CN114561115B - 一种不含voc的纳米透明隔热涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种不含VOC的纳米透明隔热涂料及其制备方法，所述的不含VOC的纳米透明隔热涂料由如下重量份数的原料组成：功能隔热浆液20～50份，所述无机成膜基料20～60份，所述硅烷偶联剂5～15份，所述粘合剂15～40份，所述氧化石墨烯米片0.1～0.3份。本发明的纳米透明隔热涂料各项性能优异，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。

Description

一种不含VOC的纳米透明隔热涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于功能涂料技术领域技术领域，具体涉及到一种不含VOC的纳米透明隔热涂料及其制备方法。
背景技术
随着社会快速发展，能源危机问题受到了广泛关注。因此，在各个领域实现能源节约变成了一个科学界共同关注的问题。近年来，越来越多的文献涉及具有优良节能效果的先进材料。这些材料通常具有较高的太阳光反射率，优异的光学和隔热性能，因此可以用于屋顶，墙壁和窗户等建筑围护结构表面，以降低室内温度，消除城市热岛效应。越来越多的学者开始研究对太阳光谱具有选择透过性的涂料，许多研究通过添加功能粒子来提高透明隔热涂料的性能。两种常用功能材料为金属氧化物与掺杂氧化物。这些功能性填料通过选择吸收，反射和光电转换来屏蔽太阳带来的能量。
透明隔热涂料主要由功能性填料透明导电氧化物与成膜填料组成。涂料制备工艺简单，适宜大范围生产：将功能性填料透明导电氧化物通过物理或化学方法使其在分散介质中均匀分散，形成稳定均匀的分散液，然后与一定比例的高分子树脂混合，在其中加入一定剂量的分散剂，流平剂，消泡剂，增稠剂等涂料成膜助剂，搅拌均匀即可得到最终产品。得到的涂料可以通过喷涂，刷涂，淋涂等方法涂于清洁完毕的玻璃上，以自然风干，热固化，紫外老化等方式，在玻璃表面形成可以实现隔热保温效果的涂膜。
目前，透明隔热涂料还有几点工艺问题仍需解决。第一是由于纳米材料较高的表面能导致极易团聚，造成涂料可见光透过率低，红外吸收效果差；第二是透明隔热涂料，油性涂料不环保，VOC排放量高。第三是，一些功能性填料价格昂贵，限制了其推广。因此，开发一款高透光率，高红外遮蔽效果，高硬度，高附着力，无VOC排放的低成本水性纳米透明隔热涂料，是极具研究和开发价值的。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种不含VOC的纳米透明隔热涂料。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种不含VOC的纳米透明隔热涂料，包括，功能隔热浆液、无机成膜基料、硅烷偶联剂、水性粘合剂、氧化石墨烯纳米片；其中，以所述不含VOC的纳米透明隔热涂料原料重量份数计，所述所述功能隔热浆液20～50份，所述无机成膜基料20～60份，所述硅烷偶联剂5～15份，所述粘合剂15～40份，所述氧化石墨烯米片0.1～0.3份。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述功能隔热浆液为氧化锡锑纳米颗粒和二氧化钛纳米颗粒的混合水溶剂分散液，其中，氧化锡锑纳米颗粒平均粒径为40～60nm，浓度为20～50％；锡、锑的掺杂比为9：1；二氧化钛纳米颗粒尺寸为900～1100nm，浓度为1～3％；另外含浓度0.5～1％的分散剂。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述氧化锡锑纳米颗粒的制备方法，包括，称取一定量的SnCl4·5H2O和SbCl3分别溶解于无水乙醇中，两种溶液混合后置于三颈烧瓶中搅拌15min，温度不高于100℃；然后将混合物的温度提升至140℃条件保持5h。