CN107573844A - 一种透明纳米隔热涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种透明纳米隔热涂料，包含如下重量百分比的组分：纳米复合功能浆料20～30％，有机硅树脂20～30％，氨基树脂10～15％，稀释剂30‑50％，成膜助剂0.1～0.8％；其中，所述纳米复合功能浆料包括：掺锑纳米二氧化锡16‑26％，纳米氧化钨8‑18％，分散剂0.1‑5％，溶剂55‑70％。本发明的透明纳米隔热涂料涂覆在玻璃表面形成透明涂膜，该涂膜在可见光区的透过率达70％以上，并能够阻隔90％以上的红外光，既不影响采光，又达到保温隔热的效果。

Description

一种透明纳米隔热涂料

技术领域

本发明涉及一种透明隔热材料，尤其涉及一种透明纳米隔热涂料。

背景技术

建筑能耗占全社会能耗约30％，提高建筑围护的保温隔热性能是建筑节能的首选，建筑外门窗作为建筑的重要外围结构，在对建筑起保温隔热作用的同时，更有着重要的采光功能。玻璃作为门窗、幕墙等主要外围护结构用材料之一，与墙体相比，玻璃由于其高传热、低蓄热的缺点成为围护结构中的薄弱环节，窗户传热及其空气渗透耗热量在全国各地区占建筑总耗热量的50～60％，因此如何兼顾门窗、幕墙玻璃的隔热和采光要求非常关键。

目前建筑节能玻璃一般采用金属镀膜热反射玻璃、真空磁控溅射Low-E玻璃等，有的产品存在可见光透过率底，有的产品反射率高，有的产品存在隔热效果不佳，而有的产品则需要昂贵的生产设备，工艺条件的控制也很复杂。

为了节约能源，先后研制出了阳光控制玻璃、低辐射LOW-E中空玻璃，这些都是为了阻挡太阳光中720-2500nm波段之间能产生热量的近红外线，达到室内降温的作用。但是这些产品中阳光控制玻璃高透的效果不佳，低透的可见光透光率太低，失去了玻璃取代墙体的意义，而且室外反射率高达30％以上，光污染严重；低辐射LOW-E中空玻璃、单银LOW-E中空玻璃隔热性能不好，双银LOW-E中空玻璃虽然效果不错，但是造价昂贵，使用率不高，市场占有率不到20％，市场上大多数使用的是阳光控制玻璃或者是单银LOW-E中空玻璃产品，没有达到预期节能减排的目的。

透明隔热涂料是一种涂覆后形成透明涂层的涂层材料，并且其对不同波长的光有着不同的作用，能够阻隔紫外光和红外光，对可见光有良好的通过率，既达到保温隔热的效果，又不影响采光，是一种新型绿色建筑材料。但现有的透明隔热涂料通常存在透光率低、隔热效果不佳、工艺复杂等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种透明纳米隔热涂料，将其涂敷于玻璃上，经高温固化后，该涂层玻璃在保证可见光透过率的情况下，可有效阻隔红外光和紫外光，从而提高玻璃的隔热性能。

本发明提供了一种透明纳米隔热涂料，包含如下重量百分比的组分：纳米复合功能浆料20～30％，有机硅树脂20～30％，氨基树脂10～15％，稀释剂30-50％，成膜助剂0.1～0.8％；

其中，所述纳米复合功能浆料包括：掺锑纳米二氧化锡16-26％，纳米氧化钨8-18％，分散剂0.1-5％，溶剂55-70％。

本发明的透明纳米隔热涂料使用有机硅树脂和氨基树脂作为成膜材料，也可以使用改性有机硅树脂和改性氨基树脂作为成膜材料。

有机硅树脂可使用慧智科技(中国)有限公司生产的ACR903、ACR904A2，例如，有机硅树脂可包括70％ACR903和30％ACR904A2。

氨基树脂可使用美国氰特工业公司生产的氨基交联剂树脂CYMEL325、异丁基醚化氨基树脂CYMELMI-8-1，例如，氨基树脂可包括25％CYMEL325和75％CYMELMI-8-1。

纳米复合功能浆料包括对光谱具有选择性的纳米材料，即对可见光具有较好的透过率，对红外光和紫外光具有较好的阻隔率。

纳米复合功能浆料可由掺锑纳米二氧化锡、纳米氧化钨、分散剂和溶剂组成。优选地，以重量百分比计，所述纳米复合功能浆料包括：掺锑纳米二氧化锡20％，纳米氧化钨10％，分散剂5％，溶剂65％。

其中，分散剂可以使用改性聚丙烯酸酯分散剂和改性聚酯分散剂，例如BYK 161、BYK 190等。使用分散剂可以使纳米粉体在研磨过程中迅速分散并具有很好的稳定性，提高纳米复合功能浆料的固含量，例如，纳米复合功能浆料的固含量可达25～45％。

