CN107459921B - 一种透明隔热阻燃涂料及其制备方法 - Google Patents

一种透明隔热阻燃涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种透明隔热阻燃涂料，该涂料按重量百分比包含以下组分：透明涂料100份，纳米隔热阻燃分散液10‑30份，抗氧剂0.1‑1份，紫外吸收剂0.05‑0.5份。本发明安全环保，透明、隔热、阻燃效果显著，可广泛用于透明无机玻璃、有机玻璃、透明塑料、透明中间膜(PET、EVA、PVB、SGP)涂层。

Description

一种透明隔热阻燃涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种透明隔热阻燃涂料，特别是涉及透明无机玻璃、有机玻璃、透明塑料、透明中间膜(EVA、PVB、SGP)上应用的透明隔热阻燃涂料。
背景技术
随着地球环境温度持续上升和能源的日益枯竭，每到夏天，空调、风扇等降温设备所消耗的能源占每年能源消耗的20％，现代汽车和建筑广泛采用大面积玻璃，健康环保的隔热节能涂料越来越受到人们的青睐。同时，现代建筑材料或其他行业对涂料的阻燃性能也提出了很高的要求，因此，开发同时具有隔热和阻燃功能的涂料具有非常重要的意义。同时，如何控制具有隔热功能的涂料成分和具有阻燃性能的涂料成分的比例，使得涂料的隔热与阻燃性能同时达到最佳效果也成为亟待解决的技术难题。
申请号为200410014672的中国专利“纳米透明隔热复合涂料”以ITO为隔热粒子，ITO只能吸收远红外，对近红外和中红外无吸收，其隔热效果有限，未涉及阻燃性能。
申请号为200710032516的中国专利“一种透明涂料及其制备方法”，申请号为200810216330.9的中国专利“一种聚氨酯BTO纳米透明隔热涂料”，这些专利均以ATO、ITO、铋改性二氧化锡为隔热粒子，成本高且红外阻隔率不高，市场推广困难。
申请号为201210241321.1的中国专利“阻燃隔热涂料及其制备方法”采用传统的三氧化二锑做为阻燃剂，阻燃效果良好，但是用量太高；其次采用玻璃微珠为隔热粒子，采用光散射和反射原理，涂料不具备透明性。
综上所述传统涂料不能同时具备透明性、阻燃性和近红外阻隔性，本发明旨在提高涂料的透明性，且同时具备阻燃性和红外吸收性能。
发明内容
本发明旨在提出一种同时具备透明性、阻燃性和近红外阻吸收性能的涂料，该涂料采用一种新型纳米阻燃剂锡酸锌作为透明隔热阻燃涂料的阻燃成分，相对于传统的三氧化二锑阻燃剂具备更优异他透明性，而且其阻燃防火、抑烟效果更佳，添加量为三氧化二锑的三分之一。采用钨青铜作为透明隔热阻燃涂料的隔热粒子，传统隔热涂料采用ITO、BTO、ATO隔热粒子只具备远红外1500nm-2500nm红外阻隔作用，相对于传统隔热涂料采用好钨青铜隔热粒子具备优异的透明性、且对近红外线800nm-2000nm具有强吸收阻隔性能，该涂料用于汽车和建筑玻璃吸收80％以上红外线和90％以上紫外线，能使得汽车和室内的温度在夏季降低10℃以上，节能环保减少了空调的能耗。
本发明同时提供了其简单合理，易于实施的制备方法。本发明所述的一种透明隔热阻燃涂料，其配料重量百分组成为：透明涂料100份，纳米隔热阻燃复合分散液10-30份，抗氧剂0.1-1份，紫外吸收剂0.05-0.5份。
本发明所述的透明隔热阻燃涂料的制备方法，包括以下步骤：
A、首先将透明涂料加入搅拌罐中；
B、然后边搅拌边加入抗氧剂、紫外吸收剂、纳米隔热阻燃复合分散液，高速分散30分钟，过滤即可制成。
其中：
透明涂料选自市售的水性聚氨酯涂料、水性丙烯酸涂料、水性氟碳涂料、水性PVB涂料中的一种或其混合物。
抗氧剂选自酚类与亚磷酸酯类抗氧剂，其中所述酚类选自四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯、2-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的一种；所述的亚磷酸酯类选自三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、双十八烷基醇季戊二亚磷酸酯、双(3，5-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种。