反应结束后对溶液进行离心，将得到的沉淀物进行清洗和干燥，得到氧化锡锑纳米颗粒。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述功能隔热液的制备方法，包括，取纳米氧化锡锑纳米颗粒10～30份，二氧化钛1～3份，加分散剂0.5～1份，加去离子水15～25份，充分搅拌4h后将浆液加入球磨机研磨2h，研磨结束后取出，超声0.5h，得到功能隔热浆液；其中，所述分散剂为三聚磷酸钠。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述无机成膜基料为硅酸锂水溶液与硅酸钾水溶液的混合物，其中，硅酸锂水溶液模数为3.5～4.8，硅酸钾水溶液模数为3.0～3.5。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述无机成膜基料的制备方法，包括，以原料重量份数计，向50份硅酸锂水溶液中缓慢加入50份硅酸钾溶液，搅拌2h，混合均匀，得到无机成膜基料。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述硅烷偶联剂包括KH-550，KH-560，KH-570中的一种或几种。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述水性粘合剂为丙烯酸树脂。
作为本发明所述的一种优选方案，其中：所述氧化石墨烯纳米片为2～5层单层氧化石墨烯片，其中，厚度为1～2nm，尺寸为100～200nm。
本发明的再一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种不含VOC的纳米透明隔热涂料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种不含VOC的纳米透明隔热涂料的制备方法，包括，向搅拌机中加入无机成膜基料20～60份，启动搅拌机，加入功能隔热浆液28～50份和氧化石墨烯纳米片0.2份，同时加入硅烷偶联剂5～15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15～40份，混合均匀，即得到不含VOC的纳米透明隔热涂料；在实际使用过程中根据需要添加0.5～5份的磷酸二氢铵以及10～50份的去离子水来调整粘度。
本发明有益效果：
(1)本发明的纳米透明隔热涂料，其加入的氧化石墨烯纳米片可显著提升样品对红外线和紫外线的吸收能力，并且显著抑制干膜的开裂问题。主要原因在于氧化石墨烯表面的官能团与氧化锡锑相互静电作用，实现氧化锡锑颗粒的更好的均匀分布，避免团聚，实现对红外线和紫外线的更强的吸收能力。另外，氧化石墨烯片具有良好的机械性能，赋予样品成膜后保证硬度的同时具有一定的弹性，避免固化过程中出现开裂的现象。
(2)本发明的纳米透明隔热涂料通过复配硅酸锂、硅酸钾制得的无机成膜基料，只有这种复配方式及模数的硅酸盐溶液能较好的避免涂料成膜后出现裂痕，并且同时保障涂料固化后具有较高的硬度。同时与氧化石墨烯纳米片有协同作用，保障涂料固化后具有较高的硬度。
(3)本发明的纳米透明隔热涂料，其在功能隔热液中加入定量的二氧化钛，对阳光中紫外线的吸收能力很强，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；同时对红外线有较强的折射能力，能隔断近红外波段的入射光
(4)本发明的纳米透明隔热涂料各项性能优异，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
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
其中：
图1为本发明实施例1的氧化石墨烯的透射电子显微镜照片。
