CN109836979A

CN109836979A - 一种纳米氧化锡锑涂料

Info

Publication number: CN109836979A
Application number: CN201710900703.3A
Authority: CN
Inventors: 李晓兵
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2019-06-04

Abstract

一种纳米氧化锡锑涂料,以自制纳米氧化锡锑水性浆料为唯一颜料，水性聚氨酯为主要成膜物质制备得到纳米氧化锡锑涂料。对纳米氧化锡锑涂膜透明隔热效果考察结果表明，颜料体积浓度为0.011，厚度为60μm的涂膜可以获得最佳的光学性能，此时涂膜可见光区平均透过率高达71%，红外光区平均屏蔽率达60%；用自制隔热装置测试隔热效果，涂膜玻璃与s白玻璃相比，光照条件下箱内最大温差达2.5℃,日照条件下箱内最大温差可达4℃。透明隔热效果比某市售汽车隔热膜及某市售建筑外窗用隔热膜透明隔热性更佳。

Description

一种纳米氧化锡锑涂料

所属技术领域

本发明涉及一种涂料，尤其涉及一种纳米氧化锡锑涂料。

背景技术

随着人口的增加，大地上的建筑物也越来越多，而随着建筑的增加，人们对环保节能的要求也越来越高，而在建筑节能中玻璃的隔热是一个非常重要的方面。在高层建筑、透明顶棚、汽车、陈列等要求良好采光的场合，所使用的玻璃对可见光的透过性有较高的要求。由于普通玻璃对太阳光谱的透过选择性不高，因而在可见光透过时，位于红外光区的热量也会随之大量透过玻璃，导致室内温度升高，这使得空调等的负担大大加重，从而造成能源的浪费。为了节约能源，人们发明了热反射玻璃、中空玻璃、热反射玻璃薄膜，但是这些产品有的隔热效果不佳，有的透过率较低，有的价格过于昂贵。因此寻找一种兼有良好的透明隔热效果，并且成本在市场可承受范围内的透明隔热涂料，不仅具有重要的理论意义，而且具有广阔的应用价值和市场前景。本研究以水性聚氨酷为主要成膜物质和纳米氧化锡锑水性浆料制备成用于玻璃的透明隔热涂料，研究其透明隔热性能。

发明内容

本发明的目的是为了获得良好的透明隔热效果，设计了一种纳米氧化锡锑涂料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

纳米氧化锡锑涂料的制备原料包括：纳米氧化锡锑水性浆料(固含量10%)；水性聚氨酯(固含量41%)；增稠流平剂；消泡剂。

纳米氧化锡锑涂料的制备步骤为：取一定量水性聚氨酯树脂(PU)，用实验分散砂磨机在400r/min转速下按一定比例加入自制纳米氧化锡锑(ATO)水性浆料，并加入适量增稠流平剂搅拌约30min。搅拌均匀制得纳米ATO透明隔热涂料。搅拌过程中出现气泡时，加入少量有机硅消泡剂消泡。将所制ATO透明隔热涂料用线棒涂布器均匀涂覆于5OmmX100mmX3mm和100mmX 200mmX3mm玻璃片上，涂膜前使用稀盐酸对玻璃片表面进行预处理，清除杂质，使玻璃片表面光滑、洁净。涂布完成后，室温下放至表干，然后置于电热鼓风恒温干燥箱，在80℃下固化3 -4h成玻璃涂膜。并用相同方法制备未添加ATO的空白水性聚氨酯涂料试样，用以对比实验。