紫外光吸收剂为苯并三唑类紫外线吸收剂，选自2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基)-苯并三唑、2-(2ˊ-羟基-3ˊ-叔丁基-5ˊ-甲基)-5-氯-苯并三唑、2-(2ˊ-羟基-3ˊ5ˊ-二叔丁基)-5-氯-苯并三唑、2'-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2ˊ-羟基-5ˊ-叔辛基)-苯并三唑中一种。
纳米隔热阻燃复合分散液为固含量30％的纳米锡酸锌和纳米钨青铜混合物，为粒径30-60nm。纳米隔热阻燃复合分散液制备方法，包括以下步骤：①往搅拌罐依次加入去离子水65重量份，分散助剂5重量份，高速搅拌30分钟；②然后加入10重量份纳米锡酸锌和20重量份的纳米钨青铜，高速搅拌30分钟后形成均匀的悬浮液；③最后将步骤②中的悬浮液加入纳米砂磨机中，研磨8小时得到纳米隔热阻燃复合分散液，粒度范围30-60nm。
适宜的分散助剂重量组成为：分散剂：偶联剂＝0.5-2。
分散剂优选丙烯酸类分散剂，如聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸、或油酸酰胺。
偶联剂优选钛酸酯偶联剂，如二钛酸二乙酯或异丙基三钛酸异酯等。
本发明涂料使用时，与通常的涂料一样，可以采用喷涂或者刷涂的方式施工到要透明隔热的基体表面，形成所需涂层，涂层可见光透过率大于70％、红外阻隔率大于80％、紫外阻隔率99％、阻燃氧指数大于39。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
实施例1
本发明的一种透明隔热阻燃涂料配料重量百分组成为：透明水性聚氨酯涂料1000克，纳米隔热阻燃复合分散液100克，抗氧剂为四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯1克，紫外吸收剂为2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基)-苯并三唑0.5克。
本发明所述的透明隔热阻燃涂料的制备方法，包括以下步骤：
A、首先将透明涂料加入搅拌罐中，搅拌速度100r/min；
B、然后边搅拌边加入抗氧剂、紫外吸收剂、纳米隔热阻燃复合分散液，高速搅拌分散30分钟，搅拌速度1500r/min，过滤即可制成。
其中：
纳米隔热阻燃复合分散液制备方法，包括以下步骤：①往搅拌罐依次加入去离子水650克，分散助剂50克，高速搅拌30分钟；②然后加入100克纳米锡酸锌和200克纳米钨青铜，高速搅拌30分钟后形成均匀的悬浮液；③最后将步骤②中的悬浮液加入纳米砂磨机中，砂磨机分散液温度控制15℃，砂磨机转速800r/min，研磨8小时得到纳米隔热阻燃复合分散液，粒度范围30-60nm。
分散助剂重量组成为：聚丙烯酸分散剂：异丙基三钛酸异酯偶联剂重量比＝2:1。
采用喷涂或者刷涂的方式施工到要透明无机玻璃表面，待涂层干燥固化后，按照国标GB/T 2680测透光性和红外阻隔性，可见光透光率81％，红外阻隔率85％、紫外阻隔率99％。按国标GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》测试氧指数，氧指数42。
实施例2
本发明的一种透明隔热阻燃涂料配料重量百分组成为：透明水性水性丙烯酸涂料1000克，纳米隔热阻燃复合分散液300克，抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯1克，紫外吸收剂为2-(2ˊ-羟基-3ˊ-叔丁基-5ˊ-甲基)-5-氯-苯并三唑0.5克。
本发明所述的透明隔热阻燃涂料的制备方法，包括以下步骤：
A、首先将透明涂料加入搅拌罐中，搅拌速度100r/min；
B、然后边搅拌边加入抗氧剂、紫外吸收剂、纳米隔热阻燃复合分散液，高速搅拌分散30分钟，搅拌速度1500r/min，过滤即可制成。
其中：
纳米隔热阻燃复合分散液制备方法，包括以下步骤：①往搅拌罐依次加入去离子水650克，分散助剂50克，高速搅拌30分钟；②然后加入100克纳米锡酸锌和200克纳米钨青铜，高速搅拌30分钟后形成均匀的悬浮液；③最后将步骤②中的悬浮液加入纳米砂磨机中，砂磨机分散液温度控制15℃，砂磨机转速800r/min，研磨8小时得到纳米隔热阻燃复合分散液，粒度范围30-60nm。