图2为本发明实施例1中样品的隔热效果图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明中所用材料：
三聚磷酸钠：国药集团，普通市售；二氧化钛纳米颗粒：上海试剂厂，粒径为1000nm，普通市售；硅酸锂：临沂绿森集团，普通市售；硅酸钾：海湾集团，普通市售；氧化石墨烯纳米片：常州蔻庭纳米材料科技有限公司，牌号为GO-200，普通市售；硅烷偶联剂：上海凯茵公司，普通市售；丙烯酸乳液：常州洪汇升纳米材料科技有限公司，牌号为BX-300K，普通市售。
本发明制得的涂料采用自动线棒涂布机自动涂布在玻璃上，线棒选用30μm，涂布速度15m/h；玻璃尺寸为192mm×162mm×4mm。
实施例1
功能隔热浆液的制备：
以质量份数计，取锡、锑的掺杂比为9：1、平均粒径为60nm的氧化锡锑颗粒9份，加入尺寸为1000nm的二氧化钛0.6份，加入20.8份的去离子水，0.6份的三聚磷酸钠，搅拌1h；将浆液加入到1mm锆珠的球磨机中球磨6h；取出后超声0.5h，得到功能隔热浆液。
无机成膜基料的制备：
以质量份数计，取模数为4.8的硅酸锂水溶液15份，模数为3.3的硅酸钾溶液15份；在30℃的加热条件下，向硅酸锂水溶液中缓慢加入硅酸钾溶液，均匀搅拌0.5h，得到无机成膜基料。
纳米透明隔热涂料的制备:
在搅拌机中加入30份无机成膜基料，启动搅拌机，加入30份功能隔热浆料和0.2份厚度范围为1～2nm，尺寸范围为100～200nm的氧化石墨烯纳米片，同时加入12份硅烷偶联剂，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18份水性粘合剂，混合均匀，得到纳米透明隔热涂料。
实施例2
功能隔热浆液的制备：
以质量份数计，取锡、锑的掺杂比为9：1、平均粒径为60nm的氧化锡锑颗粒9份，加入尺寸为1000nm的二氧化钛0.6份，加入20.8份的去离子水，0.6份的三聚磷酸钠，搅拌1h；将浆液加入到1mm锆珠的球磨机中球磨6h；取出后超声0.5h，得到功能隔热浆液。
无机成膜基料的制备：
以质量份数计，取模数为4.8的硅酸锂水溶液15份，模数为3.3的硅酸钾溶液15份；在30℃的加热条件下，向硅酸锂水溶液中缓慢加入硅酸钾溶液，均匀搅拌0.5h，得到无机成膜基料。
纳米透明隔热涂料的制备:
在搅拌机中加入30份无机成膜基料，启动搅拌机，加入45份功能隔热浆料和0.2份厚度范围为1～2nm，尺寸范围为100～200nm的氧化石墨烯纳米片，同时加入12份硅烷偶联剂，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18份水性粘合剂，混合均匀，得到纳米透明隔热涂料。
实施例3
功能隔热浆液的制备：
以质量份数计，取锡、锑的掺杂比为9：1、平均粒径为60nm的氧化锡锑颗粒9份，加入尺寸为1000nm的二氧化钛0.6份，加入20.8份的去离子水，0.6份的三聚磷酸钠，搅拌1h；将浆液加入到1mm锆珠的球磨机中球磨6h；取出后超声0.5h，得到功能隔热浆液。
无机成膜基料的制备：
以质量份数计，取模数为4.8的硅酸锂水溶液15份，模数为3.3的硅酸钾溶液15份；在30℃的加热条件下，向硅酸锂水溶液中缓慢加入硅酸钾溶液，均匀搅拌0.5h，得到无机成膜基料。
纳米透明隔热涂料的制备:
在搅拌机中加入30份无机成膜基料，启动搅拌机，加入20份功能隔热浆料和0.2份厚度范围为1～2nm，尺寸范围为100～200nm的氧化石墨烯纳米片，同时加入12份硅烷偶联剂，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18份水性粘合剂，混合均匀，得到纳米透明隔热涂料。
实施例4
功能隔热浆液的制备：