纳米氧化锡锑涂料的检测步骤为：将ATO水性浆料与水性聚氨酯(PU)按体积比1 ：3、 1：3.5、1：4、1：4.5、.1：5配制成涂料，使用5OmmX100mmX3mm玻璃片按上述工艺制备涂层，利用可见光分光光度计及IRPrestigr2l型红外光分光光度计对玻璃涂膜在整个波长范围内(400-2500nm )进行透过率测试。碘钨灯光照条件下使用自制隔热效果测试装置对玻璃涂膜隔热效果进行测试，自然日照条件下隔热效果测试装置与碘钨灯光照条件下隔热效果测试装置类似，只是碘钨灯光照换为日照。将涂有PVC= 0O11的玻璃涂膜与空白玻璃分别放置于两保温箱顶端，将热电偶测温仪的探头置于保温箱箱内。保温箱上方40cxn处以500 W碘钨灯模拟太阳光源进行加热，加热一定时间后，每隔lOmin记录一次数据，比较两保温箱箱内温度变化，分析其隔热效果。日照条件下，实验当日室外平均气温与当地夏季平均气温相近。将涂有PVC= 0O11的玻璃涂膜与空白玻璃分别放置于两保温箱顶端，将热电偶测温仪的探头置于保温箱箱内。每隔0.5h记录一次数据，比较两保温箱箱内温度变化，分析其隔热效果。将涂有PV C= 0O1 1的玻璃涂膜分别与贴有汽车隔热膜及建筑外窗用隔热膜的玻璃进行日照条件下隔热效果测试，并对其隔热效果进行比较。

本发明的有益效果是：

当涂膜厚度为30μm的情况下，随着纳米氧化锡锑透明隔热涂料中ATO掺量的增加，涂膜可见光区透过率逐渐降低，但仍能保持70%左右，红外光区透过率下降明显。ATO/PU体积比为1：3.5的玻璃涂膜在红外光区的透过率最低，对红外光的平均屏蔽率能达到55%，在可见光区的平均透过率为73%，同时满足了对可见光较好的透过和对红外光有效的阻隔。当涂层厚度为60μm时可实现可见光区高透过率，红外光区高屏蔽率的性能要求。此时涂膜可见光区平均透过率高达71%，红外光区平均屏蔽率达60%。通过自制隔热装置涂层厚度为60μm的玻璃涂膜的隔热效果进行测试。置有玻璃涂膜保温箱与置有空白玻璃保温箱相比，光照条件下，两者箱内最大温差可达2.5℃日照条件下箱内最大温差可达4℃，涂膜隔热性能良好。

具体实施方式

实施案例1：

通过对玻璃涂膜在400-2500nm波长范围内的透过率测定，其中不同体积比的玻璃涂膜厚度均设定为30μm。可以得知空白的水性聚氨酷涂膜在整个波长范围内(400-2500nm )透过率变化不大且均保持在较高的数值上，对红外光几乎没有阻隔效果。对含有ATO的涂膜，在40-720nm的可见光区域，试样的透过率随着ATO含量的增大而变小，所有涂膜都呈现了较高的透光率；在720-2500nm的近红外区域，ATO水性浆料/PU体积比从15到1：3.5的配比试样，随着ATO含量的逐渐变大，对红外光的阻隔也越来越好，但当继续增大ATO含量到1:3时，涂膜对红外光的阻隔效果反而变差。通过上述对比试验可以发现，加入ATO后，随着ATO含量的增加，可见光区的透过率逐渐变小，但变小幅度不大，仍能保持70%左右，而红外光区透过率明显下降，其中ATO水性浆料与水性聚氨酷体积比为1:3.5的涂膜在红外光区的透过率最低，对红外光的平均屏蔽率能达到55%，并且在可见光区域的平均透过率也能达到73%，同时满足了对可见光较好的透过和对红外光有效的阻隔。以各涂膜红外光区(720-2500nm)平均透过率和各样品PVC之间的关系比较纳米ATO用量对涂膜红外光区透过率的影响，可知，随着ATO用量的增加，其红外光区的平均透过率逐渐下降，在PVC=0011时平均透过率最小，继续增大ATO含量，透过率反而出现上升的趋势，表明存在一个最佳ATO用量，即PVC=0 011时为此体系的最佳ATO用量，此时涂膜的红外阻隔率最高，可以达到最佳的红外光阻隔效果。继续增加ATO掺量对涂料的隔热效果并没有进一步的提高，反而有所下降，这种现象与涂料的临界颜料体积浓度有关。

