CN113527928B - 高可见光透过率及高红外阻隔率玻璃隔热涂料 - Google Patents

高可见光透过率及高红外阻隔率玻璃隔热涂料 Download PDF

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Abstract

本发明属于隔热涂料领域，提供一种高可见光透过率及高红外阻隔率玻璃隔热涂料，以质量份数计，由以下原料制成：功能隔热浆液8‑35份，无机成膜基料30‑120份，硅烷偶联剂10‑30份，水性粘合剂5‑25份；高红外阻隔率是通过功能隔热浆液中加入Cu‑btc，其中功能隔热浆液为氧化锡锑纳米颗粒、Cu‑btc纳米颗粒和二氧化钛纳米颗粒的混合水溶剂分散液，其中Cu‑btc抑制功能填料氧化锡锑颗粒的聚团，各填料之间相互协同，固化后对红外线阻隔率达到96％，可见光透过率达到70％以上，紫外线透过率低至2％，并且不造成电磁屏蔽，且涂层致密光滑，颜色均一，硬度高、附着力强；可在建筑玻璃，汽车玻璃等领域推广应用。

Description

高可见光透过率及高红外阻隔率玻璃隔热涂料
技术领域
本发明属于功能涂料技术领域。具体涉及一种高可见光透过率及高红外阻隔率玻璃隔热涂料，可广泛应用于建筑玻璃、汽车玻璃等领域。
背景技术
夏季室内及车内温度的升高主要是由于太阳辐射热所导致，太阳光中主要的能量分布于紫外线、可见光和红外线等三段波长区域，其中可见光和红外线分别占45％和50％左右的太阳辐射热。而室内及车内温度的升高导致空调使用时间延长，造成大量能耗和碳排放。因此，建筑节能的主要领域是如何降低门框的高能耗。针对玻璃隔热，目前主要包含Low-E镀膜玻璃，玻璃贴膜和玻璃涂料。Low-E镀膜玻璃隔热效果较好，但是价格昂贵，同时可见光透过率较低，影响室内采光。而玻璃贴膜必须依靠胶水进行粘合，长时间使用容易产生卷边和脱落等现象，使用寿命较短。透明隔热涂料近年来引起了广泛的关注，其由功能性填料透明导电氧化物与成膜填料组成。具备制备工艺简单，成本低和施工方便等优势。得到的涂料可以通过喷涂，刷涂，淋涂等方法涂于玻璃表面形成具有隔热效果的涂膜。
目前，透明隔热涂料还有几点工艺问题仍需解决。首先，由于纳米功能填料较高的表面能导致其较易团聚，对入射太阳光无法实现多次散射和吸收，造成其对红外吸收效果差，故只能通过提高隔热功能填料，包括ATO，ITO，FTO等，导致成本升高，同时对可见光透过率低；第二，大部分透明隔热涂料采用有机溶剂，VOC含量高，对人体和环境不友好。近年来，铜基半导体粉末由于其价格低廉，隔热效果较好的特点，引起研究者的关注。如申请号为201710349370.X的专利文献中公开了一种纳米硫化铜水性透明隔热涂料及其制备和使用方法，制备了水稳定性良好的纳米插片结构的硫化铜，但是需要采用大量丙酮溶液进行清洗，限制了硫化铜隔热涂料的商业应用。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提供了高可见光透过率及高红外阻隔率玻璃隔热涂料，该涂料采用Cu-btc作为功能材料提升涂料对红外线的反复折射和吸收，可以实现红外线阻隔率达到96％，紫外线透过率低至2％，同时可见光透过率达到70％以上，所采用原料无VOC成分，成本较低，较易推广应用。
本发明的透明隔热涂料，以质量份数计，由以下原料制成：功能隔热浆液8-35份，无机成膜基料30-120份，硅烷偶联剂10-30份，水性粘合剂5-25份；
透明隔热涂料的制备如下：向搅拌机中加入无机成膜基料30-120份，启动搅拌机，加入功能隔热浆液8-35份，同时加入硅烷偶联剂10-30份，搅拌2h至隔热功能浆液均匀分布在无机成膜基料中；缓慢加入水性粘合剂5-25份，混合均匀，得到纳米透明隔热涂料。