以质量份数计，取锡、锑的掺杂比为9：1、平均粒径为60nm的氧化锡锑颗粒9份，加入尺寸为1000nm的二氧化钛0.6份，加入20.8份的去离子水，0.6份的三聚磷酸钠，搅拌1h；将浆液加入到1mm锆珠的球磨机中球磨6h；取出后超声0.5h，得到功能隔热浆液。
无机成膜基料的制备：
以质量份数计，取模数为4.8的硅酸锂水溶液15份，模数为3.3的硅酸钾溶液15份；在30℃的加热条件下，向硅酸锂水溶液中缓慢加入硅酸钾溶液，均匀搅拌0.5h，得到无机成膜基料。
纳米透明隔热涂料的制备:
在搅拌机中加入30份无机成膜基料，启动搅拌机，加入30份功能隔热浆料和0.2份厚度范围为1～2nm，尺寸范围为100～200nm的氧化石墨烯纳米片，同时加入12份硅烷偶联剂，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40份水性粘合剂，混合均匀，得到纳米透明隔热涂料。
实施例5
功能隔热浆液的制备：
以质量份数计，取锡、锑的掺杂比为9：1、平均粒径为60nm的氧化锡锑颗粒9份，加入尺寸为1000nm的二氧化钛0.6份，加入20.8份的去离子水，0.6份的三聚磷酸钠，搅拌1h；将浆液加入到1mm锆珠的球磨机中球磨6h；取出后超声0.5h，得到功能隔热浆液。
无机成膜基料的制备：
以质量份数计，取模数为4.8的硅酸锂水溶液15份，模数为3.3的硅酸钾溶液15份；在30℃的加热条件下，向硅酸锂水溶液中缓慢加入硅酸钾溶液，均匀搅拌0.5h，得到无机成膜基料。
纳米透明隔热涂料的制备:
在搅拌机中加入30份无机成膜基料，启动搅拌机，加入30份功能隔热浆料和0.4份厚度范围为1～2nm，尺寸范围为100～200nm的氧化石墨烯纳米片，同时加入12份硅烷偶联剂，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18份水性粘合剂，混合均匀，得到纳米透明隔热涂料。
实施例6
功能隔热浆液的制备：
以质量份数计，取锡、锑的掺杂比为9：1、平均粒径为60nm的氧化锡锑颗粒9份，加入尺寸为1000nm的二氧化钛0.6份，加入20.8份的去离子水，0.6份的三聚磷酸钠，搅拌1h；将浆液加入到1mm锆珠的球磨机中球磨6h；取出后超声0.5h，得到功能隔热浆液。
无机成膜基料的制备：
以质量份数计，取模数为4.8的硅酸锂水溶液15份，模数为3.3的硅酸钾溶液15份；在30℃的加热条件下，向硅酸锂水溶液中缓慢加入硅酸钾溶液，均匀搅拌0.5h，得到无机成膜基料。
纳米透明隔热涂料的制备:
在搅拌机中加入30份无机成膜基料，启动搅拌机，加入30份功能隔热浆料和0.1份厚度范围为1～2nm，尺寸范围为100～200nm的氧化石墨烯纳米片，同时加入10份硅烷偶联剂，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18份水性粘合剂，混合均匀，得到纳米透明隔热涂料。
实施例7
功能隔热浆液的制备：
以质量份数计，取锡、锑的掺杂比为9：1、平均粒径为60nm的氧化锡锑颗粒9份，加入尺寸为1000nm的二氧化钛0.6份，加入20.8份的去离子水，0.6份的三聚磷酸钠，搅拌1h；将浆液加入到1mm锆珠的球磨机中球磨6h；取出后超声0.5h，得到功能隔热浆液。
无机成膜基料的制备：
以质量份数计，取模数为4.8的硅酸锂水溶液15份，模数为3.3的硅酸钾溶液15份；在30℃的加热条件下，向硅酸锂水溶液中缓慢加入硅酸钾溶液，均匀搅拌0.5h，得到无机成膜基料。
纳米透明隔热涂料的制备:
在搅拌机中加入30份无机成膜基料，启动搅拌机，加入30份功能隔热浆料，同时加入12份硅烷偶联剂，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18份水性粘合剂，混合均匀，得到纳米透明隔热涂料。
实施例8
功能隔热浆液的制备：
