CN108949021A - 一种易清洁透明隔热涂料及其使用方法 - Google Patents

一种易清洁透明隔热涂料及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种易清洁透明隔热涂料及使用方法，该易清洁透明隔热涂料包括以下重量份组分：改性疏水聚硅氮烷5‑20份，纳米隔热浆料2‑10份，有机溶剂20‑80份，助剂0.3～3份。本发明提供的易清洁透明隔热涂料，以疏水聚硅氮烷为基料，纳米功能材料为隔热涂料，少量的助剂作为辅料制备而成。该涂料涂布的隔热玻璃对紫外线的吸收率可达到99％，对红外线的阻隔率可达96％，可见光透过率高，其透过率可达90％，总的隔热性能优异，里外温差最高能到30℃。同时该涂料具有非常好的疏水疏油性及耐候性，对基材的保养、防污、清洁提供了便利。

Description

一种易清洁透明隔热涂料及其使用方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体而言，涉及一种易清洁透明隔热 涂料及其使用方法。
背景技术
随着社会的发展，人们对能源的需求和消耗越来越大，因能源的 消耗，同时也带来了严重的环境问题。21世纪，能源和环境已经成 为人类继续发展的两大制约因素。为了解决能源危机，除了开发新能 源外同时还要提升能源的利用率，减少能源的浪费，而这同时对环境 保护有利。
在整个能源消耗中，建筑方面的能耗占整个能耗的30％～40％， 其中一半以上的能耗都是建筑的采暖和制冷所消耗，而其中又有30％ 左右是通过门窗散失。现代建筑的多窗设计模式以及一些特定的场所 需要足够的采光，如：教室、办公室、会议室等，这些场所经常要用 到大面积的玻璃窗和玻璃幕墙，由于普通玻璃的隔热、保温性能差， 这样必将造成更多的能源消耗。
为了提高建筑物的隔热保温性能，研究出了几种新型隔热玻璃材 料，如：贴膜玻璃、真空玻璃、金属镀膜玻璃、Low-E玻璃等，但也 因为可见光透过率差、隔热性能不好、价格贵等因素，而不能被广泛 使用方法。采用新材料、新技术制备价廉、隔热性能好、高透明度的 玻璃隔热材料显得尤为重要。
纳米氧化锡锑、氧化铟等一些纳米材料具有很好的消光、光选择 性吸收、光反射性能，在传统的涂料中加入这些功能纳米材料制得的 复合涂层在具备良好的隔热效果的前提下同时又有较高的可见光透 过率，且工艺简单，价格较便宜。现阶段用来提供成膜的树脂一般为 聚酰胺、聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸树脂、硅氧烷树脂等，因树脂本 身存在着一些不足，使得加入纳米隔热材料后得到的复合涂层仍存在 着某些缺陷，如：耐候性、酸碱腐蚀、难清洁，附着力等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种易清洁透明隔热涂料及其使用方法， 该易清洁透明隔热涂料是一种可见光透过率高、隔热性能优良的易清 洁透明隔热涂料。
本发明的实施例是这样实现的：
一种易清洁透明隔热涂料，该易清洁透明隔热涂料包括以下重量 份组分：改性疏水聚硅氮烷5-20份，纳米隔热浆料2-10份，有机溶 剂20-80份，助剂0.3～3份。
一种易清洁透明隔热涂料的使用方法，包括以下步骤：将易清洁 透明隔热涂料涂布在玻璃上，固化。
本发明提供的易清洁透明隔热涂料，以疏水聚硅氮烷为基料，纳 米功能材料为隔热涂料，少量的助剂作为辅料制备而成。
本发明的有益效果如下：