进一步，所述功能隔热浆液为氧化锡锑纳米颗粒、Cu-btc纳米颗粒和二氧化钛纳米颗粒的混合水溶剂分散液；所含氧化锡锑纳米颗粒质量浓度10-30％、Cu-btc纳米颗粒质量浓度3-10％、二氧化钛纳米颗粒质量浓度5-10％，另外含质量浓度0.5-1％份分散剂。
功能隔热浆液的制备方法：以质量份数计，取纳米氧化锡锑纳米颗粒10-30份，Cu-btc纳米颗粒3-10份，二氧化钛5-10份，加分散剂0.5-1份，加去离子水至100份，充分搅拌4h后将浆液加入球磨机研磨3-6h，研磨结束后取出超声0.5h，得到功能隔热浆液。
其中，功能隔热浆液中所含氧化锡锑纳米颗粒平均粒径为20-90nm，掺杂比为n(Sb):n(Sn)＝0.05-0.3，Cu-btc纳米颗粒尺寸为100-200nm，二氧化钛纳米颗粒尺寸为600-2000nm。氧化锡锑纳米颗粒和Cu-btc纳米颗粒由常州大学新能源材料及碳中和课题组提供。氧化锡锑纳米颗粒制备过程如下：
1)称取一定量的SnCl4·5H2O和SbCl3分别溶解于无水乙醇中，混合后在60-90℃反应条件下在带有回流装置的三颈烧瓶中搅拌；
2)然后再将混合物在120℃条件下反应6小时，对离心分离得到的沉淀物进行清洗和干燥，得到氧化锡锑纳米颗粒，得到的颗粒平均尺寸为20-90nm。进一步优选为30～80nm。
氧化锡锑纳米颗粒具有一定的尺寸分布，对其折射及反复吸收近红外波段的入射光具有重要意义；并且在无机成膜基料中具有较高的Zata电位，可以长时间呈均匀分散的稳定悬浮状态。且提高锡的含量可以提升样品对红外光的阻隔率，并且对可见光透过率也有提高，但是紫外线阻隔率有所下降，成本也提高很多。因此n(Sb):n(Sn)进一步优选为0.06-0.2。
Cu-btc纳米颗粒制备过程如下：
1)称取3份Cu(NO3)2·3H2O溶解于20份去离子水中，称取2份1,3,5-均苯三甲酸(btc溶液)溶于40份去离子水中；
2)将上述的Cu(NO3)2溶液和btc溶液，加入DMF保持中速(400-600rpm)搅拌10小时。
3)离心产物后用去离子水和乙醇各清洗三次后放入干燥箱，130℃干燥24小时。
加入Cu-btc纳米颗粒的主要原因包括两个方面：1)Cu-btc作为一种铜的有机物框架材料，具有多孔结构，并且具有金属活性配位键，每个分子中可释放出四个配位键，这些空间和配位键可以和氧化锡锑纳米颗粒形成相互作用，促进氧化锡锑纳米颗粒的均匀性，抑制其聚团，协同后提升对红外线的吸收能力。2)加入Cu-btc的平均尺寸为100-200nm，进一步优选为150～180nm，其分子间的空隙正好为氧化锡锑纳米颗粒提供空间，具有一定的尺寸分布，为多次折射和吸收太阳光中的红外线提供了前提条件，进一步提升隔热能力。
二氧化钛纳米颗粒购买于国药集团，粒径为600-2000nm。在功能隔热中加入二氧化钛的原因包括两个方面。首先，二氧化钛对太阳光中的紫外线的吸收能力很强(带隙宽度正好对应于紫外线波长段)，能有效提高透明隔热涂层对紫外线的阻隔能力，避免紫外线对人体皮肤的伤害及对家具家电等的老化伤害。其次，通过反复试验发现，加入的二氧化钛尺寸分布于600-2000nm能有效实现其对红外线的反射折射，折射的红外线能被二氧化钛颗粒周围的氧化锡锑颗粒反复吸收，避免红外线通过玻璃进入室内。物体对入射光的反射能力与其自身尺寸与入射光波长有直接关系，当物体尺寸与入射光波长一半接近时，其对入射光的反射折射能力达到最强。近红外波长分布于800nm-2500nm，采用二氧化钛尺寸为600nm-2000nm能有效对近红外和部分远红外波段的入射光进行有效的反复折射，实现氧化锡锑的高效吸收。但是二氧化钛加入量不能太高，其为白色，如果加入量过高会影响涂料对可见光的透过能力。
所述功能隔热浆液水性分散液中分散剂为：三聚磷酸钠，聚丙烯酸钠，聚乙烯醇的一种或多种，均购买于国药集团。这三种分散剂都为无机分散剂，安全无毒，且价格便宜。通过空间位阻作用使氧化锡锑实现较好的分散性。
