CN110105833A - 改性分散的水性隔热浆料的制备方法及产品和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性分散的水性隔热浆料的制备方法及产品和应用。该发明以ATO分散浆料为隔热填料，通过表面改性处理剂使ATO保持较好的分散性，接着按照纳米氧化锡锑浆料：水性聚氨酯：硅丙乳液：水性丙烯酸树脂：氨基树脂：流平剂：消泡剂：润湿分散剂：去离子水=（10~15）：（5~10）：（5~20）：（15~20）：（5~10）：（0.2~0.5）：（0.5~1.0）：（5~10）的特定比例添加合适的树脂成分，经搅拌均匀后旋涂制备出光学性能良好的隔热涂层，这将为节能玻璃涂层的制备提供了一种新的途径。

Description

改性分散的水性隔热浆料的制备方法及产品和应用
技术领域
本发明涉及纳米材料制备领域，具体涉及一种改性分散的水性隔热浆料的制备方法及产品和应用。
背景技术
建筑节能的发展要求建筑玻璃具有很好的透光性，同时能够阻挡太阳光的红外辐射。目前，常见的镀膜玻璃、贴膜玻璃、中空玻璃等节能玻璃都具有一定的隔热效果，但可见光区的透过率普遍偏低，影响建筑釆光。因此，有必要研究一种隔热效果及透光性倶佳的透明隔热涂料。锑掺杂氧化锡（ATO）涂层是一种透光性和隔热性能较好的透明隔热涂层材料，具有高的可见光透过率，红外光阻隔率，优异的紫外屏蔽率，是一种具有高效节能的半导体材料。然而由于ATO纳米粉体比表面积大，表面活性高，颗粒之间极易发生团聚，必须先对其进行分散改性才能用于透明隔热涂料的制备。
中国发明专利CN201710657270.3公开了一种玻璃用隔热涂料的制备方法，采用改性玻璃微珠对隔热涂料进行了改性，解决了水性漆膜性能差与使用寿命短的问题，具有隔热效果好的优点。专利限定的纳米涂覆的方式在不影响玻璃透明性的前提下来实现玻璃的隔热功能，从而提高隔热性能。中国发明专利CN2017114112383.3公开了一种反射隔热涂料，通过有机硅磷酸酯类成膜离子聚合物的添加，提高了反射隔热涂料的耐候性，提高了对建筑物的粘接力和耐老化性，隔热效果更加明显。中国发明专利CN201810692818.2公开了一种环氧树脂基保温隔热涂料的制备方法。通过添加环氧树脂提高树脂的黏度，达到优异的力学性能和保温性能。尽管取得了一些进步，然而还有一些根本性的问题需要解决，比如由于成膜物质的选择和用量关系会影响涂层的最终性能，因此首先必须要对ATO纳米粉体进行分散，制成分散料浆，然后用于制备隔热涂料。
本发明针对ATO纳米粉体存在的比表面活性高，易团聚的缺点，提出了一种以表面改性ATO进行隔热浆料的制备方法，该方法以ATO分散浆料为隔热填料，与水性聚氨酯涂料基底进行复合制备了水性涂料，经旋涂后制备出性能良好的透明隔热涂层，这为节能玻璃的制备提供了一种新的途径。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种改性分散的水性氧化锡锑ATO隔热浆料的制备方法。
本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的改性分散的水性氧化锡锑ATO隔热浆料产品。
本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。
本发明目的通过下述方案实现：一种改性分散的水性氧化锡锑ATO隔热浆料的制备方法，其特征在于，其具体步骤如下：
a、改性纳米ATO材料的制备：取定量的ATO纳米粉体和去离子水，置于烧杯中，放入搅拌子磁力搅拌10 min达到混和均匀，再放入超声分散仪中超声1 h；然后转入设定一定温度的恒温水浴锅中，加入一定体积的表面改性处理剂，磁力搅拌1 h即得到表面改性的ATO隔热浆料。随后，将分散浆料离心，洗涤，将产物放入80℃的烘箱，干燥后得到表面处理的ATO纳米粉体；