以质量份数计，取锡、锑的掺杂比为9：1、平均粒径为60nm的氧化锡锑颗粒9份，加入尺寸为1000nm的二氧化钛0.6份，加入20.8份的去离子水，0.6份的三聚磷酸钠，搅拌1h；将浆液加入到1mm锆珠的球磨机中球磨6h；取出后超声0.5h，得到功能隔热浆液。
无机成膜基料的制备：
以质量份数计，取模数为4.8的硅酸锂水溶液15份，模数为3.3的硅酸钾溶液15份；在30℃的加热条件下，向硅酸锂水溶液中缓慢加入硅酸钾溶液，均匀搅拌0.5h，得到无机成膜基料。
纳米透明隔热涂料的制备:
在搅拌机中加入60份无机成膜基料，启动搅拌机，加入30份功能隔热浆料，同时加入12份硅烷偶联剂，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18份水性粘合剂，混合均匀，得到纳米透明隔热涂料。
实施例9
功能隔热浆液的制备：
以质量份数计，取锡、锑的掺杂比为9：1、平均粒径为60nm的氧化锡锑颗粒9份，加入尺寸为1000nm的二氧化钛0.6份，加入20.8份的去离子水，0.6份的三聚磷酸钠，搅拌1h；将浆液加入到1mm锆珠的球磨机中球磨6h；取出后超声0.5h，得到功能隔热浆液。
无机成膜基料的制备：
以质量份数计，取模数为4.8的硅酸锂水溶液30份；在30℃的加热条件下均匀搅拌0.5h，得到无机成膜基料。
纳米透明隔热涂料的制备:
在搅拌机中加入30份无机成膜基料，启动搅拌机，加入30份功能隔热浆料和0.2份厚度范围为1～2nm，尺寸范围为100～200nm的氧化石墨烯纳米片，同时加入12份硅烷偶联剂，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18份水性粘合剂，混合均匀，得到纳米透明隔热涂料。
实施例10
功能隔热浆液的制备：
以质量份数计，取锡、锑的掺杂比为9：1、平均粒径为60nm的氧化锡锑颗粒9份，加入尺寸为1000nm的二氧化钛0.6份，加入20.8份的去离子水，0.6份的三聚磷酸钠，搅拌1h；将浆液加入到1mm锆珠的球磨机中球磨6h；取出后超声0.5h，得到功能隔热浆液。
无机成膜基料的制备：
以质量份数计，取30份硅溶胶；在30℃的加热条件下均匀搅拌0.5h，得到无机成膜基料。
纳米透明隔热涂料的制备:
在搅拌机中加入30份无机成膜基料，启动搅拌机，加入30份功能隔热浆料和0.2份厚度范围为1～2nm，尺寸范围为100～200nm的氧化石墨烯纳米片，同时加入12份硅烷偶联剂，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18份水性粘合剂，混合均匀，得到纳米透明隔热涂料。
实施例11
功能隔热浆液的制备：
以质量份数计，取锡、锑的掺杂比为9：1、平均粒径为20nm的氧化锡锑颗粒9份，加入尺寸为1000nm的二氧化钛0.6份，加入20.8份的去离子水，0.6份的三聚磷酸钠，搅拌1h；将浆液加入到1mm锆珠的球磨机中球磨6h；取出后超声0.5h，得到功能隔热浆液。
无机成膜基料的制备：
以质量份数计，取模数为4.8的硅酸锂水溶液15份，模数为3.3的硅酸钾溶液15份；在30℃的加热条件下，向硅酸锂水溶液中缓慢加入硅酸钾溶液，均匀搅拌0.5h，得到无机成膜基料。
纳米透明隔热涂料的制备:
在搅拌机中加入30份无机成膜基料，启动搅拌机，加入30份功能隔热浆料和0.2份厚度范围为1～2nm，尺寸范围为100～200nm的氧化石墨烯纳米片，同时加入12份硅烷偶联剂，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18份水性粘合剂，混合均匀，得到纳米透明隔热涂料。
实施例12
功能隔热浆液的制备：
以质量份数计，取锡、锑的掺杂比为9：1、平均粒径为120nm的氧化锡锑颗粒9份，加入尺寸为1000nm的二氧化钛0.6份，加入20.8份的去离子水，0.6份的三聚磷酸钠，搅拌1h；将浆液加入到1mm锆珠的球磨机中球磨6h；取出后超声0.5h，得到功能隔热浆液。