所述的无机成膜基料为：临沂绿森集团生产的硅酸锂(n＝4.8)水溶液，质量含量23％；海湾集团生产的硅酸钾(n＝3.3)水溶液，质量含量40％。通过多次试验验证，采用硅酸锂模数为4.8和硅酸钾模数为3.3的水溶液能有效避免涂料成膜后出现微裂痕，并且同时保障涂料固化后具有较高的硬度。所述的无机成膜基料的制备方法包括如下步骤：按质量份数计，取硅酸锂(n＝4.8)水溶液100份，硅酸钾(n＝3.3)水溶液30-60份，在30℃加热搅拌条件，向硅酸锂水溶液中缓慢加入硅酸钾水溶液，搅拌0.5h混合均匀，得到无机成膜基料。
所述水性粘合剂包括丙烯酸乳液、聚氨酯乳液、聚四氟乙烯乳液等。水性丙烯酸乳液购买于广州亨缌克新材料有限公司，牌号：H-2143；此产品针为强碱耐性的玻璃自干漆，具有固化快，可见光透过率高，硬度高等特点。聚氨酯溶液购买于上海鼎和化学科技有限公司，牌号：J-346，此产品具有固化快，硬度高等特点。聚四氟乙烯乳液购买于常州蔻庭纳米材料科技有限公司，牌号：KT-F100，此产品具有耐老化强，硬度高等特点。
所述的硅烷偶联剂包括A-187，KH-550，KH-560，KH-570中的一种或几种。A-187硅烷偶联剂为分散助剂，生产商为广东山一塑化公司；型号：KH-560，主要成分为γ-(2，3-环氧丙基)丙基三甲氧基硅烷，通过末端硅醇基水解，将氧化锡锑与无机成膜基料连接固化，可以提高氧化锡锑水性浆液在无机成膜基料的分散稳定性；前端携带的疏水基团给涂层提供一定的疏水能力。KH-550，KH-560和KH-570购买于上海凯茵公司。
本法明的纳米透明隔热涂料，在制备或使用过程中，还可加入磷酸二氢铵0.5-5份，作溶剂进行增稠，调整粘度。
本发明的纳米隔热透明涂料，在制备或使用过程中，还可以加入去离子水10-50份，作为溶剂进行稀释，调整粘度。
本发明的纳米透明隔热涂料，可以采用淋涂、擦涂、刷涂和滚涂等方式施工，在常温下固化24h即可，固化过程中所含水逐渐挥发，水性粘合剂逐渐聚合形成薄膜，期间无VOC排放，对人体和环境友好。
本发明的纳米透明隔热涂料，可以用于建筑外围玻璃幕墙、建筑玻璃和汽车玻璃等领域；在满足采光要求的前提下，吸收红外光，降低室内温度；吸收紫外线，避免紫外线对人体和物体的危害；透过大部分可将光，不影响室内采光。施工条件简单，可对现有建筑进行节能改造。本发明的纳米透明隔热涂料为水性涂料，不含VOC成分，对人体和环境友好。
本发明的纳米透明隔热涂料，其一种较佳的原料配比为：水性丙烯酸树脂(H-2143)10克，功能隔热浆料15克(其中含氧化锡锑2克，平均粒径为60nm，Cu-btc0.75克，平均粒径尺寸为160nm，二氧化钛0.8克，平均粒径尺寸为600nm)，A-187硅烷偶联剂15克，无机成膜基料90克。其固化后的涂层，30μm厚度下，可见光透过率72％以上，红外吸收率90％以上，紫外阻隔率96％以上；涂层表面光滑，颜色均一，厚度均匀，硬度4H，附着力0级。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1为本发明中所采用的Cu-btc纳米颗粒的扫描电子显微镜照片。
图2为本发明中实施例1的样品涂覆在玻璃上后的透明度效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意式实施例以及说明用来解释本发明，但并不作对本发明的限定。
实施例1
本实施例的透明隔热涂料，由以下原料制成：水性丙烯酸树脂(H-2143)10克，功能隔热浆液15克，A-187硅烷偶联剂15克，无机成膜基料90克。制备方法包括如下步骤：搅拌机中加入无机成膜基料，启动搅拌机，加入功能隔热浆料，同时加入A-187硅烷偶联剂，搅拌2h至功能隔热浆料均匀分布在无机成膜基料中；缓慢加入水性丙烯酸树脂，混合均匀，得到纳米透明隔热涂料。
