还提供一种水性隔热浆料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、按所述水性隔热浆料的配方，以预计制得的水性隔热浆料的总重量为基准，分别按重量比例称取纳米ATO2-4.5％、碳纳米管0.18-0.72％、分散剂2-3％、硅烷偶联剂2-3％、及去离子水89.0-93.0％；

步骤2、将称好的纳米ATO和碳纳米管加入称好的去离子水中混合，然后添加称好的硅烷偶联剂，使用pH调节剂调节pH值至7-8.5，搅拌均匀后，先经过研磨机研磨，再采用超声波分散，得到分散悬液；

步骤3、将称好的分散剂加入分散悬液中，用高速分散机搅拌分散，确保分散均匀，得到水性隔热浆料。

所述步骤2中，经过研磨机研磨1-2h，采用超声波分散的超声波功率为50-90W，超声频率为40-60Khz，超声时间为45-90min；

所述步骤3中，用高速分散机以600-700r/min转速搅拌分散20-30min。

所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、或多壁碳纳米管，所述碳纳米管直径为10-30nm，长度为1-10μm；所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、或KH570；所述分散剂为纳米硅胶；所述pH调节剂为AMP-95。

本发明还提供一种使用上述水性隔热浆料的水性隔热玻璃涂料，其配方包括的组份及重量百分比如下：

所述水性有机硅改性丙烯酸树脂的固含量为45％-55％，分子量为35000-45000；

所述消泡剂为TEGO Airex902w、EFKA2526或海明斯德谦7580；

所述pH调节剂为AMP-95；

所述增稠剂为陶氏化学DR-72及德谦RHEOLATE 420中的至少一种。

本发明还提供一种水性隔热玻璃涂料的制备方法，包括如下步骤：

步骤10、按所述水性隔热玻璃涂料的配方，以预计制得的水性隔热玻璃涂料的总重量为基准，按重量比例称取水性有机硅改性丙烯酸树脂40.0-60.0％、水性隔热浆料40.0-60.0％、消泡剂0.2-0.5％、及去离子水0-30％；

步骤20、将称好的水性有机硅改性丙烯酸树脂置于容器中，在低速搅拌下将称好的水性隔热浆料、消泡剂按顺序依次加入，并使用pH调节剂调节pH至7.5-8.5，然后在中速搅拌下分散，确保分散均匀；