本发明制备的易清洁透明隔热涂料是一种可见光透过率高、隔热 性能优良、施工简单便捷且该涂料又同时具备疏水疏油、耐候、易清 洁性能的易清洁透明隔热涂料，具有广泛的使用方法前景。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描 述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发 明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所 获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面对本发明实施例的一种易清洁透明隔热涂料及其使用方法 进行具体说明。
本发明所提供的易清洁透明隔热涂料，包括以下重量份组分：改 性疏水聚硅氮烷5-20份，纳米隔热浆料2-10份，有机溶剂20-80份， 助剂0.3～3份。
本发明采用改性疏水聚硅氮烷，纳米隔热浆料，有机溶剂以及助 剂混合制备得到一种易清洁透明隔热涂料，由于聚硅氮烷中含有大量 的不饱和化学键，很容易与其他物质反应形成网状结构，使纳米隔热 浆料分散于网状结构中，从而得到一种性能优异的隔热涂料。该方法 完全不同于目前树脂和隔热涂料的简单混合，利用本发明涂布的玻 璃，隔热涂料其隔热性能好，可见光透过率高，对紫外线和近红外线 的吸收和阻隔好。
本发明中的易清洁透明隔热涂料中，在有机溶剂中加入改性疏水 聚硅氮烷、纳米隔热浆料和少量的助剂，其中改性疏水聚硅氮烷的用 量足以保证纳米隔热浆料分散于改性疏水聚硅氮烷形成的三维网状 结构中，从而使涂料在进一步的使用过程中不会因为涂料的大量加入 而形成厚重的涂层，少量的助剂有利于优化涂料的性能。
在一些实施方式中，改性疏水聚硅氮烷为带疏水基团的改性剂改 性聚硅氮烷得到。
在一些实施方式中，改性剂包括硅油、含氟硅油、含氟树脂、n≥8 长氟碳链以及全氟聚醚中的至少一种。
在一些实施方式中，聚硅氮烷的通式如下：
式中，R1，R2和R3相同或不同并且彼此独立的是氢或未取代或 取代的烷基，芳基，乙烯基或三烷氧基甲硅烷基；n是整数，并且使 得聚硅氮烷在溶剂中的数均分子量为150～150000g/mol。
本发明所使用的改性疏水聚硅氮烷还可以选择广州弘海化工科 技有限公司生产的产品，例如VO系列产品、RCF系列产品、VOIPAD 系列产品等。
在一些实施方式中，纳米隔热浆料的固含量为10％～30％，纳米 隔热浆料包括ATO纳米浆料、ITO纳米浆料、GZO纳米浆料、AZO 纳米浆料以及二氧化钛纳米浆料中的至少一种。
在一些实施方式中，有机溶剂包括乙酸乙酯、乙酸丁酯、正丁醚、 甲苯、环己烷、甲基环己烷、二甲苯、正辛烷、丙酮、甲基乙基酮、 四氢呋喃、二丁基醚、二氧六环、七氟环戊烷、全氟己烷、全氟环己 烷、全氟甲基环己烷、全氟庚烷、全氟二烷基醚以及氢氟醚中的至少一种。
在一些实施方式中，助剂包括分散剂、增稠剂以及防沉降剂中的 至少一种。
上述实施方式中的物质为本发明中的优选材料，还可以根据实际 需求选择所需的适合反应的其他材料。
本发明利用改性剂对聚硅氮烷进行疏水改性的原理为：
本发明的聚硅氮烷是一种主链结构为Si-N键的聚合物，其结构 中含有大量的Si-H，N-H，Si-N键，容易与其他物质发生反应，本发 明中在聚硅氮烷中引入疏水性改性剂对聚硅氮烷进行疏水改性，提高 涂层的疏水性，同时，加入的纳米隔热浆料在加热固化的过程中均匀 分散在涂层中，实现涂料的隔热性能，涂料中的助剂可以使涂料具备 更好的成膜性，同时提高涂层的各项性能。
因此，本发明中以改性聚硅氮烷与隔热涂料组合制备的涂料，克 服了以传统涂料与隔热涂料组合制备的涂料，因传统涂料本身存在着 一些不足，使得加入纳米隔热材料后得到的复合涂层仍存在着某些缺 陷，如：耐候性、酸碱腐蚀、难清洁，附着力等。
本发明还提供一种易清洁透明隔热涂料的使用方法，包括以下步 骤：将易清洁透明隔热涂料涂布在玻璃上，固化，得到高透明疏水易 清洁隔热涂层。