所述功能隔热浆液的制备方法包括以下步骤：取氧化锡锑掺杂比为n(Sb):n(Sn)＝1:9，平均粒径为60nm的氧化锡锑颗粒(粒径为激光粒度仪测试为准)2克，加入Cu-btc纳米颗粒0.75克，尺寸为160nm，加入二氧化钛0.8克，尺寸为600nm，加入去离子水11.3克，加入聚丙烯酸钠0.075克，聚乙烯醇0.075克，搅拌1h，将浆液加入1mm锆珠的球磨机中球磨6h，取出浆料后超声0.5h，得到氧化锡锑水性分散液。扫描电子显微镜(SEM)观察，氧化锡锑呈现单层分布，分散效果好。
所述无机成膜基料的制备方法包括以下步骤：取硅酸锂(n＝4.8)水溶液62.3克，硅酸钾(n＝3.3)水溶液25.7克，在30℃加热搅拌条件，向硅酸锂水溶液中缓慢加入硅酸钾水溶液，搅拌0.5h混合均匀，得到无机成膜基料。
该涂料采用自动线棒涂布机自动涂布在玻璃上，线棒选用20μm，涂布速度15m/h；玻璃尺寸为192mm×162mm×4mm。
对比例2
在实施例1纳米透明隔热涂料基础上，采用30μm线棒涂布，其他条件不变。
对比例3
在实施例1纳米透明隔热涂料基础上，采用60μm线棒涂布，其他条件不变。
对比例4
在实施例1纳米透明隔热涂料基础上，采用n(Sb):n(Sn)＝1:18，其他条件不变。
对比例5
在实施例1纳米透明隔热涂料基础上，采用n(Sb):n(Sn)＝3:10，其他条件不变。
对比例6
在实施例1纳米透明隔热涂料基础上，将Cu-btc等质量替换成氧化锡锑，其他条件不变。
对比例7
在实施例1纳米透明隔热涂料基础上，将Cu-btc等质量替换成二氧化钛，其他条件不变。
对比例8
在实施例1纳米透明隔热涂料基础上，将氧化锡锑等质量替换成Cu-btc，其他条件不变。
对比例9
在实施例1纳米透明隔热涂料基础上，将氧化锡锑等质量替换成二氧化钛，其他条件不变。
对比例10
在实施例1纳米透明隔热涂料基础上，将二氧化钛等质量替换成氧化锡锑，其他条件不变。
对比例11
在实施例1纳米透明隔热涂料基础上，将二氧化钛等质量替换成Cu-btc，其他条件不变。
实施例2
本实施例的透明隔热涂料，由以下原料制成：水性丙烯酸树脂(H-2143)10克，功能隔热浆料35克，A-187硅烷偶联剂15克，无机成膜基料90份。制备方法包括如下步骤：搅拌机中加入无机成膜基料，启动搅拌机，加入功能隔热浆料，同时加入A-187硅烷偶联剂，搅拌2h至功能隔热浆料均匀分布在无机成膜基料中；缓慢加入水性丙烯酸树脂，混合均匀，得到纳米透明隔热涂料。
所述功能隔热浆液的制备方法包括以下步骤：取氧化锡锑掺杂比例掺杂比为n(Sb):n(Sn)＝1:9，平均粒径为60nm的氧化锡锑颗粒(粒径为激光粒度仪测试为准)4.7克，加入Cu-btc纳米颗粒1.75克，尺寸为160nm，加入二氧化钛1.8克，尺寸为600nm，加入去离子水26.35克，加入聚丙烯酸钠0.2克，聚乙烯醇0.2克，搅拌1h，将浆液加入1mm锆珠的球磨机中球磨6h，取出浆料后超声0.5h，得到氧化锡锑水性分散液。扫描电子显微镜(SEM)观察，氧化锡锑呈现单层分布，分散效果好。
所述无机成膜基料的制备方法包括以下步骤：取硅酸锂(n＝4.8)水溶液62.3克，硅酸钾(n＝3.3)水溶液25.7克，在30℃加热搅拌条件，向硅酸锂水溶液中缓慢加入硅酸钾水溶液，搅拌0.5h混合均匀，得到无机成膜基料。
该涂料采用自动线棒涂布机自动涂布在玻璃上，线棒选用20μm，涂布速度15m/h；玻璃尺寸为192mm×162mm×4mm。
实施例3
本实施例的透明隔热涂料，由以下原料制成：水性丙烯酸树脂(H-2143)10克，功能隔热浆料8克，A-187硅烷偶联剂15克，无机成膜基料90克。制备方法包括如下步骤：搅拌机中加入无机成膜基料，启动搅拌机，加入功能隔热浆料，同时加入A-187硅烷偶联剂，搅拌2h至功能隔热浆料均匀分布在无机成膜基料中；缓慢加入水性丙烯酸树脂，混合均匀，得到纳米透明隔热涂料。
