CN113637369B - 一种高硬度水性纳米玻璃隔热涂料及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高硬度水性纳米玻璃隔热涂料及其应用，该高硬度水性纳米玻璃隔热涂料，包括以下原料：水、水性氟碳树脂乳液、助剂、空心玻璃微珠、纳米二氧化钛以及改性纳米碳酸钙。本发明的高硬度水性纳米玻璃隔热涂料，包括改性纳米碳酸钙，该改性纳米碳酸钙的制备方法为：将硅酸钠、十六烷基三甲基溴化铵以及水混合后搅拌得到混合物；在该过程中，硅酸钠反应生成二氧化硅凝胶；然后再将纳米碳酸钙加入至混合物中，经过干燥后，得到纳米碳酸钙与二氧化硅复合材料，即为改性纳米碳酸钙；该改性纳米碳酸钙相比单纯加入纳米碳酸钙不仅可以提高涂料硬度，更能提高光线反射率。

Description

一种高硬度水性纳米玻璃隔热涂料及其应用
技术领域
本发明涉及隔热涂料技术领域，尤其涉及一种高硬度水性纳米玻璃隔热涂料及其应用。
背景技术
目前，在建筑领域以及汽车领域所用的玻璃，均要求其具有良好的隔热功能。目前为了实现隔热功能，通常在玻璃表面涂覆隔热涂料，例如现有技术公开了一种隔热涂料，其采用添加钛白粉、球型闭孔珍珠岩、石灰粉、空心玻璃等几种不同无机填料进行球磨分散，但是在隔热性能上不明显；同时，所用的隔热涂料除了要求其具有良好的隔热功能外，还要求涂料具有良好的硬度，但目前这些涂料的硬度均不高，不满足实际应用需求。
基于目前的隔热涂料存在隔热性能不高、以及硬度不高的缺陷，有必要对此进行改进。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种高硬度水性纳米玻璃隔热涂料及其应用，以解决或部分解决现有技术中存在的技术问题。
第一方面，本发明提供了一种高硬度水性纳米玻璃隔热涂料，包括以下重量份原料：20～30份水、40～50份的水性氟碳树脂乳液、2～6份的助剂、3～6份的空心玻璃微珠、5～10份的纳米二氧化钛以及2～4份的改性纳米碳酸钙。
优选的是，所述的高硬度水性纳米玻璃隔热涂料，所述改性纳米碳酸钙的制备方法包括以下步骤：
将硅酸钠、十六烷基三甲基溴化铵以及水混合后，搅拌均匀得到混合物；
将纳米碳酸钙加入至混合物中，搅拌均匀后，于80～100℃下干燥2～4h，即得改性纳米碳酸钙。
优选的是，所述的高硬度水性纳米玻璃隔热涂料，改性纳米碳酸钙过程中，所述纳米碳酸钙、硅酸钠、十六烷基三甲基溴化铵以及水的质量比为1:(4～6):(0.1～0.3):(50～60)。
优选的是，所述的高硬度水性纳米玻璃隔热涂料，将硅酸钠、十六烷基三甲基溴化铵以及水混合后，并调节pH为8～10，搅拌均匀得到混合物。
优选的是，所述的高硬度水性纳米玻璃隔热涂料，将纳米碳酸钙加入至混合物中之前，还包括对混合物进行洗涤。
优选的是，所述的高硬度水性纳米玻璃隔热涂料，所述助剂包括分散剂、消泡剂、成膜助剂和增稠剂的混合物。
优选的是，所述的高硬度水性纳米玻璃隔热涂料，所述分散剂、消泡剂、成膜助剂和增稠剂的质量比为1:(1～2):(2～3):(1～2)。
优选的是，所述的高硬度水性纳米玻璃隔热涂料，所述纳米二氧化钛的粒径为50～200nm；
所述空心玻璃微珠的粒径为10-300μm，壁厚为1-2μm。
第二方面，本发明还提供了一种所述的高硬度水性纳米玻璃隔热涂料的制备方法为：
将空心玻璃微珠、纳米二氧化钛以及改性纳米碳酸钙加入至水中混合均匀得到浆料；
