CN107099213A - 一种玻璃幕墙节能涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种玻璃幕墙节能涂料及其制备方法，涉及节能材料技术领域，包括以下份计的原料：改性水性环氧树脂65~75份、保温隔热填料45~55份、抗菌粉剂20~25份、紫外吸收剂20~23份、纳米二氧化钛15~17份、助剂10~15份和水70~80份。本发明涂层均匀、附着力强、耐候性好，具有良好的保温隔热性能，可以有效地降低玻璃传热系数，隔热、隔紫外线，从而降低能耗、减少光污染，起到室内外节能作用。

Description

一种玻璃幕墙节能涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及节能材料技术领域，具体涉及一种玻璃幕墙节能涂料及其制备方法。
背景技术
面对日益严峻的能源危机，全球都在大力提倡节能减排。据统计，建筑能耗占人类能源消耗的30-40％，因此，提高建筑物保温隔热性能对于节约能源具有非常重要的意义。近年来，玻璃幕墙广泛被现代建筑所采用，玻璃幕墙所导致的光污染和能耗问题也越来越严峻。为此，各国建筑界都在不断地研发建筑玻璃节能方案。目前所使用的建筑玻璃节能方案主要包括采用中空玻璃、镀膜热反射玻璃和各种隔热玻璃贴膜。然而，这些节能方案的成本都较高。
实践证明，在玻璃幕墙上使用专用的节能涂料，可以有效地降低玻璃传热系数，隔热、隔紫外线，从而降低能耗、减少光污染。因此，提供一种原料成本低、制备工艺简单的玻璃幕墙节能涂料成为业内急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种玻璃幕墙节能涂料及其制备方法，制备工艺简单、成本低，使用后涂层均匀、附着力强、耐候性好，具有良好的保温隔热性能，可以有效地降低玻璃传热系数，隔热、隔紫外线，从而降低能耗、减少光污染，起到室内外节能作用。
本发明提供了如下的技术方案：一种玻璃幕墙节能涂料，包括以下份计的原料：改性水性环氧树脂65~75份、保温隔热填料45~55份、抗菌粉剂20~25份、紫外吸收剂20~23份、纳米二氧化钛15~17份、助剂10~15份和水70~80份；
所述改性水性环氧树脂包括以下份计的原料：混合溶剂20~25份、环氧树脂18~20份、混合单体15~17份、引发剂10~13份、中和剂5~8份、氨基改性硅烷3~6份和水25~27份；
所述助剂包括以下份计的原料：流平剂3~5份、附着力促进剂3~5份、增稠剂1~3份、光引发剂1~2份、固化剂0.2~1.2份和防沉剂0.2~0.8份。
优选地，所述混合溶剂为乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、异丙醇和乙醇中的至少两种，所述混合单体为不饱和酰胺中的至少两种，所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二异丙苯、过氧化甲乙酮和过氧化二碳酸二环己酯的任一种，所述中和剂为NaHCO3、三乙胺和N，N-二甲基乙醇胺中的任一种，所述氨基改性硅烷为γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷或者γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
优选地，所述保温隔热填料包括以下份计的原料：白炭黑15~25份、沸石10~15份、高岭土5~8份、珍珠岩2~6份和云母粉1~4份。
优选地，所述抗菌粉剂包括以下份计的原料：氧化银11~13份、氧化锌8~10份和载体颗粒5~7份。
优选地，所述抗菌粉剂的制备方法为：按照配比称取氧化银、氧化锌和载体颗粒，充分混合均匀在400～500℃高温下灼烧2~3h，冷却后过200~300筛，得到所述抗菌粉剂。
优选地，所述载体颗粒为纳米级碳酸钙、纳米级水滑石、纳米级膨润土和纳米级硅藻土中的一种或几种。
优选地，所述紫外吸收剂为苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类和三嗪类中的一种或几种。
优选地，所述流平剂为丙烯酸类流平剂或有机硅类流平剂，所述附着力促进剂为环氧类附着力促进剂，所述增稠剂为聚氨酯类增稠剂，所述光引发剂为羟烷基苯酮类光引发剂，所述固化剂为胺类固化剂，所述防沉剂为纳米气相二氧化硅。
