CN110713782A - 一种透明降温涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种透明降温涂料，包括：80—85重量份的水性聚氨酯树脂、0.3—0.5重量份的第一分散剂、0.3‑0.5重量份第二分散剂、0.5‑1.0重量份的消泡剂、0.5—2重量份的增稠剂、2—6重量份的纳米铯钨青铜、0.2—1重量份的微米二氧化硅、0.1—2重量份的纳米二氧化硅、0.2—0.5重量份的偶联剂、8—18重量份的蒸馏水。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所述涂料中添加有纳米铯钨青铜微粒，相对于传统的隔热涂料ATO和ITO成本低，且隔热效果更加；且利用二氧化硅与玻璃聚合物杂化超材料包覆使得在可见光雾度影响很小的条件下增加大气窗口8μm—13μm的红外发射，增加制冷效果。

Description

一种透明降温涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及降温涂料领域，尤其涉及一种低红外透过、高远红外窗口发射的透明降温涂料。

背景技术

随着能源消耗加剧，全球变暖严重。空调能源消耗巨大。各种隔热玻璃和涂料也被大力发展；美国专利US5518810 就描述了一种掺锡氧化铟锡粉体分散在无机或者有机聚合物中形成的涂料，其在可见光透明，能吸收波长在1000nm以上的近红外光，从而达到隔热目的；在几乎所有的透明隔热涂料都用的是纳米氧化锡锑或者昂贵的氧化铟锡；这些材料在近红外800nm—1200nm波长之间吸收率较低，而太阳光能量在这一波段比例较高。

传统的透明隔热涂料多为单纯的吸收红外线，吸收红外线会引起自身发热从而引起二次热传导，降低了隔热效率；自身发射率在大气窗口红外波段偏低，无法通过辐射放式使自身降温，涂层温度过高也可能引起炸裂且影响涂料使用年限。

发明内容

本发明所解决的问题是提供了一种低红外透过、高远红外窗口发射的透明降温涂料，所述涂料制冷效果佳，且成本低。

一种透明降温涂料，包括：

80—85重量份的水性聚氨酯树脂、0.3—0.5重量份的第一分散剂、0.3—0.5重量份第二分散剂、0.5—1.0重量份的消泡剂、0.5—2重量份的增稠剂、2—6重量份的纳米铯钨青铜、0.2—1重量份的微米二氧化硅、0.1—2重量份的纳米二氧化硅、0.2—0.5重量份的偶联剂、8—18重量份的蒸馏水。