向所述浆料中加入水性氟碳树脂乳液、助剂，继续搅拌均匀即得高硬度水性纳米玻璃隔热涂料。
第三方面，本发明还提供了一种所述的高硬度水性纳米玻璃隔热涂料的应用，将所述高硬度水性纳米玻璃隔热涂料涂覆于玻璃表面形成涂层。
本发明的一种高硬度水性纳米玻璃隔热涂料相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)本发明的高硬度水性纳米玻璃隔热涂料，包括改性纳米碳酸钙，该改性纳米碳酸钙的制备方法为：将硅酸钠、十六烷基三甲基溴化铵以及水混合后搅拌得到混合物；在该过程中，硅酸钠反应生成二氧化硅凝胶；然后再将纳米碳酸钙加入至混合物中，经过干燥后，得到纳米碳酸钙与二氧化硅复合材料，即为改性纳米碳酸钙；该改性纳米碳酸钙相比单纯加入纳米碳酸钙不仅可以提高涂料硬度，更能提高光线反射率。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供了一种高硬度水性纳米玻璃隔热涂料，包括以下重量份原料：20～30份水、40～50份的水性氟碳树脂乳液、2～6份的助剂、3～6份的空心玻璃微珠、5～10份的纳米二氧化钛以及2～4份的改性纳米碳酸钙。
在一些实施例中，改性纳米碳酸钙的制备方法包括以下步骤：
S11、将硅酸钠、十六烷基三甲基溴化铵以及水混合后，搅拌均匀得到混合物；
S12、将纳米碳酸钙加入至混合物中，搅拌均匀后，于80～100℃下干燥2～4h，即得改性纳米碳酸钙。
具体的，步骤S11中将硅酸钠、十六烷基三甲基溴化铵以及水混合后于60～80℃下以500～800r/min搅拌1～2h得到混合物；在该过程中，硅酸钠反应生成二氧化硅凝胶；然后再将纳米碳酸钙加入至混合物中，经过干燥后，得到纳米碳酸钙与二氧化硅复合材料，即为改性纳米碳酸钙。该改性纳米碳酸钙相比单纯加入纳米碳酸钙不仅可以提高涂料硬度，更能提高光线反射率。
在一些实施例中，改性纳米碳酸钙过程中，纳米碳酸钙、硅酸钠、十六烷基三甲基溴化铵以及水的质量比为1:(4～6):(0.1～0.3):(50～60)。
在一些实施例中，将硅酸钠、十六烷基三甲基溴化铵以及水混合后，并调节pH为8～10，搅拌均匀得到混合物。具体的，使用硫酸溶液调节pH值。
在一些实施例中，将纳米碳酸钙加入至混合物中之前，还包括对混合物进行洗涤。具体的，使用水洗涤混合物至中性。
在一些实施例中，助剂包括分散剂、消泡剂、成膜助剂和增稠剂的混合物。
在一些实施例中，分散剂、消泡剂、成膜助剂和增稠剂的质量比为1:(1～2):(2～3):(1～2)。
在一些实施例中，纳米二氧化钛的粒径为50～200nm；空心玻璃微珠的粒径为10-300μm，壁厚为1-2μm。
具体的，本申请实施例中，纳米碳酸钙的粒径为0.01～0.1μm，购买自阿拉丁试剂(上海)有限公司；水性氟碳树脂乳液由大连振邦氟涂料提供；纳米二氧化钛购买自杜邦化学公司；空心玻璃微珠购买自3M公司；增稠剂为LH360聚氨酯增稠剂；成膜助剂为LH12成膜助剂；分散剂为BYK190水性体系润湿分散剂；消泡剂为聚醚改性有机硅类消泡剂，购买自广东中联邦精细化工有限公司。
在一些实施例中，高硬度水性纳米玻璃隔热涂料的制备方法为：
S21、将空心玻璃微珠、纳米二氧化钛以及改性纳米碳酸钙加入至水中混合均匀得到浆料；
S22、向浆料中加入水性氟碳树脂乳液、助剂，继续搅拌均匀即得高硬度水性纳米玻璃隔热涂料。