b、改性分散的水性隔热浆料的制备：称取表面处理的ATO纳米粉体添加去离子水中，分散成为固含量为30%的ATO浆料，按照如下比例配方进行水性隔热涂料的制备；所用的纳米氧化锡锑浆料：水性聚氨酯：硅丙乳液：水性丙烯酸树脂：氨基树脂：流平剂：消泡剂：润湿分散剂：去离子水=（10~15）：（5~10）：（5~20）：（15~20）：（5~10）：（0.2~0.5）：（0.5~1.0）：（0.5~1.0）：（5~10）的份数比例进行混合，经过高速搅拌、混合，制成隔热涂料，经旋涂在玻璃表面流延成膜，在室温下干燥2 d，最终固化成玻璃涂层材料。
所述的表面改性处理剂为十二烷基硫酸纳（SDS）、乙烯基三乙基硅烷（VTES）、乙二胺四乙酸二纳（EDTA-2Na）、聚乙烯醇 1750 （PVA1750）、聚乙二醇2000（PEG2000）、聚乙二醇10000 （PEG10000）、γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）和γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（KH570）中的一种或其组合。
所述的添加配比份数为氧化锡锑浆料：水性丙烯酸树脂：流平剂：消泡剂为（10~15）：（15~20）：（0.2~0.5）：（0.5~1.0）的份数进行混合配比。
所述的配比中的水性聚氨酯是指的PU-3208，PU-3200水性聚氨酯化合物。
所述的硅丙乳液为固含量在40~50% 的硅丙乳液。
所述的水性丙烯酸树脂为AC-749RG等丙烯酸树脂；所述的氨基树脂为CYMEL325，CYMEL320树脂氨基树脂。
所述的流平剂为BYK-300；所述的消泡剂为BYK-024高分子材料。
本发明提供一种改性分散的水性氧化锡锑ATO隔热浆料，根据上述任一所述方法制备得到。
本发明提供一种改性分散的水性氧化锡锑ATO隔热浆料在玻璃隔热涂层中的应用。
一种以表面改性ATO进行隔热浆料的制备方法及应用，该方法以ATO分散浆料为隔热填料，将它与水性聚氨酯涂料基底进行复合制备了水性透明涂料，经旋涂后制备出光学性能良好的透明隔热涂层，为玻璃的节能开发与制备提供了一种新的途径。
本发明分别采用表面改性处理剂对纳米ATO的表面进行改性，通过采用聚氨酯和丙烯酸树脂在搅拌的条件下加入纳米ATO水性浆料，同时加入流平剂和消泡剂等水性助剂，制备混合均匀的纳米ATO隔热涂料。该方法在玻璃隔热涂层方面具有巨大的应用前景，在保证具有较好隔热效果的同时，能够有效提高基体树脂的交联度和耐候性，提高成膜的附着力，延长涂层的使用寿命。
具体实施方式
本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种改性分散的水性隔热浆料，按如下步骤制备：
a、改性纳米ATO材料的制备：称取2g 的ATO纳米粉体和40 ml的去离子水，依次加入100ml烧杯，放入搅拌子磁力搅拌10min达到混合均匀，再放入超声分散仪中超声1 h；然后转入设定80℃的恒温水浴锅中，加入乙烯基三乙基硅烷（VTES），磁力搅拌1 h即得到表面改性的ATO隔热浆料，随后，将分散浆料离心，洗涤，将产物放入80℃的烘箱，干燥后得到表面处理的ATO纳米粉体；
b、改性分散的水性隔热浆料的制备：将表面处理后的ATO纳米粉体添加一定量的去离子水，分散成为固含量为30%的纳米氧化锡锑浆料（ATO浆料），依次添加聚氨酯PU-3208，固含量为50%的硅丙乳液，丙烯酸树脂AC-749RG，氨基树脂CYMEL325，BYK-333，BYK-024，TEGO-280，相应的添加份数比例为纳米氧化锡锑浆料：水性聚氨酯：硅丙乳液：水性丙烯酸树脂：氨基树脂：流平剂：消泡剂：润湿分散剂：去离子水=10：10：15：15：5：0.2：0.5：0.5：10，将所得的浆料高速搅拌，制成隔热涂料；经旋涂在玻璃表面流延成膜，在室温下干燥2 d，最终固化成玻璃涂层材料。
实施例2
一种改性分散的水性隔热浆料，按如下步骤制备：