本发明提供一种玻璃幕墙节能涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）、保温隔热填料酸化处理
称取保温隔热填料，研磨粉碎并过80~90目筛，放入回转窑中煅烧，煅烧温度控制为300～500℃，煅烧时间控制为2~3h；
将煅烧后的保温隔热填料放入浓度为90~95%的稀硫酸池内进行酸化处理，酸化时间为13~15h，将酸化的保温隔热填料取出沥干，放入回转式烘干机中烘干，研磨并过100~120目筛，得到酸化后的保温隔热填料，备用；
（2）、制备改性水性环氧树脂
按照配比将环氧树脂加入至混合溶剂中，以200~300r/min转速条件混合溶解20~30min，并逐步加热升温至80~90℃，得到混合溶液，向混合溶液中加入混合单体和引发剂，滴加完毕后保温40~50min，得到改性环氧接枝丙烯酸树脂；
将得到的改性环氧接枝丙烯酸树脂降温至45~55℃，向其中加入中和剂、氨基改性硅烷和水，进行扩链改性反应2~3h，得到所述改性水性环氧树脂；
（3）、制备成品
将步骤（1）得到的保温隔热填料和步骤（2）得到的改性水性环氧树脂混合后加入反应容器，并按照配比加入剩余原料，充分混合后在800~900r/min条件下搅拌30~60min，并保持温度为60~80℃，自然冷却后得到的成品即为所述玻璃幕墙节能涂料。
本发明的有益效果：涂层均匀、附着力强、耐候性好，具有良好的保温隔热性能，可以有效地降低玻璃传热系数，隔热、隔紫外线，从而降低能耗、减少光污染，起到室内外节能作用，具体如下：
（1）、本发明中以混合溶剂、环氧树脂、混合单体、引发剂、中和剂、氨基改性硅烷和水制备改性水性环氧树脂作为主要原料之一，改性水性环氧树脂稳定性强，并且具有良好的常温自交联特性和力学性能，还可以提高涂层与玻璃的附着力，提高涂层的综合性能；
（2）、本发明中添加苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类和三嗪类中的一种或几种作为紫外线吸收剂，可以增强涂层对紫外线的吸收率，提高隔热保温性能，完善涂料的节能性；
（3）、本发明保温隔热填料起到保温作用，可以有效地降低玻璃传热系数，隔热、从而降低能耗，其中添加的沸石，沸石自身具有较高的吸附性能，经过高温并酸化处理的沸石，得到了进一步的活化，形成疏松多孔结构，在低相对湿度、低浓度、较高温度条件下仍具有吸附稳定性，涂覆于玻璃表面使涂层具有空气净化功能，改善室内外环境；
（4）、本发明保温隔热填料中添加的白炭黑，具有超微细无机多孔结构，由于其粒径很小，具有比表面积大、表面吸附力强、分散性能好等特点，添加在涂料中还可以起到提高稳定性、补强性、增稠性、附着力和触变性等作用；
（5）、本发明中添加的纳米二氧化钛，在光线的作用下，会产生类似光合作用的光催化反应，产生出氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧，具有很强的光氧化还原功能，可氧化分解各种有机化合物和部分无机物，能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，可杀灭细菌和分解有机污染物，将有机污染物分解成无污染的水和二氧化碳，使得本发明的涂料还具有极强的杀菌、防霉、防污自洁和净化空气功能；
（6）、本发明中添加抗菌粉剂，配合纳米二氧化钛，协同产生抗菌作用，并且抗菌粉剂对光照稳定，在日光照和紫外光照时均不变色，能够耐受高温，缓释性能稳定，杀菌长效；
（7）、本发明可以在常温下直接喷涂在玻璃幕墙的表面进行热固化，喷涂后涂层坚硬、孔隙率高、比表面积大、粘结性强，涂膜具有耐黄变、高韧性、高附着力、耐水耐晒、干燥快等性能，不会发生脱落等问题；采光好，不会增加室内照明成本，不会影响建筑的整体美观性。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
一种玻璃幕墙节能涂料，包括以下份计的原料：
改性水性环氧树脂 65份；
保温隔热填料 45份；
抗菌粉剂 20份；
紫外吸收剂 20份；
纳米二氧化钛 15份；
助剂 10份；
水 70份；
所述改性水性环氧树脂包括以下份计的原料：混合溶剂20份、环氧树脂18份、混合单体15份、引发剂10份、中和剂5份、氨基改性硅烷3份和水25份；
所述助剂包括以下份计的原料：流平剂3份、附着力促进剂3份、增稠剂1份、光引发剂1份、固化剂0.2份和防沉剂0.2份。