在一些实施方式中，进行涂布的工艺选自线棒刮涂、喷涂、旋涂 中的任意一种。
在一些实施方式中，固化的方式为室温固化或热固化，室温固化 时间为2～5天，热固化温度为120℃～250℃，热固化时间为20～ 180min。
可见，本发明的涂料在使用方法时，采用诸如浸渍、旋涂、喷涂 和刮涂等涂覆手段，有利于大面积制备疏水隔热涂层，也可用于在形 状复杂的工件表面构建疏水隔热涂层，具有十分广泛的使用方法前 景。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例中的易清洁透明隔热涂料通过以下方法制备：
一种易清洁透明隔热涂料涂料，该易清洁透明隔热涂料按质量分 数计包含以下组分：19份的疏水聚硅氮烷，4份质量分数30％的ATO 浆料，76份的乙酸丁酯，1份的助剂混合，磁力搅拌3小时，得到该 易清洁透明隔热涂料。
本实施例中的易清洁透明隔热涂料的使用方法：
将10×15cm的普通透明玻璃放入乙醇溶液中超声清洗30分钟 后，放入80℃烘箱中烘干备用。将该制得的易清洁透明隔热涂料用 30μm的线棒刮涂涂覆在已清洁的玻璃表面，在150℃温度下湿气固 化1小时，然后冷却至室温，得到玻璃隔热涂层。
实施例2
本实施例中的易清洁透明隔热涂料通过以下方法制备：
一种易清洁透明隔热涂料，该易清洁透明隔热涂料按质量分数计 包含以下组分：19份的疏水聚硅氮烷，7份质量分数30％的ATO浆 料，73份的乙酸丁酯，1份的助剂混合，磁力搅拌3小时，得到该易 清洁透明隔热涂料。
本实施例中的易清洁透明隔热涂料的使用方法：
将10×15cm的普通透明玻璃放入乙醇溶液中超声清洗30分钟 后，放入80℃烘箱中烘干备用。将该制得的易清洁透明隔热涂料用30μm的线棒刮涂涂覆在已清洁的玻璃表面，室温放置48h后，得到 玻璃隔热涂层。
实施例3
本实施例中的易清洁透明隔热涂料通过以下方法制备：
一种易清洁透明隔热涂料，该易清洁透明隔热涂料按质量分数计 包含以下组分：20份的疏水聚硅氮烷，10份质量分数30％的ATO浆 料，68份的乙酸丁酯，1份的助剂混合，磁力搅拌3小时，得到该易 清洁透明隔热涂料。
本实施例中的易清洁透明隔热涂料的使用方法：
将10×15cm的普通透明玻璃放入乙醇溶液中超声清洗30分钟 后，放入80℃烘箱中烘干备用。将该制得的易清洁透明隔热涂料用 30μm的线棒刮涂涂覆在已清洁的玻璃表面，在150℃温度下湿气固 化1小时，然后冷却至室温，得到玻璃隔热涂层。
实施例4
本实施例中的易清洁透明隔热涂料通过以下方法制备：
一种易清洁透明隔热涂料，该易清洁透明隔热涂料按质量分数计 包含以下组分：20份的疏水聚硅氮烷，15份质量分数30％的ATO浆 料，63份的乙酸丁酯，2份的助剂混合，磁力搅拌3小时，得到该易 清洁透明隔热涂料。
本实施例中的易清洁透明隔热涂料的使用方法：
将10×15cm的普通透明玻璃放入乙醇溶液中超声清洗30分钟 后，放入80℃烘箱中烘干备用。将该制得的易清洁透明隔热涂料用 20μm的线棒刮涂涂覆在已清洁的玻璃表面，在150℃温度下湿气固 化1小时，然后冷却至室温，得到玻璃隔热涂层。
实施例5
本实施例中的易清洁透明隔热涂料通过以下方法制备：
一种易清洁透明隔热涂料，该易清洁透明隔热涂料按质量分数计 包含以下组分：18份的疏水聚硅氮烷，6份质量分数30％的ITO浆 料，75份的乙酸丁酯，1份的助剂混合，磁力搅拌3小时，得到该易 清洁透明隔热涂料。
本实施例中的易清洁透明隔热涂料的使用方法：
将10×15cm的普通透明玻璃放入乙醇溶液中超声清洗30分钟 后，放入80℃烘箱中烘干备用。将该制得的易清洁透明隔热涂料用 30μm的线棒刮涂涂覆在已清洁的玻璃表面，在150℃温度下湿气固 化1小时，然后冷却至室温，得到玻璃隔热涂层。