a、改性纳米ATO材料的制备：称取2g 的ATO纳米粉体和40 ml的去离子水，依次加入100ml烧杯，放入搅拌子磁力搅拌10min达到混合均匀，再放入超声分散仪中超声1 h；然后转入设定80℃的恒温水浴锅中，加入一定体积的十二烷基硫酸纳（SBS），磁力搅拌1 h即得到表面改性的ATO隔热浆料，随后，将分散浆料离心，洗涤，将产物放入80℃的烘箱，干燥后得到表面处理的ATO纳米粉体；
b、改性分散的水性隔热浆料的制备：将表面处理后的ATO纳米粉体添加一定量的去离子水，分散成为固含量为30%的ATO浆料，依次添加聚氨酯PU-3208，固含量为40%的硅丙乳液，丙烯酸树脂AC-749RG，氨基树脂CYMEL325，BYK-300，BYK-024，TEGO-280，相应的添加份数比例为纳米氧化锡锑浆料：水性聚氨酯：硅丙乳液：水性丙烯酸树脂：氨基树脂：流平剂：消泡剂：润湿分散剂：去离子水=10：10：20：15：5：0.5：0.5：1：10，将所得的浆料高速搅拌，制成隔热涂料，经旋涂在玻璃表面流延成膜，在室温下干燥2 d，最终固化成玻璃涂层材料。
实施例3
一种改性分散的水性隔热浆料，按如下步骤制备：
a、改性纳米ATO材料的制备：称取2g 的ATO纳米粉体和40 ml的去离子水，依次加入100ml烧杯，放入搅拌子磁力搅拌10min达到混合均匀，再放入超声分散仪中超声1 h；然后转入设定80℃的恒温水浴锅中，加入一定体积的乙二胺四乙酸二纳（EDTA-2Na），磁力搅拌1 h即得到表面改性的ATO隔热浆料。随后，将分散浆料离心，洗涤，将产物放入80℃的烘箱，干燥后得到表面处理的ATO纳米粉体；
b、改性分散的水性隔热浆料的制备：将表面处理后的ATO纳米粉体添加一定量的去离子水，分散成为固含量为30%的ATO浆料，依次添加聚氨酯PU-3208，硅丙乳液（固含量为50%），丙烯酸树脂AC-749RG，氨基树脂CYMEL325，BYK-333，BYK-024，TEGO-280，相应的添加份数比例为纳米氧化锡锑浆料：水性聚氨酯：硅丙乳液：水性丙烯酸树脂：氨基树脂：流平剂：消泡剂：润湿分散剂：去离子水=10：15：10：15：5：0.5：0.5：1：10，将所得的浆料高速搅拌，制成隔热涂料；经旋涂在玻璃表面流延成膜，在室温下干燥2 d，最终固化成玻璃涂层材料。
实施例
一种改性分散的水性隔热浆料，按如下步骤制备：
a、改性纳米ATO材料的制备：称取2g 的ATO纳米粉体和40 ml的去离子水，依次加入100ml烧杯，放入搅拌子磁力搅拌10min达到混合均匀，再放入超声分散仪中超声1 h；然后转入设定80℃的恒温水浴锅中，加入一定体积的聚乙二醇2000（PEG2000），磁力搅拌1 h即得到表面改性的ATO隔热浆料。随后，将分散浆料离心，洗涤，将产物放入80℃的烘箱，干燥后得到表面处理的ATO纳米粉体；
b、改性分散的水性隔热浆料的制备：将表面处理后的ATO纳米粉体添加一定量的去离子水，分散成为固含量为30%的ATO浆料，依次添加聚氨酯PU-3208，硅丙乳液（固含量为40%），丙烯酸树脂AC-749RG，氨基树脂CYMEL325，BYK-333，BYK-024，TEGO-280，相应的添加份数比例为纳米氧化锡锑浆料：水性聚氨酯：硅丙乳液：水性丙烯酸树脂：氨基树脂：流平剂：消泡剂：润湿分散剂：去离子水=10：10：20：15：5：0.5：0.5：1：10，将所得的浆料高速搅拌，制成隔热涂料；经旋涂在玻璃表面流延成膜，在室温下干燥2 d，最终固化成玻璃涂层材料。
实施例5
一种改性分散的水性隔热浆料，按如下步骤制备：
a、改性纳米ATO材料的制备：称取2g 的ATO纳米粉体和40 ml的去离子水，依次加入100ml烧杯，放入搅拌子磁力搅拌10min达到混合均匀，再放入超声分散仪中超声1 h；然后转入设定80℃的恒温水浴锅中，加入一定体积的γ-氨丙基三乙氧基硅烷KH550，磁力搅拌1 h即得到表面改性的ATO隔热浆料。随后，将分散浆料离心，洗涤，将产物放入80℃的烘箱，干燥后得到表面处理的ATO纳米粉体；