对涂膜玻璃保温箱箱内温度及空白玻璃保温箱箱内温度测试，结果可知光照条件下，置有涂膜玻璃的保温箱箱内温度均低于置有空白玻璃的保温箱箱内温度。随着时间的变化，两保温箱内的温度逐渐上升，箱内温差随之增大，2h后，温度变化趋于平缓，箱内温差最大达到2.5℃。

实施案例2：

实施案例3：

测试涂膜玻璃保温箱箱内温度及空白玻璃保温箱箱内温度可知，光照条件下，置有涂膜玻璃的保温箱箱内温度均低于置有空白玻璃的保温箱箱内温度。随着时间的变化，两保温箱内的温度逐渐上升，箱内温差随之增大，2h后，温度变化趋于平缓，箱内温差最大达到2.5℃。日照条件下，置有涂膜玻璃的保温箱箱内温度均低于置有空白玻璃的保温箱箱内温度。随着时间变化，两保温箱内温度逐渐上升，箱内温差随之增大，下午14时温度达到最高，此时盒内最大温差约为4℃。之后，随着光照强度的降低，箱内温度开始下降，温差亦随之减小，至下午18时箱内温差降至2.7℃左右。实验过程中，涂膜玻璃表面温度极高，触摸有明显的灼烫感，空白玻璃表面则无此感觉，是因为ATO中含有一定浓度的电子(空穴)，能引起自由载流子对入射光尤其是红外波段光的吸收。同时由于存在自由载流子，会激发起与气体等离子体相类似的、由自由载流子集体运动引起的等离子体振动。ATO的等离子体振动频率处于红外波段，入射光频率小于ATO等离子体振动频率，因而对入射光呈强反射。反射和吸收都起到了屏蔽红外光的作用，即产生了良好的隔热效果。

实施案例4：

涂膜玻璃与市售汽车隔热膜及建筑外窗用隔热膜在400-2500nm范围内透过率的比较结果可知，玻璃涂膜在可见光区平均透过率达71%，红外光区透过率迅速下降，平均透过率为39.7%(平均屏蔽率60%)，能很好地实现可见光区高透过率，红外光区高屏蔽率的性能要求。某市售汽车隔热膜在可见光区和红外光区的平均透过率在45%左右，对红外光的阻隔效果较好，但是在可见光区的低透过率是它的缺点。某市售建筑外窗用隔热膜在可见光区、红外光区透过率均在55%左右，达不到在可见光区较高透过率和红外光区较好的阻隔效果。涂膜玻璃与某市售汽车隔热膜及建筑外窗用隔热膜的隔热效果进行对比测试分析。可知，室外日照时，置有玻璃涂膜的保温箱箱内温度均低于置有汽车隔热膜和建筑外窗用隔热膜的保温箱箱内温度。随着时间的延长，玻璃涂膜与汽车隔热膜及建筑外窗用隔热膜的箱内温度逐步上升，温差随之增大。下午14时，箱内的温度达到最高，此时汽车隔热膜及建筑外窗用隔热膜与涂膜玻璃箱内最大温差分别约为4℃和3℃。此后，由于日照强度的降低，箱内的温度开始下降，温差亦随之减小，至下午6时，汽车隔热膜及建筑外窗用隔热膜与涂膜玻璃箱内温差分别降至0 8℃和1.6℃.通过数据分析可以发现，与某市售汽车隔热膜及某市售建筑外窗用隔热膜相比，自制纳米氧化锡锑透明隔热涂料不仅具有在可见光区高透过率的优点，也有很好的隔热效果，能更好的解决透明、隔热这一矛盾性问题，实现可见光区高透过率，红外光区高屏蔽率的理想性能，因此自制纳米氧化锡锑透明隔热涂料的透明性能以及隔热性能都更优良。