所述功能隔热浆液的制备方法包括以下步骤：取氧化锡锑掺杂比例掺杂比为n(Sb):n(Sn)＝1:9，平均粒径为60nm的氧化锡锑颗粒(粒径为激光粒度仪测试为准)1.1克，加入Cu-btc纳米颗粒0.4克，尺寸为160nm，加入二氧化钛0.42克，尺寸为600nm，加入去离子水6克，加入聚丙烯酸钠0.04克，聚乙烯醇0.04克，搅拌1h，将浆液加入1mm锆珠的球磨机中球磨6h，取出浆料后超声0.5h，得到氧化锡锑水性分散液。扫描电子显微镜(SEM)观察，氧化锡锑呈现单层分布，分散效果好。
所述无机成膜基料的制备方法包括以下步骤：取硅酸锂(n＝4.8)水溶液62.3克，硅酸钾(n＝3.3)水溶液25.7克，在30℃加热搅拌条件，向硅酸锂水溶液中缓慢加入硅酸钾水溶液，搅拌0.5h混合均匀，得到无机成膜基料。
该涂料采用自动线棒涂布机自动涂布在玻璃上，线棒选用20μm，涂布速度15m/h；玻璃尺寸为192mm×162mm×4mm。
实施例4
本实施例的透明隔热涂料，由以下原料制成：水性丙烯酸树脂(H-2143)10克，功能隔热浆料15克，A-187硅烷偶联剂15克，无机成膜基料90克。制备方法包括如下步骤：搅拌机中加入无机成膜基料，启动搅拌机，加入功能隔热浆料，同时加入A-187硅烷偶联剂，搅拌2h至功能隔热浆料均匀分布在无机成膜基料中；缓慢加入水性丙烯酸树脂，混合均匀，得到纳米透明隔热涂料。
所述功能隔热浆液的制备方法包括以下步骤：取氧化锡锑掺杂比例掺杂比为n(Sb):n(Sn)＝1:9，平均粒径为90nm的氧化锡锑颗粒(粒径为激光粒度仪测试为准)2克，加入Cu-btc纳米颗粒0.75克，尺寸为160nm，加入二氧化钛0.8克，尺寸为600nm，加入去离子水11.3克，加入聚丙烯酸钠0.075克，聚乙烯醇0.075克，搅拌1h，将浆液加入1mm锆珠的球磨机中球磨6h，取出浆料后超声0.5h，得到氧化锡锑水性分散液。扫描电子显微镜(SEM)观察，氧化锡锑呈现单层分布，分散效果好。
所述无机成膜基料的制备方法包括以下步骤：取硅酸锂(n＝4.8)水溶液57克，硅酸钾(n＝3.3)水溶液33克，在30℃加热搅拌条件，向硅酸锂水溶液中缓慢加入硅酸钾水溶液，搅拌0.5h混合均匀，得到无机成膜基料。
该涂料采用自动线棒涂布机自动涂布在玻璃上，线棒选用20μm，涂布速度15m/h；玻璃尺寸为192mm×162mm×4mm。
实施例5
本实施例的透明隔热涂料，由以下原料制成：水性丙烯酸树脂(H-2143)5克，功能隔热浆料15克，A-187硅烷偶联剂15克，无机成膜基料90克。制备方法包括如下步骤：搅拌机中加入无机成膜基料，启动搅拌机，加入功能隔热浆料，同时加入A-187硅烷偶联剂，搅拌2h至功能隔热浆料均匀分布在无机成膜基料中；缓慢加入水性丙烯酸树脂，混合均匀，得到纳米透明隔热涂料。
所述功能隔热浆液的制备方法包括以下步骤：取氧化锡锑掺杂比例掺杂比为n(Sb):n(Sn)＝1:9，平均粒径为60nm的氧化锡锑颗粒(粒径为激光粒度仪测试为准)2克，加入Cu-btc纳米颗粒0.45克，尺寸为160nm，加入二氧化钛0.8克，尺寸为600nm，加入去离子水11.6克，加入聚丙烯酸钠0.075克，聚乙烯醇0.075克，搅拌1h，将浆液加入1mm锆珠的球磨机中球磨6h，取出浆料后超声0.5h，得到氧化锡锑水性分散液。扫描电子显微镜(SEM)观察，氧化锡锑呈现单层分布，分散效果好。
所述无机成膜基料的制备方法包括以下步骤：取硅酸锂(n＝4.8)水溶液62.3克，硅酸钾(n＝3.3)水溶液25.7克，在30℃加热搅拌条件，向硅酸锂水溶液中缓慢加入硅酸钾水溶液，搅拌0.5h混合均匀，得到无机成膜基料。
该涂料采用自动线棒涂布机自动涂布在玻璃上，线棒选用20μm，涂布速度15m/h；玻璃尺寸为192mm×162mm×4mm。
实施例6