其中，所述混合溶剂为乙二醇丁醚醋酸酯和丙二醇甲醚，所述混合单体为不饱和酰胺中的两种，所述引发剂为偶氮二异丁腈，所述中和剂为NaHCO3，所述氨基改性硅烷为γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷。
其中，所述保温隔热填料包括以下份计的原料：白炭黑15份、沸石10份、高岭土5份、珍珠岩2份和云母粉1份。
其中，所述抗菌粉剂包括以下份计的原料：氧化银11份、氧化锌8份和载体颗粒5份。
其中，所述抗菌粉剂的制备方法为：按照配比称取氧化银、氧化锌和载体颗粒，充分混合均匀在400℃高温下灼烧2h，冷却后过200筛，得到所述抗菌粉剂。
其中，所述载体颗粒为纳米级碳酸钙。
其中，所述紫外吸收剂为苯酮类。
其中，所述流平剂为丙烯酸类流平剂，所述附着力促进剂为环氧类附着力促进剂，所述增稠剂为聚氨酯类增稠剂，所述光引发剂为羟烷基苯酮类光引发剂，所述固化剂为胺类固化剂，所述防沉剂为纳米气相二氧化硅。
本实施例中提供一种玻璃幕墙节能涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）、保温隔热填料酸化处理
称取保温隔热填料，研磨粉碎并过80目筛，放入回转窑中煅烧，煅烧温度控制为300℃，煅烧时间控制为2h；
将煅烧后的保温隔热填料放入浓度为90%的稀硫酸池内进行酸化处理，酸化时间为13h，将酸化的保温隔热填料取出沥干，放入回转式烘干机中烘干，研磨并过100目筛，得到酸化后的保温隔热填料，备用；
（2）、制备改性水性环氧树脂
按照配比将环氧树脂加入至混合溶剂中，以200r/min转速条件混合溶解20min，并逐步加热升温至80℃，得到混合溶液，向混合溶液中加入混合单体和引发剂，滴加完毕后保温40min，得到改性环氧接枝丙烯酸树脂；
将得到的改性环氧接枝丙烯酸树脂降温至45℃，向其中加入中和剂、氨基改性硅烷和水，进行扩链改性反应2h，得到所述改性水性环氧树脂；
（3）、制备成品
将步骤（1）得到的保温隔热填料和步骤（2）得到的改性水性环氧树脂混合后加入反应容器，并按照配比加入剩余原料，充分混合后在800r/min条件下搅拌30min，并保持温度为60℃，自然冷却后得到的成品即为所述玻璃幕墙节能涂料。
实施例2
一种玻璃幕墙节能涂料，包括以下份计的原料：
改性水性环氧树脂 75份；
保温隔热填料 55份；
抗菌粉剂 25份；
紫外吸收剂 23份；
纳米二氧化钛 17份；
助剂 15份；
水 80份；
所述改性水性环氧树脂包括以下份计的原料：混合溶剂25份、环氧树脂20份、混合单体17份、引发剂13份、中和剂8份、氨基改性硅烷6份和水27份；
所述助剂包括以下份计的原料：流平剂5份、附着力促进剂5份、增稠剂3份、光引发剂2份、固化剂1.2份和防沉剂0.8份。
其中，所述混合溶剂为丙二醇甲醚和丙二醇甲醚醋酸酯，所述混合单体为不饱和酰胺中的三种，所述引发剂为过氧化二异丙苯，所述中和剂为三乙胺，所述氨基改性硅烷为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
其中，所述保温隔热填料包括以下份计的原料：白炭黑25份、沸石15份、高岭土8份、珍珠岩6份和云母粉4份。
其中，所述抗菌粉剂包括以下份计的原料：氧化银13份、氧化锌10份和载体颗粒7份。
其中，所述抗菌粉剂的制备方法为：按照配比称取氧化银、氧化锌和载体颗粒，充分混合均匀在500℃高温下灼烧3h，冷却后过300筛，得到所述抗菌粉剂。
其中，所述载体颗粒为纳米级水滑石。
其中，所述紫外吸收剂为苯并三唑类。
其中，所述流平剂为有机硅类流平剂，所述附着力促进剂为环氧类附着力促进剂，所述增稠剂为聚氨酯类增稠剂，所述光引发剂为羟烷基苯酮类光引发剂，所述固化剂为胺类固化剂，所述防沉剂为纳米气相二氧化硅。
本实施例中提供一种玻璃幕墙节能涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）、保温隔热填料酸化处理
称取保温隔热填料，研磨粉碎并过90目筛，放入回转窑中煅烧，煅烧温度控制为500℃，煅烧时间控制为3h；
将煅烧后的保温隔热填料放入浓度为95%的稀硫酸池内进行酸化处理，酸化时间为15h，将酸化的保温隔热填料取出沥干，放入回转式烘干机中烘干，研磨并过120目筛，得到酸化后的保温隔热填料，备用；
（2）、制备改性水性环氧树脂