分散助剂重量组成为：聚甲基丙烯酸分散剂：二钛酸二乙酯偶联剂重量比＝1:1。
采用喷涂或者刷涂的方式施工到要透明有机玻璃表面，待涂层干燥固化后，按照国标GB/T 2680测透光性和红外阻隔性，可见光透光率80％，红外阻隔率91％、紫外阻隔率99％。按国标GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》测试氧指数，氧指数43。
实施例3
本发明的一种透明隔热阻燃涂料配料重量百分组成为：透明水性PVB涂料1000克，纳米隔热阻燃复合分散液200克，抗氧剂为2-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)10克，紫外吸收剂为2'-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑5克。
本发明所述的透明隔热阻燃涂料的制备方法，包括以下步骤：
A、首先将透明涂料加入搅拌罐中，搅拌速度100r/min；
B、然后边搅拌边加入抗氧剂、紫外吸收剂、纳米隔热阻燃复合分散液，高速搅拌分散30分钟，搅拌速度1500r/min，过滤即可制成。
其中：
纳米隔热阻燃复合分散液制备方法，包括以下步骤：①往搅拌罐依次加入去离子水650克，分散助剂50克，高速搅拌30分钟；②然后加入100克纳米锡酸锌和200克纳米钨青铜，高速搅拌30分钟后形成均匀的悬浮液；③最后将步骤②中的悬浮液加入纳米砂磨机中，砂磨机分散液温度控制15℃，砂磨机转速800r/min，研磨8小时得到纳米隔热阻燃复合分散液，粒度范围30-60nm。
分散助剂重量组成为：聚甲基丙烯酸分散剂：二钛酸二乙酯偶联剂重量比＝1:2。
采用喷涂或者刷涂的方式施工到要透明PC膜表面，待涂层干燥固化后，按照国标GB/T 2680测透光性和红外阻隔性，可见光透光率85％，红外阻隔率89％、紫外阻隔率99％。按国标GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》测试氧指数，氧指数41。
实施例4
本发明的一种透明隔热阻燃涂料配料重量百分组成为：透明水性氟碳涂料1000克，纳米隔热阻燃复合分散液250克，抗氧剂为2-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)10克，紫外吸收剂为2'-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑5克。
本发明所述的透明隔热阻燃涂料的制备方法，包括以下步骤：
A、首先将透明涂料加入搅拌罐中，搅拌速度100r/min；
B、然后边搅拌边加入抗氧剂、紫外吸收剂、纳米隔热阻燃复合分散液，高速搅拌分散30分钟，搅拌速度1500r/min，过滤即可制成。
其中：
纳米隔热阻燃复合分散液制备方法，包括以下步骤：①往搅拌罐依次加入去离子水650克，分散助剂50克，高速搅拌30分钟；②然后加入100克阻燃剂纳米锡酸锌和200克隔热剂纳米钨青铜，高速搅拌30分钟后形成均匀的悬浮液；③最后将步骤②中的悬浮液加入纳米砂磨机中，砂磨机分散液温度控制15℃，砂磨机转速800r/min，研磨8小时得到纳米隔热阻燃复合分散液，粒度范围30-60nm。
分散助剂重量组成为：聚甲基丙烯酸分散剂：二钛酸二乙酯偶联剂重量比＝1:2。
采用喷涂或者刷涂的方式施工到要透明PET膜表面，待涂层干燥固化后，按照国标GB/T 2680测透光性和红外阻隔性，可见光透光率85％，红外阻隔率89％、紫外阻隔率99％。按国标GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》测试氧指数，氧指数41。
对比实施例1
实施方法与实施例1完全一致，其中阻燃剂纳米锡酸锌更换为传统文献报道的阻燃剂三氧化二锑，隔热剂纳米钨青铜更换为文献报道的纳米ITO。
采用喷涂或者刷涂的方式施工到要透明无机玻璃表面，待涂层干燥固化后，按照国标GB/T 2680测透光性和红外阻隔性，可见光透光率56％，红外阻隔率15％、紫外阻隔率90％。按国标GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》测试氧指数，氧指数27。
通过实施1和对比实施1可以发现，本发明透明隔热阻燃涂料，具备更好的可见光透过率，红外线阻隔率，且具有更优异的阻燃性能。