具体的，将空心玻璃微珠、纳米二氧化钛以及改性纳米碳酸钙加入至水中于1000r/min速率搅拌2h，得到浆料；向浆料中加入水性氟碳树脂乳液、助剂，继续于1000r/min速率搅拌1h，即得高硬度水性纳米玻璃隔热涂料。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种上述的高硬度水性纳米玻璃隔热涂料的应用，将高硬度水性纳米玻璃隔热涂料涂覆于玻璃表面形成涂层。具体的，本申请的高硬度水性纳米玻璃隔热涂料可应用于建筑幕墙以及汽车玻璃表面。
以下进一步以具体实施例说明本申请的一种高硬度水性纳米玻璃隔热涂料及其制备方法。
实施例1
本申请实施例提供了一种高硬度水性纳米玻璃隔热涂料，包括以下重量份原料：25份水、45份的水性氟碳树脂乳液、4份的助剂、5份的空心玻璃微珠、8份的纳米二氧化钛以及3份的改性纳米碳酸钙；
其中，改性纳米碳酸钙的制备方法包括以下步骤：
S11、将硅酸钠、十六烷基三甲基溴化铵以及水混合后，调节pH为9，于70℃下以600r/min搅拌2h得到混合物；
S12、将混合物洗涤至中性后，干燥，然后再将纳米碳酸钙加入至混合物中，混合均匀，于100℃下干燥4h，即得改性纳米碳酸钙；
其中，改性纳米碳酸钙的制备方法过程中，所用的纳米碳酸钙、硅酸钠、十六烷基三甲基溴化铵以及水的质量比为1:5:0.2:55；
助剂由质量比为1:2:2:1的分散剂、消泡剂、成膜助剂和增稠剂组成的混合物；纳米二氧化钛的粒径为50～200nm；空心玻璃微珠的粒径为10-300μm，壁厚为1-2μm；
纳米碳酸钙的粒径为0.01～0.1μm，购买自阿拉丁试剂(上海)有限公司；水性氟碳树脂乳液由大连振邦氟涂料提供；纳米二氧化钛购买自杜邦化学公司；空心玻璃微珠购买自3M公司；增稠剂为LH360聚氨酯增稠剂；成膜助剂为LH12成膜助剂；分散剂为BYK190水性体系润湿分散剂；消泡剂为聚醚改性有机硅类消泡剂，购买自广东中联邦精细化工有限公司。
上述高硬度水性纳米玻璃隔热涂料的制备方法包括以下步骤：
S21、将空心玻璃微珠、纳米二氧化钛以及改性纳米碳酸钙加入至水中于1000r/min速率搅拌2h，得到浆料；
S22、向浆料中加入水性氟碳树脂乳液、助剂，继续于1000r/min速率搅拌1h，即得高硬度水性纳米玻璃隔热涂料。
实施例2
本申请实施例提供了一种高硬度水性纳米玻璃隔热涂料，同实施例1，不同在于，制备改性纳米碳酸钙过程中，所用的纳米碳酸钙、硅酸钠、十六烷基三甲基溴化铵以及水的质量比为1:4:0.2:55。
本申请实施例提供的高硬度水性纳米玻璃隔热涂料的制备方法，同实施例1。
实施例3
本申请实施例提供了一种高硬度水性纳米玻璃隔热涂料，同实施例1，不同在于，制备改性纳米碳酸钙过程中，所用的纳米碳酸钙、硅酸钠、十六烷基三甲基溴化铵以及水的质量比为1:6:0.2:55。
本申请实施例提供的高硬度水性纳米玻璃隔热涂料的制备方法，同实施例1。
对比例1
本对比例提供了一种水性纳米玻璃隔热涂料，包括以下重量份原料：25份水、45份的水性氟碳树脂乳液、4份的助剂、5份的空心玻璃微珠、8份的纳米二氧化钛以及3份的纳米碳酸钙；
助剂由质量比为1:2:2:1的分散剂、消泡剂、成膜助剂和增稠剂组成的混合物；纳米二氧化钛的粒径为50～200nm；空心玻璃微珠的粒径为10-300μm，壁厚为1-2μm；
纳米碳酸钙的粒径为0.01～0.1μm，购买自阿拉丁试剂(上海)有限公司；水性氟碳树脂乳液由大连振邦氟涂料提供；纳米二氧化钛购买自杜邦化学公司；空心玻璃微珠购买自3M公司；增稠剂为LH360聚氨酯增稠剂；成膜助剂为LH12成膜助剂；分散剂为BYK190水性体系润湿分散剂；消泡剂为聚醚改性有机硅类消泡剂，购买自广东中联邦精细化工有限公司。