按照配比将环氧树脂加入至混合溶剂中，以300r/min转速条件混合溶解30min，并逐步加热升温至90℃，得到混合溶液，向混合溶液中加入混合单体和引发剂，滴加完毕后保温50min，得到改性环氧接枝丙烯酸树脂；
将得到的改性环氧接枝丙烯酸树脂降温至55℃，向其中加入中和剂、氨基改性硅烷和水，进行扩链改性反应3h，得到所述改性水性环氧树脂；
（3）、制备成品
将步骤（1）得到的保温隔热填料和步骤（2）得到的改性水性环氧树脂混合后加入反应容器，并按照配比加入剩余原料，充分混合后在900r/min条件下搅拌60min，并保持温度为80℃，自然冷却后得到的成品即为所述玻璃幕墙节能涂料。
实施例3
一种玻璃幕墙节能涂料，包括以下份计的原料：
改性水性环氧树脂 70份；
保温隔热填料 50份；
抗菌粉剂 22.5份；
紫外吸收剂 21.5份；
纳米二氧化钛 16份；
助剂 12.5份；
水 75份；
所述改性水性环氧树脂包括以下份计的原料：混合溶剂22.5份、环氧树脂19份、混合单体16份、引发剂11.5份、中和剂6.5份、氨基改性硅烷4.5份和水26份；
所述助剂包括以下份计的原料：流平剂4份、附着力促进剂4份、增稠剂2份、光引发剂1.5份、固化剂0.7份和防沉剂0.5份。
其中，所述混合溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯和异丙醇，所述混合单体为不饱和酰胺中的两种，所述引发剂为过氧化甲乙酮，所述中和剂为N，N-二甲基乙醇胺，所述氨基改性硅烷为γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷。
其中，所述保温隔热填料包括以下份计的原料：白炭黑20份、沸石12.5份、高岭土6.5份、珍珠岩4份和云母粉2.5份。
其中，所述抗菌粉剂包括以下份计的原料：氧化银12份、氧化锌9份和载体颗粒6份。
其中，所述抗菌粉剂的制备方法为：按照配比称取氧化银、氧化锌和载体颗粒，充分混合均匀在450℃高温下灼烧2.5h，冷却后过250目筛，得到所述抗菌粉剂。
其中，所述载体颗粒为纳米级膨润土。
其中，所述紫外吸收剂为取代丙烯腈类。
其中，所述流平剂为丙烯酸类流平剂，所述附着力促进剂为环氧类附着力促进剂，所述增稠剂为聚氨酯类增稠剂，所述光引发剂为羟烷基苯酮类光引发剂，所述固化剂为胺类固化剂，所述防沉剂为纳米气相二氧化硅。
本实施例中提供一种玻璃幕墙节能涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）、保温隔热填料酸化处理
称取保温隔热填料，研磨粉碎并过85目筛，放入回转窑中煅烧，煅烧温度控制为400℃，煅烧时间控制为2.5h；
将煅烧后的保温隔热填料放入浓度为93%的稀硫酸池内进行酸化处理，酸化时间为14h，将酸化的保温隔热填料取出沥干，放入回转式烘干机中烘干，研磨并过110目筛，得到酸化后的保温隔热填料，备用；
（2）、制备改性水性环氧树脂
按照配比将环氧树脂加入至混合溶剂中，以220r/min转速条件混合溶解25min，并逐步加热升温至85℃，得到混合溶液，向混合溶液中加入混合单体和引发剂，滴加完毕后保温45min，得到改性环氧接枝丙烯酸树脂；
将得到的改性环氧接枝丙烯酸树脂降温至50℃，向其中加入中和剂、氨基改性硅烷和水，进行扩链改性反应2.5h，得到所述改性水性环氧树脂；
（3）、制备成品
将步骤（1）得到的保温隔热填料和步骤（2）得到的改性水性环氧树脂混合后加入反应容器，并按照配比加入剩余原料，充分混合后在850r/min条件下搅拌45min，并保持温度为70℃，自然冷却后得到的成品即为所述玻璃幕墙节能涂料。
参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种玻璃幕墙节能涂料，其特征在于，包括以下份计的原料：改性水性环氧树脂65~75份、保温隔热填料45~55份、抗菌粉剂20~25份、紫外吸收剂20~23份、纳米二氧化钛15~17份、助剂10~15份和水70~80份；
所述改性水性环氧树脂包括以下份计的原料：混合溶剂20~25份、环氧树脂18~20份、混合单体15~17份、引发剂10~13份、中和剂5~8份、氨基改性硅烷3~6份和水25~27份；
所述助剂包括以下份计的原料：流平剂3~5份、附着力促进剂3~5份、增稠剂1~3份、光引发剂1~2份、固化剂0.2~1.2份和防沉剂0.2~0.8份。