纳米复合功能浆料可以使用的溶剂包括例如水、醇类和酯类的有机溶剂，例如，水、乙醇、丁醇和乙酸乙酯等，优选地，所述溶剂为无水乙醇。

纳米氧化钨和掺锑纳米二氧化锡的平均粒径可为1-200纳米，优选平均粒径为1-100纳米。

所述成膜助剂选自消泡剂、润湿流平剂和催干剂中的一种或多种。优选地，以重量百分比计，所述透明纳米隔热涂料包含消泡剂0.1～0.2％，润湿流平剂0.1～0.3％，催干剂0.1～0.3％。

其中，消泡剂可以使用BYK-052，润湿流平剂可使用BYK-310，催干剂可使用异辛酸锆。

所述稀释剂选自丙二醇甲醚、异丙醇、乙醇、丁醇、丙酮和乙酸丁酯中的一种或多种。优选地，所述稀释剂为丙二醇甲醚和异丙醇。优选地，以重量百分比计，所述透明纳米隔热涂料包含丙二醇甲醚25～35％和异丙醇5～15％。

本发明还提供了一种透明纳米隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将掺锑二氧化锡粉体和氧化钨粉体混合均匀，然后在超声分散机上超声分散1-3小时；

(2)向超声分散后的粉体中加入分散剂和溶剂，在砂磨机中研磨3-5小时，研磨后浆料的平均粒径为1-100纳米；

(3)向步骤(2)得到的纳米浆料中加入有机硅树脂、氨基树脂、稀释剂和成膜助剂，搅拌均匀。

根据本发明制备的透明纳米隔热涂料可以涂覆到高层建筑的玻璃幕墙、门窗玻璃、汽车玻璃等的表面。

将上述制备的透明纳米隔热涂料均匀涂在玻璃基材上，然后在100-250℃下烘干，使涂层固化。

在涂覆前，可以先对玻璃基材进行清洗，例如，使用电导率小于40μS/cm的去离子水清洗玻璃基材。

可以采用喷涂或刷涂的方法将透明纳米隔热涂料涂覆在玻璃基质上，例如，采用全自动辊涂设备在玻璃上均匀涂覆隔热涂膜。

透明纳米隔热涂料的涂覆厚度一般可为1-50微米，例如10微米。

通过本发明制备得到的透明纳米隔热涂料可涂覆在玻璃幕墙、门窗玻璃表面形成透明涂膜，该涂膜能吸收绝大部分的紫外光，阻隔90％以上的红外光，在可见光区的平均透过率达70％以上，既不影响采光，又达到保温隔热的效果，是一种新型绿色建筑材料。

附图说明

图1为根据本发明实施例制备的涂膜玻璃的透光率的曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的透明纳米隔热涂料进行详细描述。