b、改性分散的水性隔热浆料的制备：将表面处理后的ATO纳米粉体添加一定量的去离子水，分散成为固含量为30%的ATO浆料，依次添加聚氨酯PU-3208，硅丙乳液（固含量为40%），丙烯酸树脂AC-749RG，氨基树脂CYMEL325，BYK-333，BYK-024，TEGO-280，相应的添加份数比例为纳米氧化锡锑浆料：水性聚氨酯：硅丙乳液：水性丙烯酸树脂：氨基树脂：流平剂：消泡剂：润湿分散剂：去离子水=10：10：20：15：5：0.5：0.5：1：10，将所得的浆料高速搅拌，制成隔热涂料。经旋涂在玻璃表面流延成膜，在室温下干燥2 d，最终固化成玻璃涂层材料。
表1为本发明实施例1-5制备的改性ATO水性隔热浆料主要投入成分的比例；表2为实施例1-5改性ATO水性隔热涂层的隔热检测主要指标。
表1水性隔热浆料的原料主要投入比例：
表2隔热涂料的隔热检测指标：
。

Claims (9)

1.一种改性分散的水性隔热浆料的制备方法，其特征在于，其具体步骤如下：
a、改性纳米ATO材料的制备：取定量的ATO纳米粉体和去离子水，置于烧杯中，放入搅拌子磁力搅拌10 min达到混和均匀，再放入超声分散仪中超声1 h；然后转入设定一定温度的恒温水浴锅中，加入表面改性处理剂，磁力搅拌1 h即得到表面改性的ATO隔热浆料。随后，将分散浆料离心，洗涤，将产物放入80℃的烘箱，干燥后得到表面处理的ATO纳米粉体；
b、改性分散的水性隔热浆料的制备：称取表面处理的ATO纳米粉体添加去离子水中，分散成为固含量为30%的ATO浆料，按照如下比例配方进行水性隔热涂料的制备；所用的纳米氧化锡锑浆料：水性聚氨酯：硅丙乳液：水性丙烯酸树脂：氨基树脂：流平剂：消泡剂：润湿分散剂：去离子水=（10~15）：（5~10）：（5~20）：（15~20）：（5~10）：（0.2~0.5）：（0.5~1.0）：（0.5~1.0）：（5~10）的份数比例进行混合，经过高速搅拌、混合，制成隔热涂料，经旋涂在玻璃表面流延成膜，在室温下干燥2 d，最终固化成玻璃涂层材料。
2.根据权利要求1所述改性分散的水性隔热浆料的制备方法，其特征在于，所述的表面改性处理剂为十二烷基硫酸纳（SDS）、乙烯基三乙基硅烷（VTES）、乙二胺四乙酸二纳（EDTA-2Na）、聚乙烯醇 1750 （PVA1750）、聚乙二醇2000（PEG2000）、聚乙二醇10000 （PEG10000）、γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）和γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（KH570）中的一种或其组合。
3.根据权利要求1所述改性分散的水性隔热浆料的制备方法，其特征在于，所述的添加配比份数为氧化锡锑浆料：水性丙烯酸树脂：流平剂：消泡剂为（10~15）：（15~20）：（0.2~0.5）：（0.5~1.0）的份数进行混合配比。
4.根据权利要求1所述改性分散的水性隔热浆料的制备方法，其特征在于，所述的水性聚氨酯是指的PU-3208，PU-3200水性聚氨酯化合物。
5.根据权利要求1所述改性分散的水性隔热浆料的制备方法，其特征在于，所述的硅丙乳液为固含量在40~50% 的硅丙乳液。
6.根据权利要求1所述改性分散的水性隔热浆料的制备方法，其特征在于，所述的水性丙烯酸树脂为AC-749RG丙烯酸树脂；所述的氨基树脂为CYMEL325，CYMEL320氨基树脂。
7.根据权利要求1所述改性分散的水性隔热浆料的制备方法，其特征在于，所述的流平剂为BYK-300；所述的消泡剂为BYK-024高分子材料。
8.一种改性分散的水性氧化锡锑ATO隔热浆料，其特征在于根据权利要求1-7任一所述方法制备得到。
9.一种根据权利要求8所述改性分散的水性氧化锡锑ATO隔热浆料在玻璃隔热涂层中的应用。
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