步骤30、在低速搅拌下缓慢加入称好的去离子水，并使用增稠剂调整粘度到55-60KU；

步骤40、将调好粘度的物料过滤后灌装至内壁有防腐涂层的铁桶或塑料桶中，得到水性隔热玻璃涂料。

所述水性有机硅改性丙烯酸树脂的固含量为45％-55％，分子量为35000-45000；

所述消泡剂为TEGO Airex902w、EFKA2526或海明斯德谦7580；

所述pH调节剂为AMP-95；

所述增稠剂为陶氏化学DR-72及德谦RHEOLATE 420中的至少一种。

所述步骤20-30中，低速搅拌的搅拌转速为300-500r/min；

所述步骤20中，中速搅拌的搅拌转速为1000-1200r/min，中速搅拌下分散的时间为5-8min。

本发明的有益效果：本发明的水性隔热浆料，选用了纳米ATO和碳纳米管为主要隔热材料，利用纳米ATO本身所具有的特殊光学性能，即在红外光区长波部分和紫外光区具有很高的阻隔率，在可见光区具有很高的透过率，同时结合特殊碳原子排列结构的碳纳米管在近红外光及紫外光照射下具有长久持续的高隔热效率和优良的抗紫外老化效果，可以有效加强红外光区辐射的反射，弥补纳米ATO对近红外短波部分区域隔热性能不足和抗紫外老化性能不足的缺陷。本发明的水性隔热浆料的制备方法，经超声波作用和分散剂处理在特定条件下制成纳米ATO与碳纳米管复合的水性隔热浆料，工艺操作简单，所制得的水性隔热浆料在可见光部分有高透过率，同时又能满足在紫外线和红外线长短波部分均有高阻隔率。本发明的水性隔热玻璃涂料，使用上述透明的水性隔热浆料，并同时采用了透明度高、耐候强的水性有机硅改性丙烯酸树脂，能在不影响玻璃采光前提下冬季达到节能保温效果，夏季达到节能降温效果，可以克服现有水性隔热涂料透明性不够、隔热效果不佳、耐候性不强、有效使用寿命不长，特别是对近红外短波区域隔热性能不理想的缺点，并保持长久稳定均匀。本发明的水性隔热玻璃涂料的制备方法，工艺操作简单，所制得的水性隔热玻璃涂料对近红外短波部分的隔热性能良好，并能够保持长久稳定均匀。

附图说明

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。

附图中，

图1为本发明的水性隔热浆料的制备方法的流程示意图；

图2为本发明的水性隔热玻璃涂料的制备方法的流程示意图。

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。

本发明首先提供一种水性隔热浆料，其配方包括的组分及重量百分比如下：

具体地，所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、或多壁碳纳米管，所述碳纳米管直径为10-30nm，长度为1-10μm。

具体地，所述硅烷偶联剂可选自KH550、KH560、或KH570等。

具体地，所述分散剂可以为纳米硅胶。

具体地，所述pH调节剂可以为AMP-95。

本发明的隔热浆料，选用了纳米ATO和碳纳米管为主要隔热材料，利用纳米ATO本身所具有的特殊光学性能，即在红外光区长波部分和紫外光区具有很高的阻隔率，在可见光区具有很高的透过率，同时结合特殊碳原子排列结构的碳纳米管在近红外光及紫外光照射下具有长久持续的高隔热效率和优良的抗紫外老化效果，可以有效加强红外光区辐射的反射，弥补纳米ATO对近红外短波部分区域隔热性能不足和抗紫外老化性能不足的缺陷。

请参阅图1，本发明还提供一种水性隔热浆料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、按所述水性隔热浆料的配方，以预计制得的水性隔热浆料的总重量为基准，分别按重量比例称取纳米ATO2-4.5％、碳纳米管0.18-0.72％、分散剂2-3％、硅烷偶联剂2-3％、及去离子水89.0-93.0％。

具体地，所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、或多壁碳纳米管，所述碳纳米管直径为10-30nm，长度为1-10μm；所述硅烷偶联剂可选自KH550、KH560、或KH570等；所述分散剂可以为纳米硅胶.；所述pH调节剂可以为AMP-95。

步骤2、将称好的纳米ATO和碳纳米管加入称好的去离子水中混合，然后添加称好的硅烷偶联剂，使用pH调节剂调节pH值至7-8.5，搅拌均匀后，先经过研磨机研磨1-2h，再采用超声波分散45-90min，得到分散悬液。

具体地，所述步骤2中，采用超声波分散的超声波功率为50-90W，超声频率为40-60Khz。

步骤3、将称好的分散剂加入分散悬液中，用高速分散机以600-700r/min转速搅拌分散20-30min，确保分散均匀，得到水性隔热浆料。

本发明的隔热浆料的制备方法，经超声波作用和分散剂处理在特定条件下制成纳米ATO与碳纳米管复合的水性隔热浆料，工艺操作简单，所制得的水性隔热浆料在可见光部分有高透过率，同时又能满足在紫外线和红外线长短波部分均有高阻隔率，并具有优良的抗紫外老化效果。