上述水性纳米玻璃隔热涂料的制备方法包括以下步骤：
S21、将空心玻璃微珠、纳米二氧化钛以及纳米碳酸钙加入至水中于1000r/min速率搅拌2h，得到浆料；
S22、向浆料中加入水性氟碳树脂乳液、助剂，继续于1000r/min速率搅拌1h，即得水性纳米玻璃隔热涂料。
将上述实施例1～3以及对比例1中的方法制备得到的水性纳米玻璃隔热涂料涂覆在玻璃表面，常温下固化后形成涂层，测试不同涂层的性能，结果如下表1所示。
其中，表1中太阳反射比、近红外反射比按标准JG/T 235-2014《建筑反射隔热涂料》进行测试；硬度由LX—A型橡胶硬度计进行测试；耐冲击性测试：按标准GB/T 1732-1993《漆膜耐冲击测定法》测试；附着力依据GB9286-1998进行测试。
表1-不同实施例形成的涂层的性能
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
太阳反射比(％) 89.8 87.5 86.2 81.3
近红外反射比(％) 87.3 85.4 84.1 79.2
硬度(邵A) 89 82 84 74
耐冲击性(cm) 52 50 51 43
附着力 1级 1级 1级 1级
从表1中可以看出，实施例1～3制备的隔热涂料形成的涂层具有较高的太阳反射比、近红外反射比，具有良好的隔热性能；同时形成的涂层硬度在82～89之间远高于对比例1中涂层的硬度，说明本申请通过加入改性纳米碳酸钙不仅可以提高隔热性能，同时还能提高涂层的硬度。
上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，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 (3)

1.一种高硬度水性纳米玻璃隔热涂料，其特征在于，包括以下重量份原料：25份水、45份的水性氟碳树脂乳液、4份的助剂、5份的空心玻璃微珠、8份的纳米二氧化钛以及3份的改性纳米碳酸钙；
所述改性纳米碳酸钙的制备方法包括以下步骤：
将硅酸钠、十六烷基三甲基溴化铵以及水混合后，调节pH为9，于70℃下以600r/min搅拌2h得到混合物；
将混合物洗涤至中性后，干燥，然后将纳米碳酸钙加入至混合物中，搅拌均匀后，于100℃下干燥4h，即得改性纳米碳酸钙；
改性纳米碳酸钙过程中，所述纳米碳酸钙、硅酸钠、十六烷基三甲基溴化铵以及水的质量比为1:5:0.2:55；纳米碳酸钙的粒径为0.01～0.1μm；
助剂由质量比为1:2:2:1的分散剂、消泡剂、成膜助剂和增稠剂组成的混合物；纳米二氧化钛的粒径为50～200nm；空心玻璃微珠的粒径为10-300μm，壁厚为1-2μm。
2.如权利要求1所述的高硬度水性纳米玻璃隔热涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将空心玻璃微珠、纳米二氧化钛以及改性纳米碳酸钙加入至水中混合均匀得到浆料；
向所述浆料中加入水性氟碳树脂乳液、助剂，继续搅拌均匀即得高硬度水性纳米玻璃隔热涂料。
3.一种如权利要求1所述的高硬度水性纳米玻璃隔热涂料的应用，其特征在于，将所述高硬度水性纳米玻璃隔热涂料涂覆于玻璃表面形成涂层。
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