实施例6
本实施例中的易清洁透明隔热涂料通过以下方法制备：
一种易清洁透明隔热涂料，该易清洁透明隔热涂料按质量分数计 包含以下组分：20份的疏水聚硅氮烷，12份质量分数30％的ITO浆 料，67份的乙酸丁酯，1份的助剂混合，磁力搅拌3小时，得到该易 清洁透明隔热涂料。
本实施例中的易清洁透明隔热涂料的使用方法：
将10×15cm的普通透明玻璃放入乙醇溶液中超声清洗30分钟 后，放入80℃烘箱中烘干备用。将该制得的易清洁透明隔热涂料用 30μm的线棒刮涂涂覆在已清洁的玻璃表面，在室温下固化60h后， 得到玻璃隔热涂层。
实施例7
本实施例中的易清洁透明隔热涂料通过以下方法制备：
一种易清洁透明隔热涂料，该易清洁透明隔热涂料按质量分数计 包含以下组分：20份的疏水聚硅氮烷，15份质量分数30％的ITO浆 料，63份的乙酸丁酯，2份的助剂混合，磁力搅拌3小时，得到该易 清洁透明隔热涂料。
本实施例中的易清洁透明隔热涂料的使用方法：
将10×15cm的普通透明玻璃放入乙醇溶液中超声清洗30分钟 后，放入80℃烘箱中烘干备用。将该制得的易清洁透明隔热涂料用 30μm的线棒刮涂涂覆在已清洁的玻璃表面，在150℃温度下湿气固 化1小时，然后冷却至室温，得到玻璃隔热涂层。
实施例8
本实施例中的易清洁透明隔热涂料通过以下方法制备：
一种易清洁透明隔热涂料，该易清洁透明隔热涂料按质量分数计 包含以下组分：20份的疏水聚硅氮烷，20份质量分数30％的ITO浆 料，58份的乙酸丁酯，2份的助剂混合，磁力搅拌3小时，得到该易 清洁透明隔热涂料。
本实施例中的易清洁透明隔热涂料的使用方法：
将10×15cm的普通透明玻璃放入乙醇溶液中超声清洗30分钟 后，放入80℃烘箱中烘干备用。将该制得的易清洁透明隔热涂料用 30μm的线棒刮涂涂覆在已清洁的玻璃表面，在150℃温度下湿气固 化1小时，然后冷却至室温，得到玻璃隔热涂层。
实施例1～8制备的易清洁透明玻璃隔热涂层的各性能参数按照 以下方法测定：
可见光透过率、近红外光阻隔率、紫外光吸收率：按 GB/T268-1994标准采用紫外-可见光-近红外分光光度计测量透明玻 璃在200～2500nm的光学透过率。
耐盐雾测试：按照GB/T10125-1997标准进行测试。
耐碱性：采用按GB/T9265-1988标准测定透明隔热玻璃的耐碱 性。
水接触角：采用上海中晨接触角测量仪JC2000D2进行测定。
附着力：按照GB/T 9286-1998标准进行测定。
硬度：按照GB/T 6739-1996标准进行测定。
耐水性：按照GB/T1733-1993标准进行测定。
易清洁性能：用油性笔在有疏水易清洁高透明玻璃隔热涂层的透 明玻璃上涂画，然后用纸将油性笔墨擦去，观察是否有笔墨残留在涂 层上。
隔热性能：用功率为200W的红外灯测试仪做为加热光源，将涂 有玻璃隔热涂层的待测玻璃板放置在保温材质的待测台上，将红外灯 距离测试玻璃板20cm处垂直照射，用数控温度计测试玻璃板里外的 恒定温度，算出温差，每组实施例测试3次，最后结果取平均值。
实施例1-8中的性能测试如下表1：
由表1中的1～8的实施例可知，本发明的易清洁透明隔热涂料具 有优异隔热性能，可见光透过率高，高紫外、红外吸收率，耐碱、耐 水性能好，硬度高附着力好且同时具备很好的疏水防污性能，耐候及 稳定性好，有利于玻璃的清洁和保养，使用时间长。
综上，本发明提供一种易清洁透明隔热涂料及其使用方法，该易 清洁透明隔热涂料包括以下重量份组分：改性疏水聚硅氮烷5-20份， 纳米隔热浆料2-10份，有机溶剂20-80份，助剂0.3～3份。本发明 提供的易清洁透明隔热涂料，以疏水聚硅氮烷为基料，纳米功能材料 为隔热涂料，少量的助剂作为辅料制备而成。用该涂料制备的隔热玻 璃对紫外线的吸收率可达到99％，对红外线的阻隔率可达96％，可 见光透过率高，其透过率可达90％，总的隔热性能优异，里外温差最 高能到30℃。同时该涂料具有非常好的疏水疏油性及耐候性，对基 材的保养、防污、清洁提供了便利。