制备实施例

实施例1

1.1、准备原料

纳米复合功能浆料25g(20％掺锑纳米二氧化锡，10％纳米氧化钨，5％分散剂BYK161，65％无水乙醇)，

有机硅树脂25g(70％ACR903和30％ACR904A2)，

氨基树脂12g(25％CYMEL325和75％CYMELMI-8-1)，

丙二醇甲醚27.4g，

异丙醇10g，

BYK-310 0.2g，

BYK-052 0.2g

异辛酸锆0.2g。

1.2、透明纳米隔热涂料的制备

(1)将掺锑二氧化锡粉体和氧化钨粉体混合均匀，然后在超声分散机上超声分散2小时；

(2)向超声分散后的粉体中加入分散剂BYK 161和无水乙醇，在砂磨机中研磨4小时，研磨后浆料的平均粒径为60纳米左右；

(3)向步骤(2)得到的纳米浆料中加入有机硅树脂、氨基树脂、丙二醇甲醚、异丙醇、BYK-310、BYK-052和异辛酸锆，搅拌均匀，得到透明纳米隔热涂料。

1.3、涂覆玻璃

(1)使用电导率小于40μS/cm的去离子水清洗玻璃基材；

(2)采用全自动辊涂设备在玻璃上均匀涂覆上述制备的透明纳米隔热涂料；

(3)在150-250℃下烘干30分钟，使涂层固化，涂膜厚度10微米。

实施例2

2.1、准备原料

纳米复合功能浆料28g(25％掺锑纳米二氧化锡，8％纳米氧化钨，5％分散剂BYK190，62％无水乙醇)，

有机硅树脂28g(70％ACR903和30％ACR904A2)，

氨基树脂10g(25％CYMEL325和75％CYMELMI-8-1)，

丙二醇甲醚26.4g，

异丙醇7g，

BYK-310 0.2g，

BYK-052 0.2g

异辛酸锆0.2g。

2.2、透明纳米隔热涂料的制备

(1)将掺锑二氧化锡粉体和氧化钨粉体混合均匀，然后在超声分散机上超声分散2小时；

(2)向超声分散后的粉体中加入分散剂BYK 190和无水乙醇，在砂磨机中研磨4小时，研磨后浆料的平均粒径为70纳米左右；

(3)向步骤(2)得到的纳米浆料中加入有机硅树脂、氨基树脂、丙二醇甲醚、异丙醇、BYK-310、BYK-052和异辛酸锆，搅拌均匀，得到透明纳米隔热涂料。

2.3、涂覆玻璃

(1)使用电导率小于40μS/cm的去离子水清洗玻璃基材；

(2)采用全自动辊涂设备在玻璃上均匀涂覆上述制备的透明纳米隔热涂料；

(3)在150-250℃下烘干30分钟，使涂层固化，涂膜厚度10微米。

对比例1

除了不使用氧化钨以外，按照与实施例1相同的方式进行。

对比例2

除了不使用掺锑纳米二氧化锡以外，按照与实施例1相同的方式进行。

对比例3

除了使用10g的纳米复合功能浆料以外，按照与实施例1相同的方式进行。

产品性能测试

1、透明纳米隔热涂料性能测试

对本发明实施例1和2制备的涂膜玻璃的可见光透过率、紫外光阻隔率和红外光阻隔率进行测试，并与未涂覆透明纳米隔热涂料的空白玻璃、单银LOW-E中空玻璃、双银LOW-E中空玻璃的测试结果进行比较。测试结果见表1。

表1

从表1可以看出，根据本发明实施例1和2制备的涂膜玻璃在可见光透过率、红外光阻隔率、紫外光阻隔率方面，均优于未涂覆透明纳米隔热涂料的空白玻璃、单银LOW-E中空玻璃和双银LOW-E中空玻璃。

图1为根据本发明实施例1和2制备的涂膜玻璃的透光率的曲线图。从图1可以看出，在可见光区域，透光率高达75％以上，波长在1000nm-2000nm范围内，纳米隔热涂膜玻璃的透过率几乎为0，也就是说该波段能几乎100％的阻挡热能的透过，2000nm-2500nm平均能透过2.5％，稍微有一点热能透过，因此，根据本发明的纳米隔热涂膜玻璃具有良好的选择透过性能。

2、将本发明实施例1制备的涂膜玻璃与对比例1-3制备的涂膜玻璃的可见光透过率、紫外光阻隔率和红外光阻隔率进行测试，测试结果见表2。

表2

项目	可见光透过率(％)	红外光阻隔率(％)	紫外光阻隔率(％)
				实施例1涂膜玻璃	76.1	97.9	56.7
对比例1涂膜玻璃	77.2	85.7	52.4
				对比例2涂膜玻璃	76.5	80.2	49.8
对比例3涂膜玻璃	76.9	86.7	53.6

与本发明实施例1同时使用掺锑纳米二氧化锡和纳米氧化钨作为纳米复合功能浆料相比，对比例1仅使用掺锑纳米二氧化锡，对比例2仅使用纳米氧化钨，从表2的结果可以看出，对比例1和对比例2对红外光和紫外光的阻隔率有了明显的下降。此外，对比例3使用的纳米复合功能浆料不再本发明的范围内，结果显示对比例3对红外光和紫外光的阻隔率也有了明显的下降。

以上对本发明的优选实施例进行了说明，在不背离本发明精神和实质的情况下，本领域技术人员当可对本发明做出各种相应的修饰和改变，但这些相应的修饰和改变和都属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种透明纳米隔热涂料，包含如下重量百分比的组分：纳米复合功能浆料20～30％，有机硅树脂20～30％，氨基树脂10～15％，稀释剂30-50％，成膜助剂0.1～0.8％；

其中，所述纳米复合功能浆料包括：掺锑纳米二氧化锡16-26％，纳米氧化钨8-18％，分散剂0.1-5％，溶剂55-70％。

2.根据权利要求1所述的透明纳米隔热涂料，其中，所述有机硅树脂包括70％ACR903和30％ACR904A2。

3.根据权利要求1所述的透明纳米隔热涂料，其中，所述氨基树脂包括25％CYMEL325和75％CYMELMI-8-1。

4.根据权利要求1所述的透明纳米隔热涂料，其中，所述纳米复合功能浆料包括：掺锑纳米二氧化锡20％，纳米氧化钨10％，分散剂5％，溶剂65％。

5.根据权利要求1所述的透明纳米隔热涂料，其中，所述稀释剂选自丙二醇甲醚、异丙醇、乙醇、丁醇、丙酮和乙酸丁酯中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的透明纳米隔热涂料，其中，所述稀释剂为丙二醇甲醚和异丙醇。

7.根据权利要求1所述的透明纳米隔热涂料，其中，所述成膜助剂选自消泡剂、润湿流平剂和催干剂中的一种或多种。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的透明纳米隔热涂料，包含如下重量百分比的组分：纳米复合功能浆料20～30％，有机硅树脂20～30％，氨基树脂10～15％，丙二醇甲醚25～35％，异丙醇5～15％，消泡剂0.1～0.2％，润湿流平剂0.1～0.3％，催干剂0.1～0.3％。

9.一种权利要求1所述的透明纳米隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将掺锑二氧化锡粉体和氧化钨粉体混合均匀，然后在超声分散机上超声分散1-3小时；

(2)向超声分散后的粉体中加入分散剂和溶剂，在砂磨机中研磨3-5小时，研磨后浆料的平均粒径为1-100纳米；

(3)向步骤(2)得到的纳米浆料中加入有机硅树脂、氨基树脂、稀释剂和成膜助剂，搅拌均匀。