无机成膜基料的制备：
以质量份数计，取模数为4.8的硅酸锂水溶液15份，模数为3.3的硅酸钾溶液15份；在30℃的加热条件下，向硅酸锂水溶液中缓慢加入硅酸钾溶液，均匀搅拌0.5h，得到无机成膜基料。
纳米透明隔热涂料的制备:
在搅拌机中加入30份无机成膜基料，启动搅拌机，加入30份功能隔热浆料和0.2份厚度范围为1～2nm，尺寸范围为100～200nm的氧化石墨烯纳米片，同时加入12份硅烷偶联剂，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18份水性粘合剂，混合均匀，得到纳米透明隔热涂料。
实施例13
功能隔热浆液的制备：
以质量份数计，取锡、锑的掺杂比为9：1、平均粒径为60nm的氧化锡锑颗粒9份，加入尺寸为1000nm的二氧化钛0.6份，加入20.8份的去离子水，0.6份的三聚磷酸钠，搅拌1h；将浆液加入到1mm锆珠的球磨机中球磨6h；取出后超声0.5h，得到功能隔热浆液。
无机成膜基料的制备：
以质量份数计，取模数为4.8的硅酸锂水溶液15份，模数为3.3的硅酸钾溶液15份；在30℃的加热条件下，向硅酸锂水溶液中缓慢加入硅酸钾溶液，均匀搅拌0.5h，得到无机成膜基料。
纳米透明隔热涂料的制备:
在搅拌机中加入30份无机成膜基料，启动搅拌机，加入30份功能隔热浆料和0.2份厚度范围为1～2nm，尺寸范围为400～500nm的氧化石墨烯纳米片，同时加入12份硅烷偶联剂，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18份水性粘合剂，混合均匀，得到纳米透明隔热涂料。
实施例14
功能隔热浆液的制备：
以质量份数计，取锡、锑的掺杂比为9：1、平均粒径为60nm的氧化锡锑颗粒9份，加入尺寸为1000nm的二氧化钛0.6份，加入20.8份的去离子水，0.6份的三聚磷酸钠，搅拌1h；将浆液加入到1mm锆珠的球磨机中球磨6h；取出后超声0.5h，得到功能隔热浆液。
无机成膜基料的制备：
以质量份数计，取模数为4.8的硅酸锂水溶液15份，模数为3.3的硅酸钾溶液15份；在30℃的加热条件下，向硅酸锂水溶液中缓慢加入硅酸钾溶液，均匀搅拌0.5h，得到无机成膜基料。
纳米透明隔热涂料的制备:
在搅拌机中加入30份无机成膜基料，启动搅拌机，加入30份功能隔热浆料和0.2份厚度范围为5～10nm，尺寸范围为100～200nm的氧化石墨烯纳米片，同时加入12份硅烷偶联剂，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18份水性粘合剂，混合均匀，得到纳米透明隔热涂料。
表1为实施例1～10制备的纳米透明隔热涂料样品的可见光透过率、红外吸收率和紫外阻隔率。
表1
Figure BDA0003537759130000131
从上表可以看出，本发明的一种不含VOC的纳米透明隔热涂料中的氧化石墨烯的含量过高或过低都会引起样品光学性能的下降，这是因为含量不足不能很好的实现氧化锡锑和二氧化钛颗粒的均匀分布，而含量过高则会吸收大量的可见光。虽然石墨烯片也具有相类似的功能，但是由于本征石墨烯片为非极性材料，难以在水和乳液中形成稳定的溶液。
本发明的一种不含VOC的纳米透明隔热涂料的无机成膜基料采用硅酸钾与硅酸锂溶液复配得到，实验证实，只有这种复配方式及模数的硅酸盐溶液能较好的避免涂料成膜后出现裂痕，并且同时保障涂料固化后具有较高的硬度。当选用单一硅酸盐作为无机成膜基料时，出现开裂现象，导致太阳光从裂缝中直接穿过而引起光学性能下降。采用硅溶胶作为无机成膜基材时，成膜光学性能也同样发生显著降低。
表2为实施例1、实施例11～14制备的纳米透明隔热涂料样品的可见光透过率、红外吸收率和紫外阻隔率。
表2
Figure BDA0003537759130000141