本实施例的透明隔热涂料，由以下原料制成：水性丙烯酸树脂(H-2143)15克，功能隔热浆料15克，A-187硅烷偶联剂15克，无机成膜基料90克。制备方法包括如下步骤：搅拌机中加入无机成膜基料，启动搅拌机，加入功能隔热浆料，同时加入A-187硅烷偶联剂，搅拌2h至功能隔热浆料均匀分布在无机成膜基料中；缓慢加入水性丙烯酸树脂，混合均匀，得到纳米透明隔热涂料。
所述功能隔热浆液的制备方法包括以下步骤：取氧化锡锑掺杂比例掺杂比为n(Sb):n(Sn)＝1:9，平均粒径为60nm的氧化锡锑颗粒(粒径为激光粒度仪测试为准)2克，加入Cu-btc纳米颗粒1.5克，尺寸为160nm，加入二氧化钛0.8克，尺寸为600nm，加入去离子水10.55克，加入聚丙烯酸钠0.075克，聚乙烯醇0.075克，搅拌1h，将浆液加入1mm锆珠的球磨机中球磨6h，取出浆料后超声0.5h，得到氧化锡锑水性分散液。扫描电子显微镜(SEM)观察，氧化锡锑呈现单层分布，分散效果好。
所述无机成膜基料的制备方法包括以下步骤：取硅酸锂(n＝4.8)水溶液62.3克，硅酸钾(n＝3.3)水溶液25.7克，在30℃加热搅拌条件，向硅酸锂水溶液中缓慢加入硅酸钾水溶液，搅拌0.5h混合均匀，得到无机成膜基料。
该涂料采用自动线棒涂布机自动涂布在玻璃上，线棒选用20μm，涂布速度15m/h；玻璃尺寸为192mm×162mm×4mm。
实施例7
本实施例的透明隔热涂料，由以下原料制成：水性丙烯酸树脂(H-2143)10克，功能隔热浆料15克，A-187硅烷偶联剂10克，无机成膜基料90克。制备方法包括如下步骤：搅拌机中加入无机成膜基料，启动搅拌机，加入功能隔热浆料，同时加入A-187硅烷偶联剂，搅拌2h至功能隔热浆料均匀分布在无机成膜基料中；缓慢加入水性丙烯酸树脂，混合均匀，得到纳米透明隔热涂料。
所述功能隔热浆液的制备方法包括以下步骤：取氧化锡锑掺杂比例掺杂比为n(Sb):n(Sn)＝1:9，平均粒径为60nm的氧化锡锑颗粒(粒径为激光粒度仪测试为准)2克，加入Cu-btc纳米颗粒0.75克，尺寸为160nm，加入二氧化钛1.5份，尺寸为600nm，加入去离子水5.6克，加入聚丙烯酸钠0.075克，聚乙烯醇0.075克，搅拌1h，将浆液加入1mm锆珠的球磨机中球磨6h，取出浆料后超声0.5h，得到氧化锡锑水性分散液。扫描电子显微镜(SEM)观察，氧化锡锑呈现单层分布，分散效果好。
所述无机成膜基料的制备方法包括以下步骤：取硅酸锂(n＝4.8)水溶液62.3克，硅酸钾(n＝3.3)水溶液25.7克，在30℃加热搅拌条件，向硅酸锂水溶液中缓慢加入硅酸钾水溶液，搅拌0.5h混合均匀，得到无机成膜基料。
该涂料采用自动线棒涂布机自动涂布在玻璃上，线棒选用20μm，涂布速度15m/h；玻璃尺寸为192mm×162mm×4mm。
实施例8
本实施例的透明隔热涂料，由以下原料制成：水性丙烯酸树脂(H-2143)20克，功能隔热浆料35克，A-187硅烷偶联剂25克，无机成膜基料50克。制备方法包括如下步骤：搅拌机中加入无机成膜基料，启动搅拌机，加入功能隔热浆料，同时加入A-187硅烷偶联剂，搅拌2h至功能隔热浆料均匀分布在无机成膜基料中；缓慢加入水性丙烯酸树脂，混合均匀，得到纳米透明隔热涂料。
所述功能隔热浆液的制备方法包括以下步骤：取氧化锡锑掺杂比例掺杂比为n(Sb):n(Sn)＝1:9，平均粒径为60nm的氧化锡锑颗粒(粒径为激光粒度仪测试为准)4.6克，加入Cu-btc纳米颗粒1.75克，尺寸为160nm，加入二氧化钛0.8克，尺寸为600nm，加入去离子水27.7克，加入聚丙烯酸钠0.075克，聚乙烯醇0.075克，搅拌1h，将浆液加入1mm锆珠的球磨机中球磨6h，取出浆料后超声0.5h，得到氧化锡锑水性分散液。扫描电子显微镜(SEM)观察，氧化锡锑呈现单层分布，分散效果好。
所述无机成膜基料的制备方法包括以下步骤：取硅酸锂(n＝4.8)水溶液62.3克，硅酸钾(n＝3.3)水溶液25.7克，在30℃加热搅拌条件，向硅酸锂水溶液中缓慢加入硅酸钾水溶液，搅拌0.5h混合均匀，得到无机成膜基料。