上述技术方案中，更进一步的是，所述第一分散剂为阴离子高分子分散剂。

上述技术方案中，更进一步的是，所述第二分散剂为阴离子钠盐分散剂。

上述技术方案中，更进一步的是，所述偶联剂为水性硅烷偶联剂KH450。

上述技术方案中，更进一步的是，所述纳米铯钨青铜的粒径在20nm—80nm之间。选择合适粒径的纳米铯钨青铜能够使得涂料增加隔热效果和透明度。

上述技术方案中，更进一步的是，所述纳米二氧化硅的粒径在15nm—35nm之间。

上述技术方案中，更进一步的是，所述微米二氧化硅的粒径在4μm-15μm之间。

粒径为15nm—35nm的二氧化硅与微米级二氧化硅微球 4μm-15μm起协同作用共同提高远红外窗口发射率。

一种如所述透明降温涂料的制备方法，包括以下几个步骤：

步骤1：各组分按照比重称取；

步骤2：以第一搅拌速度加入所述蒸馏水、所述第一分散剂、所述第二分散剂、所述偶联剂和70%重量的消泡剂；

步骤3：在步骤2中继续加入所述纳米铯钨青铜、纳米二氧化硅和防沉剂，搅拌均匀后进入砂磨机研磨1h，形成混合物A；

步骤4：在第一搅拌速度搅拌下将蒸馏水、成膜助剂、防冻剂加入到水性聚氨酯树脂中分散均匀，形成混合物B；

步骤5：以第二搅拌速度将混合物A与混合物B混合，并加入微米二氧化硅和剩余30%重量的消泡剂，分散均匀后得到透明降温涂料。

上述技术方案中，更进一步的是，在步骤2中，所述第一搅拌速度为300r/min—400r/min之间。

上述技术方案中，更进一步的是，在步骤5中，所述第二搅拌速度为400r/min—600r/min之间。低速搅拌可以有效防止微米级二氧化硅微球破碎。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所述涂料中添加有纳米铯钨青铜微粒，相对于传统的隔热涂料ATO和ITO成本低，且隔热效果更加；且利用二氧化硅与玻璃聚合物杂化超材料包覆使得在可见光雾度影响很小的条件下增加大气窗口8μm—13μm的红外发射，增加制冷效果，另外，通过本发明得到的隔热涂料在可见光范围内的透明度大于85%，应用场景更广。

附图说明

图1为本发明所述透明降温涂料的制备方法的流程图。

具体实施方式

以下实施例结合附图对本发明进一步描述。

本发明的所述透明降温材料的组成如下：

80—85重量份的水性聚氨酯树脂、0.3--0.5重量份的第一分散剂、0.3--0.5重量份第二分散剂、0.5--1.0重量份的消泡剂、0.5—2重量份的缔合型聚氨酯增稠剂、2—6重量份的纳米铯钨青铜、0.2—1重量份的微米二氧化硅、0.1—2重量份的纳米二氧化硅、0.2—0.5重量份的偶联剂、8—18重量份的蒸馏水。

所述第一分散剂为阴离子高分子分散剂，具体地，为聚丙烯酰胺/马来酰氨基甲酸铵羧酸铵共聚物。

优选地，所述第二分散剂为阴离子钠盐分散剂，具体地，为丙烯酸钠盐分散剂；所述偶联剂为水性硅烷偶联剂KH450；消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物。

优选地，所述纳米铯钨青铜的粒径在20nm—80nm之间。

优选地，所述纳米二氧化硅的粒径在15nm—35nm之间。

优选地，所述微米二氧化硅的粒径在4μm—15μm之间。

优选地，涂料中还包括防冻剂，选自醇类，例如乙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇等中的至少一种，用于使得涂料在低于5℃甚至低于0℃时存储不会出现凝固现象。

优选地，所述增稠剂为缔合型聚氨酯增稠剂，用于防止涂料中的颗粒物在存储时保持良好的分散性，不沉淀。

本发明使用纳米铯钨青铜Cs_0.3WO₃粉末，铯钨青铜为正六面体结构，本实施例所采用的铯钨青铜的粒径在20nm—80nm之间其隔热效果与透明度综合更加，铯钨青铜在800nm—1000nm波段平均红外阻隔率高达90%；选用红外发射率高，粒径范围在15nm—35nm的纳米二氧化硅粉与4μm—15μm的微米级SiO₂微球，8μm—13μm红外发射率可达93%以上。本发明所述的涂料具有极高的近红外阻隔率，比ATO、ITO隔热涂料隔热效果增加10%—15%。且加入15nm—35nm的纳米二氧化硅与4μm—25μm微米级二氧化硅微球，使其在可见光和雾度影响很小的条件下，增加大气窗口8μm—13μm的红外发射，增加其制冷效果。

一种透明降温涂料的制备方法，包括以下几个步骤：

步骤1：各组分按照比重称取；

步骤2：以300r/min—400 r/min的搅拌速度加入蒸馏水、阴离子高分子分散剂、丙烯酸钠盐分散剂、水性硅烷偶联剂KH450和70%重量的聚醚硅氧烷共聚物；