本发明还提供一种使用上述水性隔热浆料的水性隔热玻璃涂料，其配方包括的组份及重量百分比如下：

具体地，所述水性有机硅改性丙烯酸树脂的固含量为45％-55％，分子量为35000-45000。

具体地，所述消泡剂可选自TEGO Airex902w、EFKA2526或海明斯德谦7580等。

具体地，所述增稠剂可以为陶氏化学DR-72及德谦RHEOLATE 420中的至少一种。

具体地，所述pH调节剂可以为AMP-95。

本发明的水性隔热玻璃涂料，使用上述透明的水性隔热浆料，并同时采用了透明度高、耐候强的水性有机硅改性丙烯酸树脂，能在不影响玻璃采光前提下冬季达到节能保温效果，夏季达到节能降温效果，可以克服现有水性隔热涂料透明性不够、隔热效果不佳、耐候强不强、有效使用寿命不长，特别是对近红外短波区域隔热性能不理想的缺点，并保持长久稳定均匀。

请参阅图2，本发明还提供一种水性隔热玻璃涂料的制备方法，包括如下步骤：

步骤10、按所述水性隔热玻璃涂料的配方，以预计制得的水性隔热玻璃涂料的总重量为基准，按重量比例称取水性有机硅改性丙烯酸树脂40.0-60.0％、水性隔热浆料40.0-60.0％、消泡剂0.2-0.5％、及去离子水0-30％。

具体地，所述水性有机硅改性丙烯酸树脂的固含量为45％-55％，分子量为35000-45000；所述消泡剂可选自TEGO Airex902w、EFKA2526或海明斯德谦7580等。

步骤20、将称好的水性有机硅改性丙烯酸树脂置于容器中，在300-500r/min低速搅拌下将称好的水性隔热浆料、消泡剂按顺序依次加入，并使用pH调节剂调节pH至7.5-8.5，然后在1000-1200r/min中速搅拌下分散5-8min，确保分散均匀。

具体地，所述pH调节剂可以为AMP-95。

步骤30、在300-500r/min低速搅拌下缓慢加入称好的去离子水，并使用增稠剂调整粘度到55-60KU。

具体地，所述增稠剂可选自陶氏化学DR-72及德谦RHEOLATE 420中的至少一种。

步骤40、将调好粘度的物料过滤后灌装至内壁有防腐涂层的铁桶或塑料桶中，得到水性隔热玻璃涂料。

本发明的水性隔热玻璃涂料的制备方法，使用上述纳米ATO与碳纳米管复合的水性隔热浆料，并与一种透明度高、耐候强的水性有机硅改性丙烯酸树脂以及消泡剂、去离子水等制成水性隔热玻璃涂料，所制得的水性隔热玻璃涂料能在不影响玻璃采光前提下冬季达到节能保温效果，夏季达到节能降温效果，可以克服其他水性隔热涂料透明性不够，隔热效果不佳特别是对近红外短波区域隔热性能不理想的缺点，并保持长久稳定均匀。

综上所述，本发明的水性隔热浆料，选用了纳米ATO和碳纳米管为主要隔热材料，利用纳米ATO本身所具有的特殊光学性能，即在红外光区长波部分和紫外光区具有很高的阻隔率，在可见光区具有很高的透过率，同时结合特殊碳原子排列结构的碳纳米管在近红外光及紫外光照射下具有长久持续的高隔热效率和优良的抗紫外老化效果，可以有效加强红外光区辐射的反射，弥补纳米ATO对近红外短波部分区域隔热性能不足和抗紫外老化性能不足的缺陷。本发明的水性隔热浆料的制备方法，经超声波作用和分散剂处理在特定条件下制成纳米ATO与碳纳米管复合的水性隔热浆料，工艺操作简单，所制得的水性隔热浆料在可见光部分有高透过率，同时又能满足在紫外线和红外线长短波部分均有高阻隔率。本发明的水性隔热玻璃涂料，使用上述透明的水性隔热浆料，并同时采用了透明度高、耐候强的水性有机硅改性丙烯酸树脂，能在不影响玻璃采光前提下冬季达到节能保温效果，夏季达到节能降温效果，可以克服现有水性隔热涂料透明性不够、隔热效果不佳、耐候性不强、有效使用寿命不长，特别是对近红外短波区域隔热性能不理想的缺点，并保持长久稳定均匀。本发明的水性隔热玻璃涂料的制备方法，工艺操作简单，所制得的水性隔热玻璃涂料对近红外短波部分的隔热性能良好，并能够保持长久稳定均匀。