2.根据权利要求1所述的玻璃幕墙节能涂料，其特征在于，包括以下份计的原料：改性水性环氧树脂70份、保温隔热填料50份、抗菌粉剂22.5份、紫外吸收剂21.5份、纳米二氧化钛16份、助剂12.5份和水75份；
所述改性水性环氧树脂包括以下份计的原料：混合溶剂22.5份、环氧树脂19份、混合单体16份、引发剂11.5份、中和剂6.5份、氨基改性硅烷4.5份和水26份；
所述助剂包括以下份计的原料：流平剂4份、附着力促进剂4份、增稠剂2份、光引发剂1.5份、固化剂0.7份和防沉剂0.5份。
3.根据权利要求1所述的玻璃幕墙节能涂料，其特征在于，所述混合溶剂为乙二醇丁醚醋酸酯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、异丙醇和乙醇中的至少两种，所述混合单体为不饱和酰胺中的至少两种，所述引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二异丙苯、过氧化甲乙酮和过氧化二碳酸二环己酯的任一种，所述中和剂为NaHCO3、三乙胺和N，N-二甲基乙醇胺中的任一种，所述氨基改性硅烷为γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷或者γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
4.根据权利要求1所述的玻璃幕墙节能涂料，其特征在于，所述保温隔热填料包括以下份计的原料：白炭黑15~25份、沸石10~15份、高岭土5~8份、珍珠岩2~6份和云母粉1~4份。
5.根据权利要求1所述的玻璃幕墙节能涂料，其特征在于，所述抗菌粉剂包括以下份计的原料：氧化银11~13份、氧化锌8~10份和载体颗粒5~7份。
6.根据权利要求5所述的玻璃幕墙节能涂料，其特征在于，所述抗菌粉剂的制备方法为：按照配比称取氧化银、氧化锌和载体颗粒，充分混合均匀在400～500℃高温下灼烧2~3h，冷却后过200~300目筛，得到所述抗菌粉剂。
7.根据权利要求5所述的玻璃幕墙节能涂料，其特征在于，所述载体颗粒为纳米级碳酸钙、纳米级水滑石、纳米级膨润土和纳米级硅藻土中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的玻璃幕墙节能涂料，其特征在于，所述紫外吸收剂为苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类和三嗪类中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的玻璃幕墙节能涂料，其特征在于，所述流平剂为丙烯酸类流平剂或有机硅类流平剂，所述附着力促进剂为环氧类附着力促进剂，所述增稠剂为聚氨酯类增稠剂，所述光引发剂为羟烷基苯酮类光引发剂，所述固化剂为胺类固化剂，所述防沉剂为纳米气相二氧化硅。
10.一种根据权利要求1~9任一项所述的玻璃幕墙节能涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）、保温隔热填料酸化处理
称取保温隔热填料，研磨粉碎并过80~90目筛，放入回转窑中煅烧，煅烧温度控制为300～500℃，煅烧时间控制为2~3h；
将煅烧后的保温隔热填料放入浓度为90~95%的稀硫酸池内进行酸化处理，酸化时间为13~15h，将酸化的保温隔热填料取出沥干，放入回转式烘干机中烘干，研磨并过100~120目筛，得到酸化后的保温隔热填料，备用；
（2）、制备改性水性环氧树脂
按照配比将环氧树脂加入至混合溶剂中，以200~300r/min转速条件混合溶解20~30min，并逐步加热升温至80~90℃，得到混合溶液，向混合溶液中加入混合单体和引发剂，滴加完毕后保温40~50min，得到改性环氧接枝丙烯酸树脂；
将得到的改性环氧接枝丙烯酸树脂降温至45~55℃，向其中加入中和剂、氨基改性硅烷和水，进行扩链改性反应2~3h，得到所述改性水性环氧树脂；
（3）、制备成品
将步骤（1）得到的保温隔热填料和步骤（2）得到的改性水性环氧树脂混合后加入反应容器，并按照配比加入剩余原料，充分混合后在800~900r/min条件下搅拌30~60min，并保持温度为60~80℃，自然冷却后得到的成品即为所述玻璃幕墙节能涂料。
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