步骤3：在步骤2中继续加入纳米铯钨青铜、纳米二氧化硅和，搅拌均匀后进入砂磨机研磨1h，形成混合物A；

步骤4：在300r/min—400 r/min的搅拌下将蒸馏水、增稠剂、防冻剂加入到水性聚氨酯树脂中分散均匀，形成混合物B；

步骤5：以400r/min—600r/min的搅拌速度将混合物A与混合物B混合，并加入微米二氧化硅和剩余30%重量的消泡剂，分散均匀后得到透明降温涂料。

针对涂料中的组分含量，我们给出以下几个实施例：

实施例1：

80重量份的水性聚氨酯树脂、0.3重量份的阴离子高分子分散剂、0.3重量份丙烯酸钠盐分散剂、0.5重量份的聚醚硅氧烷共聚物、0.5重量份的缔合聚氨酯增稠剂、2重量份的纳米铯钨青铜、0.2重量份的微米二氧化硅、0.1重量份的纳米二氧化硅、0.2重量份的水性硅烷偶联剂KH450、8重量份的蒸馏水。

步骤1：各组分按照比重称取；

步骤2：以350r/min的搅拌速度加入蒸馏水、阴离子高分子分散剂、丙烯酸钠盐分散剂、水性硅烷偶联剂KH450和70%重量的聚醚硅氧烷共聚物；

步骤3：在步骤2中继续加入纳米铯钨青铜、纳米二氧化硅，搅拌均匀后进入砂磨机研磨1h，形成混合物A；

步骤4：在350r/min的搅拌速度下将蒸馏水、缔合聚氨酯增稠剂、丙二醇加入到水性聚氨酯树脂中分散均匀，形成混合物B；

步骤5：以550r/min的搅拌速度将混合物A与混合物B混合，并加入微米二氧化硅和剩余30%重量的聚醚硅氧烷共聚物，分散均匀后得到透明降温涂料。

实施例2：

82重量份的水性聚氨酯树脂、0.4重量份的阴离子高分子分散剂、0.4重量份丙烯酸钠盐分散剂、0.7重量份的聚醚硅氧烷共聚物、0.9重量份的缔合聚氨酯增稠剂、4重量份的纳米铯钨青铜、0.5重量份的微米二氧化硅、0.5重量份的纳米二氧化硅、0.3重量份的水性硅烷偶联剂KH450、10重量份的蒸馏水。

步骤1：各组分按照比重称取；

步骤2：以300r/min的搅拌速度加入蒸馏水、阴离子高分子分散剂、丙烯酸钠盐分散剂、水性硅烷偶联剂KH450和70%重量的聚醚硅氧烷共聚物；

步骤3：在步骤2中继续加入纳米铯钨青铜、纳米二氧化硅，搅拌均匀后进入砂磨机研磨1h，形成混合物A；

步骤4：在300r/min的搅拌速度下将蒸馏水、缔合聚氨酯增稠剂、防冻剂加入到水性聚氨酯树脂中分散均匀，形成混合物B；

步骤5：以500r/min的搅拌速度将混合物A与混合物B混合，并加入微米二氧化硅和剩余30%重量的聚醚硅氧烷共聚物，分散均匀后得到透明降温涂料。

实施例3：

83重量份的水性聚氨酯树脂、0.4重量份的阴离子高分子分散剂、0.4重量份丙烯酸钠盐分散剂、0.8重量份的聚醚硅氧烷共聚物、1.1重量份的防沉剂、5重量份的纳米铯钨青铜、0.9重量份的微米二氧化硅、0.8重量份的纳米二氧化硅、0.4重量份的水性硅烷偶联剂KH450、14重量份的蒸馏水。

步骤1：各组分按照比重称取；

步骤2：以380r/min的搅拌速度加入蒸馏水、阴离子高分子分散剂、丙烯酸钠盐分散剂、水性硅烷偶联剂KH450和70%重量的聚醚硅氧烷共聚物；

步骤3：在步骤2中继续加入纳米铯钨青铜、纳米二氧化硅，搅拌均匀后进入砂磨机研磨1h，形成混合物A；

步骤4：在380r/min的搅拌速度下将蒸馏水、缔合聚氨酯增稠剂、防冻剂加入到水性聚氨酯树脂中分散均匀，形成混合物B；

步骤5：以420r/min的搅拌速度将混合物A与混合物B混合，并加入微米二氧化硅和剩余30%重量的聚醚硅氧烷共聚物，分散均匀后得到透明降温涂料。

实施例4：

85重量份的水性聚氨酯树脂、0.5重量份的阴离子高分子分散剂、0.5重量份丙烯酸钠盐分散剂、1.0重量份的聚醚硅氧烷共聚物、2重量份的缔合聚氨酯增稠剂、6重量份的纳米铯钨青铜、1重量份的微米二氧化硅、2重量份的纳米二氧化硅、0.5重量份的水性硅烷偶联剂KH450、18重量份的蒸馏水。