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后附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种水性隔热浆料，其特征在于，其配方包括的组分及重量百分比如下：

所述碳纳米管为单壁碳纳米管或双壁碳纳米管，所述碳纳米管直径为10-30nm，长度为1-10μm；所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、或KH570；所述分散剂为纳米硅胶；所述pH调节剂为AMP-95。

2.一种如权利要求1所述的水性隔热浆料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、按所述水性隔热浆料的配方，以预计制得的水性隔热浆料的总重量为基准，分别按重量比例称取纳米ATO2-4.5％、碳纳米管0.18-0.72％、分散剂2-3％、硅烷偶联剂2-3％、及去离子水89.0-93.0％；

步骤2、将称好的纳米ATO和碳纳米管加入称好的去离子水中混合，然后添加称好的硅烷偶联剂，使用pH调节剂调节pH值至7-8.5，搅拌均匀后，先经过研磨机研磨，再采用超声波分散，得到分散悬液；

步骤3、将称好的分散剂加入分散悬液中，用高速分散机搅拌分散，确保分散均匀，得到水性隔热浆料。

3.如权利要求2所述的水性隔热浆料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，经过研磨机研磨1-2h，采用超声波分散的超声波功率为50-90W，超声频率为40-60KHz ，超声时间为45-90min；

所述步骤3中，用高速分散机以600-700r/min转速搅拌分散20-30min。

4.一种使用如权利要求1所述的水性隔热浆料的水性隔热玻璃涂料，其特征在于，其配方包括的组份及重量百分比如下：

5.如权利要求4所述的水性隔热玻璃涂料，其特征在于，所述水性有机硅改性丙烯酸树脂的固含量为45％-55％，分子量为35000-45000；

所述消泡剂为TEGO Airex902w、EFKA2526或海明斯德谦7580；

所述pH调节剂为AMP-95；

所述增稠剂为陶氏化学DR-72及德谦RHEOLATE 420中的至少一种。

6.一种如权利要求4所述的水性隔热玻璃涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤10、按所述水性隔热玻璃涂料的配方，以预计制得的水性隔热玻璃涂料的总重量为基准，按重量比例称取水性有机硅改性丙烯酸树脂40.0-60.0％、水性隔热浆料40.0-60.0％、消泡剂0.2-0.5％、及去离子水0-30％；

步骤20、将称好的水性有机硅改性丙烯酸树脂置于容器中，在低速搅拌下将称好的水性隔热浆料、消泡剂按顺序依次加入，并使用pH调节剂调节pH至7.5-8.5，然后在中速搅拌下分散，确保分散均匀；

步骤30、在低速搅拌下缓慢加入称好的去离子水，并使用增稠剂调整粘度到55-60KU；

步骤40、将调好粘度的物料过滤后灌装至内壁有防腐涂层的铁桶或塑料桶中，得到水性隔热玻璃涂料。

7.如权利要求6所述的水性隔热玻璃涂料的制备方法，其特征在于，所述水性有机硅改性丙烯酸树脂的固含量为45％-55％，分子量为35000-45000；

所述消泡剂为TEGO Airex902w、EFKA2526或海明斯德谦7580；

所述pH调节剂为AMP-95；

所述增稠剂为陶氏化学DR-72及德谦RHEOLATE 420中的至少一种。

8.如权利要求6所述的水性隔热玻璃涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤20-30中，低速搅拌的搅拌转速为300-500r/min；

所述步骤20中，中速搅拌的搅拌转速为1000-1200r/min，中速搅拌下分散的时间为5-8min。