Claims

1.一种纳米氧化锡锑涂料，制备原料包括：纳米氧化锡锑水性浆料(固含量10%)；水性聚氨酯(固含量41%)；增稠流平剂；消泡剂。

2.根据权利要求1所述的纳米氧化锡锑涂料，其特征是纳米氧化锡锑涂料的制备步骤为：取一定量水性聚氨酯树脂(PU)，用实验分散砂磨机在400r/min转速下按一定比例加入自制纳米氧化锡锑(ATO)水性浆料，并加入适量增稠流平剂搅拌约30min，搅拌均匀制得纳米ATO透明隔热涂料，搅拌过程中出现气泡时，加入少量有机硅消泡剂消泡，将所制ATO透明隔热涂料用线棒涂布器均匀涂覆于5OmmX100mmX3mm和100mmX 200mmX3mm玻璃片上，涂膜前使用稀盐酸对玻璃片表面进行预处理，清除杂质，使玻璃片表面光滑、洁净，涂布完成后，室温下放至表干，然后置于电热鼓风恒温干燥箱，在80℃下固化3 -4h成玻璃涂膜，并用相同方法制备未添加ATO的空白水性聚氨酯涂料试样，用以对比实验。

3.根据权利要求1所述的纳米氧化锡锑涂料，其特征是纳米氧化锡锑涂料的检测步骤为：将ATO水性浆料与水性聚氨酯(PU)按体积比1 ：3、 1：3.5、1：4、1：4.5、.1：5配制成涂料，使用5OmmX100mmX3mm玻璃片按上述工艺制备涂层，利用可见光分光光度计及IRPrestigr2l型红外光分光光度计对玻璃涂膜在整个波长范围内(400-2500nm )进行透过率测试，碘钨灯光照条件下使用自制隔热效果测试装置对玻璃涂膜隔热效果进行测试，自然日照条件下隔热效果测试装置与碘钨灯光照条件下隔热效果测试装置类似，只是碘钨灯光照换为日照，将涂有PVC= 0O11的玻璃涂膜与空白玻璃分别放置于两保温箱顶端，将热电偶测温仪的探头置于保温箱箱内，保温箱上方40cxn处以500 W碘钨灯模拟太阳光源进行加热，加热一定时间后，每隔lOmin记录一次数据，比较两保温箱箱内温度变化，分析其隔热效果，日照条件下，实验当日室外平均气温与当地夏季平均气温相近，将涂有PVC= 0O11的玻璃涂膜与空白玻璃分别放置于两保温箱顶端，将热电偶测温仪的探头置于保温箱箱内，每隔0.5h记录一次数据，比较两保温箱箱内温度变化，分析其隔热效果，将涂有PV C= 0O1 1的玻璃涂膜分别与贴有汽车隔热膜及建筑外窗用隔热膜的玻璃进行日照条件下隔热效果测试，并对其隔热效果进行比较。

4.根据权利要求1所述的纳米氧化锡锑涂料，其特征是当涂膜厚度为30μm的情况下，随着纳米氧化锡锑透明隔热涂料中ATO掺量的增加，涂膜可见光区透过率逐渐降低，但仍能保持70%左右，红外光区透过率下降明显，ATO/PU体积比为1：3.5的玻璃涂膜在红外光区的透过率最低，对红外光的平均屏蔽率能达到55%，在可见光区的平均透过率为73%，同时满足了对可见光较好的透过和对红外光有效的阻隔，当涂层厚度为60μm时可实现可见光区高透过率，红外光区高屏蔽率的性能要求，此时涂膜可见光区平均透过率高达71%，红外光区平均屏蔽率达60%，通过自制隔热装置涂层厚度为60μm的玻璃涂膜的隔热效果进行测试，置有玻璃涂膜保温箱与置有空白玻璃保温箱相比，光照条件下，两者箱内最大温差可达2.5℃日照条件下箱内最大温差可达4℃，涂膜隔热性能良好。