步骤1：各组分按照比重称取；

步骤2：以360r/min的搅拌速度加入蒸馏水、阴离子高分子分散剂、丙烯酸钠盐分散剂、水性硅烷偶联剂KH450和70%重量的聚醚硅氧烷共聚物；

步骤3：在步骤2中继续加入纳米铯钨青铜、纳米二氧化硅，搅拌均匀后进入砂磨机研磨1h，形成混合物A；

步骤4：在360r/min的搅拌下将蒸馏水、缔合聚氨酯增稠剂、防冻剂加入到水性聚氨酯树脂中分散均匀，形成混合物B；

步骤5：以480r/min搅拌速度将混合物A与混合物B混合，并加入微米二氧化硅和剩余30%重量的聚醚硅氧烷共聚物，分散均匀后得到透明降温涂料。

将以上实施例得到的涂料涂布于基材上形成涂层样品，并对各涂层样品的红外阻隔性能进行测试，可以得到，本发明提供的涂料可以较市售隔热涂料的红外阻隔率提升6%~10%。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种透明降温涂料，其特征在于，包括：

80—85重量份的水性聚氨酯树脂、0.3—0.5重量份的第一分散剂、0.3-0.5重量份第二分散剂、0.5-1.0重量份的消泡剂、0.5—2重量份的增稠剂、2—6重量份的纳米铯钨青铜、0.2—1重量份的微米二氧化硅、0.1—2重量份的纳米二氧化硅、0.2—0.5重量份的偶联剂、8—18重量份的蒸馏水。

2.根据权利要求1所述的一种透明降温涂料，其特征在于，所述第一分散剂为阴离子高分子分散剂。

3.根据权利要求1所述的一种透明降温涂料，其特征在于，所述第二分散剂为阴离子钠盐分散剂。

4.根据权利要求1所述的一种透明降温涂料，其特征在于，所述偶联剂为水性硅烷偶联剂KH450。

5.根据权利要求1所述的一种透明降温涂料，其特征在于，所述纳米铯钨青铜的粒径在20nm—80nm之间。

6.根据权利要求1所述的一种透明降温涂料，其特征在于，所述纳米二氧化硅的粒径在15nm—35nm之间。

7.根据权利要求1所述的一种透明降温涂料，其特征在于，所述微米二氧化硅的粒径在4μm—15μm之间。

8.一种如权利要求1所述透明降温涂料的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

步骤1：各组分按照比重称取；

步骤2：以第一搅拌速度加入所述蒸馏水、所述第一分散剂、所述第二分散剂、所述偶联剂和70%重量的所述消泡剂；

步骤3：在所述步骤2中继续加入所述纳米铯钨青铜、纳米二氧化硅和防沉剂，搅拌均匀后进入砂磨机研磨1h，形成混合物A；

步骤4：继续在第一搅拌速度下将蒸馏水、成膜助剂、防冻剂加入到水性聚氨酯树脂中分散均匀，形成混合物B；

步骤5：以第二搅拌速度将混合物A与混合物B混合，并加入微米二氧化硅和剩余30%重量的消泡剂，分散均匀后得到透明降温涂料。

9.根据权利要求8所述的透明降温涂料的制备方法，其特征在于，在步骤2中，所述第一搅拌速度为300r/min—400 r/min之间。

10.根据权利要求8所述的透明降温涂料的制备方法，其特征在于，在步骤5中，所述第二搅拌速度为400r/min—600r/min之间。

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