该涂料采用自动线棒涂布机自动涂布在玻璃上，线棒选用20μm，涂布速度15m/h；玻璃尺寸为192mm×162mm×4mm。
实施例9
在实施例1纳米透明隔热涂料基础上，采用平均粒径为20nm的氧化锡锑颗粒，其他条件不变。
实施例10
在实施例1纳米透明隔热涂料基础上，采用平均粒径为90nm的氧化锡锑颗粒，其他条件不变。
实施例11
在实施例1纳米透明隔热涂料基础上，采用Cu-btc纳米颗粒尺寸为120nm，其他条件不变。
实施例12
在实施例1纳米透明隔热涂料基础上，采用Cu-btc纳米颗粒尺寸为200nm，其他条件不变。
实施例13
在实施例1纳米透明隔热涂料基础上，采用二氧化钛平均尺寸为1200nm，其他条件不变。
实施例14
在实施例1纳米透明隔热涂料基础上，采用二氧化钛平均尺寸为2000nm，其他条件不变。
实施例15
在实施例1纳米透明隔热涂料基础上，采用二氧化钛平均尺寸为500nm，其他条件不变。
实施例16
在实施例1纳米透明隔热涂料基础上，采用二氧化钛平均尺寸为2500nm，其他条件不变。
实施例17
在实施例1纳米透明隔热涂料基础上，采用氧化锡锑平均尺寸为10nm，其他条件不变。
实施例18
在实施例1纳米透明隔热涂料基础上，采用二氧化钛平均尺寸为120nm，其他条件不变。
上述对比例和实施例制备的纳米透明隔热涂料样品的性能测试结果见表1。
表1对比例制备的纳米透明隔热涂料样品的可见光透过率、红外隔离率和紫外阻隔率。(采用国家标准GB/T 2680-1994和团体标准T/CADBM 9-2019中的检测方法进行检测)
样品 可见光透过率 红外线隔离率 紫外线阻隔率
实施例1 74％ 93％ 96％
对比例2 70％ 96％ 98％
对比例3 40％ 99％ 100％
对比例4 76％ 97％ 94％
对比例5 69％ 90％ 97％
对比例6 72％ 90％ 96％
对比例7 64％ 85％ 100％
对比例8 70％ 31％ 95％
对比例9 45％ 36％ 100％
对比例10 78％ 99％ 67％
对比例11 69％ 93％ 69％
表2实施例制备的纳米透明隔热涂料样品的可见光透过率、红外隔离率和紫外阻隔率。
Figure BDA0003204500030000131
Figure BDA0003204500030000141
上述测试结果表明，如果样品中不含Cu-btc，其红外隔离率出现下降，因为氧化锡锑颗粒将发生严重聚团现象，影响其隔热效果以及透明效果；如果样品中不含氧化锡锑，则其红外隔离率显著下降，失去了主要的隔热填料；如果样品不含二氧化钛，则其紫外隔离率显著下降。结果表明Cu-btc发挥纳米颗粒载体作用，抑制功能纳米颗粒的聚团；氧化锡锑主要发挥红外隔离作用；而二氧化钛主要发挥隔离紫外线作用，三者之间存在显著的协同作用，可见光透过率、红外线隔离率以及紫外线阻隔率均起到重要的协同作用。且如果二氧化钛粒径小于600或大于2000nm，则其对红外线的隔离作用也有所下降，这是因为反射红外的尺寸效应被减弱，尺寸过小不能完全发挥纳米颗粒载体作用；如果氧化锡锑纳米颗粒，平均尺寸小于20nm或高于90nm，则其对红外线的隔离作用也显著下降，颗粒太小容易导致聚团现象，而颗粒过大则不能形成完备的连续结构(质量分数不变的情况下)。结果表明填料尺寸对样品的表现也具有重要的影响。交联剂不足增加成膜难度，并引起隔热填料分布不均匀，导致性能下降。
表3实施例制备的纳米透明隔热涂料样品硬度与附着力
Figure BDA0003204500030000142
Figure BDA0003204500030000151
表4实施例1制备的纳米透明隔热涂料的环保性能
Figure BDA0003204500030000152