由上述结果可以看出，当增加氧化石墨烯纳米片的尺寸或厚度时后，样品的光学性能出现了明显的下降，这是由于样品底部出现少量沉淀，表明石墨烯的尺寸和厚度对样品性能具有重要的影响。
本发明的一种不含VOC的纳米透明隔热涂料中氧化锡锑纳米颗粒该尺寸范围在40～60nm，该尺寸范围的颗粒对太阳光中远红外波段的入射光具有一定的折射能力，可以实现对远红外线的反复折射和吸收，更好的阻挡其透过玻璃。
表3为实施例1～10制备的纳米透明隔热涂料样品的硬度与附着力
表3
Figure BDA0003537759130000142
Figure BDA0003537759130000151
本发明的一种不含VOC的纳米透明隔热涂料的硬度为6H,附着力为0级。由表3结果可以看出，无机成膜基料的选择非常重要，单一使用某一种硅酸盐会导致较为严重的开裂现象，而采用硅溶胶作为无机成膜基料时，几乎整张膜开裂，并且硬度显著降低，同时附着力下降严重。且与氧化石墨烯纳米片有协同作用，保障涂料固化后具有较高的硬度。
表4为实施例1制备的纳米透明隔热涂料样品的环保性能
表4
Figure BDA0003537759130000152
Figure BDA0003537759130000161
从表4可以看出本发明的一种不含VOC的纳米透明隔热涂料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。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种不含VOC的纳米透明隔热涂料，其特征在于：包括，
功能隔热浆液、无机成膜基料、硅烷偶联剂、水性粘合剂、氧化石墨烯纳米片；
其中，以所述不含VOC的纳米透明隔热涂料原料重量份数计，所述功能隔热浆液20~50份，所述无机成膜基料20~60份，所述硅烷偶联剂5~15份，所述粘合剂15~40份，所述氧化石墨烯米片0.1~0.3份；
所述功能隔热浆液为氧化锡锑纳米颗粒和二氧化钛纳米颗粒的混合水溶剂分散液，其中，氧化锡锑纳米颗粒平均粒径为40~60nm，浓度为20~50%；锡、锑的掺杂比为9：1；二氧化钛纳米颗粒尺寸为900~1100nm，浓度为1~3%；另外含浓度0.5~1%的分散剂；
所述功能隔热液的制备方法，包括，取纳米氧化锡锑纳米颗粒10~30份，二氧化钛1~3份，加分散剂0.5~1份，加去离子水15~25份，充分搅拌4 h后将浆液加入球磨机研磨2h，研磨结束后取出，超声0.5h，得到功能隔热浆液；其中，所述分散剂为三聚磷酸钠；
所述氧化锡锑纳米颗粒的制备方法，包括，称取SnCl4•5H2O和SbCl3分别溶解于无水乙醇中，两种溶液混合后置于三颈烧瓶中搅拌15min，温度不高于100℃；然后将混合物的温度提升至140℃条件保持5h，反应结束后对溶液进行离心，将得到的沉淀物进行清洗和干燥，得到氧化锡锑纳米颗粒；
所述氧化石墨烯纳米片为2~5层单层氧化石墨烯片，厚度为1~2nm，尺寸为100~200nm。
2.如权利要求1所述的不含VOC的纳米透明隔热涂料，其特征在于：所述无机成膜基料为硅酸锂水溶液与硅酸钾水溶液的混合物，其中，硅酸锂水溶液模数为3.5~4.8，硅酸钾水溶液模数为3.0~3.5。
3.如权利要求1所述的不含VOC的纳米透明隔热涂料，其特征在于：所述无机成膜基料的制备方法，包括，以原料重量份数计，向50份硅酸锂水溶液中缓慢加入50份硅酸钾溶液，搅拌2h，混合均匀，得到无机成膜基料。
4.如权利要求1所述的不含VOC的纳米透明隔热涂料，其特征在于：所述硅烷偶联剂包括KH-550，KH-560，KH-570中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的不含VOC的纳米透明隔热涂料，其特征在于：所述水性粘合剂为丙烯酸树脂。
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