本发明涂料应用于透明无机玻璃、有机玻璃、透明塑料、透明中间膜(EVA、PVB、SGP)涂层，其可见光透过率大于70％、红外阻隔率大于80％、紫外阻隔率99％、阻燃氧指数大于39。
尽管通过参照本发明的优选实施例，已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (3)

1.一种透明隔热阻燃涂料，其特征在于，所述涂料由以下组分组成：透明水性聚氨酯涂料1000克，纳米隔热阻燃复合分散液100克，抗氧剂为四(3,5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯1克，紫外吸收剂为2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三唑0.5克；所述的透明隔热阻燃涂料的制备方法，包括以下步骤：
A、首先将透明水性聚氨酯涂料加入搅拌罐中，搅拌速度100r/min；
B、然后边搅拌边加入抗氧剂、紫外吸收剂、纳米隔热阻燃复合分散液，高速搅拌分散30分钟，搅拌速度1500r/min，过滤即可制成；
所述的纳米隔热阻燃复合分散液制备方法，包括以下步骤：①往搅拌罐依次加入去离子水650克，分散助剂50克，高速搅拌30分钟；②然后加入100克纳米锡酸锌和200克纳米钨青铜，高速搅拌30分钟后形成均匀的悬浮液；③最后将步骤②中的悬浮液加入纳米砂磨机中，砂磨机分散液温度控制15℃，砂磨机转速800r/min，研磨8小时得到纳米隔热阻燃复合分散液，粒度范围30-60nm，分散助剂重量组成为：分散剂：偶联剂＝0.5-2，分散剂为丙烯酸类分散剂，偶联剂为钛酸酯偶联剂。
2.一种透明隔热阻燃涂料，其特征在于，所述涂料由以下组分组成：透明水性PVB涂料1000克，纳米隔热阻燃复合分散液200克，抗氧剂为2，2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)10克，紫外吸收剂为2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑5克；所述的透明隔热阻燃涂料的制备方法，包括以下步骤：
A、首先将透明水性PVB涂料加入搅拌罐中，搅拌速度100r/min；
B、然后边搅拌边加入抗氧剂、紫外吸收剂、纳米隔热阻燃复合分散液，高速搅拌分散30分钟，搅拌速度1500r/min，过滤即可制成；
所述的纳米隔热阻燃复合分散液制备方法，包括以下步骤：①往搅拌罐依次加入去离子水650克，分散助剂50克，高速搅拌30分钟；②然后加入100克纳米锡酸锌和200克纳米钨青铜，高速搅拌30分钟后形成均匀的悬浮液；③最后将步骤②中的悬浮液加入纳米砂磨机中，砂磨机分散液温度控制15℃，砂磨机转速800r/min，研磨8小时得到纳米隔热阻燃复合分散液，粒度范围30-60nm，分散助剂重量组成为：分散剂：偶联剂＝0.5-2，分散剂为丙烯酸类分散剂，偶联剂为钛酸酯偶联剂。
3.一种透明隔热阻燃涂料，其特征在于，所述涂料由以下组分组成：透明水性氟碳涂料1000克，纳米隔热阻燃复合分散液250克，抗氧剂为2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)10克，紫外吸收剂为2-(2'-羟基-3'-叔丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑5克；所述的透明隔热阻燃涂料的制备方法，包括以下步骤：
A、首先将透明水性氟碳涂料加入搅拌罐中，搅拌速度100r/min；
B、然后边搅拌边加入抗氧剂、紫外吸收剂、纳米隔热阻燃复合分散液，高速搅拌分散30分钟，搅拌速度1500r/min，过滤即可制成；
所述的纳米隔热阻燃复合分散液制备方法，包括以下步骤：①往搅拌罐依次加入去离子水650克，分散助剂50克，高速搅拌30分钟；②然后加入100克阻燃剂纳米锡酸锌和200克隔热剂纳米钨青铜，高速搅拌30分钟后形成均匀的悬浮液；③最后将步骤②中的悬浮液加入纳米砂磨机中，砂磨机分散液温度控制15℃，砂磨机转速800r/min，研磨8小时得到纳米隔热阻燃复合分散液，粒度范围30-60nm，分散助剂重量组成为：分散剂：偶联剂＝0.5-2，分散剂为丙烯酸类分散剂，偶联剂为钛酸酯偶联剂。
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