与现有技术相比，本发明的有益之处在于：
(1)本发明制备的玻璃隔热涂料其隔热性能好，可见光透过率 高，对紫外线和近红外线的吸收和阻隔好。
(2)本发明制备的玻璃隔热涂料具有优异的疏水疏油性、耐候 性及防污易清洁性能。
(3)本发明制备的玻璃隔热涂料耐候性好，使用时间长。
(4)本发明制备的玻璃隔热涂料制备工艺简单，有利于实现工 业化生产。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施 例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范 围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本 领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种易清洁透明隔热涂料，其特征在于：该易清洁透明隔热涂料包括以下重量份组分：改性疏水聚硅氮烷5-20份，纳米隔热浆料2-10份，有机溶剂20-80份，助剂0.3～3份。
2.根据权利要求1所述的易清洁透明隔热涂料，其特征在于：所述改性疏水聚硅氮烷由带疏水基团的改性剂改性聚硅氮烷得到。
3.根据权利要求2所述的易清洁透明隔热涂料，其特征在于：所述改性剂包括硅油、含氟硅油、含氟树脂、n≥8的长氟碳链以及全氟聚醚中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的易清洁透明隔热涂料，其特征在于：所述聚硅氮烷的通式如下：
式中，R1，R2和R3相同或不同并且彼此独立的是氢或未取代或取代的烷基，芳基，乙烯基或三烷氧基甲硅烷基；n是整数，并且使得聚硅氮烷在有机溶剂中的数均分子量为150～150000g/mol。
5.根据权利要求1所述的易清洁透明隔热涂料，其特征在于：所述的纳米隔热浆料的固含量为10％～30％，所述的纳米隔热浆料包括ATO纳米浆料、ITO纳米浆料、GZO纳米浆料、AZO纳米浆料以及二氧化钛纳米浆料中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的易清洁透明隔热涂料，其特征在于：所述的有机溶剂包括乙酸乙酯、乙酸丁酯、正丁醚、甲苯、环己烷、甲基环己烷、二甲苯、正辛烷、丙酮、甲基乙基酮、四氢呋喃、二丁基醚、二氧六环、七氟环戊烷、全氟己烷、全氟环己烷、全氟甲基环己烷、全氟庚烷、全氟二烷基醚以及氢氟醚中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的易清洁透明隔热涂料，其特征在于：所述的助剂包括分散剂、增稠剂以及防沉降剂中的至少一种。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的易清洁透明隔热涂料的使用方法，其特征在于：将所述易清洁透明隔热涂料涂布在玻璃上，固化。
9.根据权利要求8所述的易清洁透明隔热涂料的使用方法，其特征在于：所述涂布的工艺选自线棒刮涂、喷涂、旋涂中的任意一种。
10.根据权利要求8所述的易清洁透明隔热涂料的使用方法，其特征在于：所述固化的方式为室温固化或热固化，所述室温固化时间为2～5天，所述热固化温度为120℃～250℃，热固化的时间为20～180min。
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