从上表可以看出本发明的隔热透明涂料各项性能优异，成膜性好，透明度高，对近红外光能量具有明显的阻隔作用，且硬度高，附着力强。完全符合国家相关标准，且环保节能，无VOC排放，成本低廉，易于推广。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.高可见光透过率及高红外阻隔率玻璃隔热涂料，以质量份数计，包括以下原料制成：功能隔热浆液8-35份，无机成膜基料30-120份，硅烷偶联剂10-30份，水性粘合剂5-25份；
其中功能隔热浆液为氧化锡锑纳米颗粒、Cu-btc纳米颗粒和二氧化钛纳米颗粒的混合水溶剂分散液；功能隔热浆料中所含氧化锡锑纳米颗粒质量浓度10-30%、Cu-btc纳米颗粒质量浓度3-10%、二氧化钛纳米颗粒质量浓度5-10%，另外含质量浓度0.5-1%分散剂；
功能隔热浆液中氧化锡锑颗粒平均粒径为20-90nm，掺杂比为n(Sb):n(Sn)=0.05-0.3，Cu-btc纳米颗粒尺寸为100-200 nm，二氧化钛纳米颗粒尺寸为600-2000nm；
其中氧化锡锑纳米颗粒制备过程如下：
1）称取一定量的SnCl4•5H2O和SbCl3分别溶解于无水乙醇中，混合后在60-90℃反应条件下在带有回流装置的三颈烧瓶中搅拌；
2）然后再将混合物在120℃条件下反应6小时，对离心分离得到的沉淀物进行清洗和干燥，得到氧化锡锑纳米颗粒，得到的颗粒平均尺寸为20-90 nm；
Cu-btc纳米颗粒制备过程如下：
1）称取3份Cu(NO3)2•3H2O溶解于20份去离子水中，称取2份1,3,5-均苯三甲酸溶于40份去离子水中；
2）将上述的Cu(NO3)2溶液和1,3,5-均苯三甲酸溶液，加入DMF保持400-600 rpm中速搅拌10小时；
3）离心产物后用去离子水和乙醇各清洗三次后放入干燥箱，130℃干燥24小时；
无机成膜基料制备方法包括：按质量份数计，取模数为4.8的硅酸锂水溶液100份，在30℃条件下搅拌，向硅酸锂水溶液中缓慢加入模数为3.3的硅酸钾水溶液30-60份，搅拌混合均匀，得到无机成膜基料。
2.如权利要求1所述的高可见光透过率及高红外阻隔率玻璃隔热涂料，其特征在于，所述的功能隔热浆液中分散剂为：三聚磷酸钠，聚丙烯酸钠，聚乙烯醇的一种或多种。
3.如权利要求1所述的高可见光透过率及高红外阻隔率玻璃隔热涂料，其特征在于，所述的功能隔热浆液的制备方法包括：以质量份数计，取纳米氧化锡锑纳米颗粒10-30份，Cu-btc纳米颗粒3-10份，二氧化钛纳米颗粒5-10份，加分散剂0.5-1份，加去离子水至100份，充分搅拌4 h后将浆液加入球磨机研磨3-6h，得到功能隔热浆液。
4.如权利要求1所述的高可见光透过率及高红外阻隔率玻璃隔热涂料，其特征在于，硅烷偶联剂包括A-187，KH-550，KH-560，KH-570中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的高可见光透过率及高红外阻隔率玻璃隔热涂料，其特征在于，水性粘合剂包括丙烯酸乳液、聚氨酯乳液、聚四氟乙烯乳液中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的高可见光透过率及高红外阻隔率玻璃隔热涂料，其特征在于，隔热涂料的制备包括如下步骤：向搅拌机中加入无机成膜基料30-120份，启动搅拌机，加入功能隔热浆液8-35份，同时加入硅烷偶联剂10-30份，搅拌2h至隔热功能浆液均匀分布在无机成膜基料中，缓慢加入水性粘合剂5-25份，混合均匀，得到隔热涂料。
7.如权利要求1-6任一项所述的高可见光透过率及高红外阻隔率玻璃隔热涂料的应用，其特征在于，隔热涂料在建筑物玻璃幕墙、家用玻璃和汽车玻璃领域的应用，采用淋涂、擦涂、刷涂或滚涂方式施工。
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