CN115838568B - 一种透明隔热浆料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种透明隔热浆料及其制备方法和应用，其为硬脂酸改性ATO纳米颗粒和丙烯酸树脂稳定的低熔点石蜡pickering乳液。本发明的透明隔热浆料稳定性良好，避免了大量乳化剂的使用损害涂层的耐水性。由改性ATO纳米颗粒和丙烯酸树脂形成的壳层结构密实，包覆的低熔点石蜡在相变过程中不会渗出，能稳定、长期发挥储能效应。综合利用ATO纳米颗粒的红外阻隔效应与低熔点石蜡的储能效应，能够高效的隔绝热能传播，减少了ATO纳米颗粒的使用量，具有成本低、隔热效率高的优点。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种透明隔热浆料及其制备方法和应用。
背景技术
隔热涂料是一种能够阻挡、反射、辐射太阳光近红外热量的功能性涂料。隔热涂料用于建筑的隔热保温可以减少取暖和降温需求产生的能耗。建筑的热辐射往往是通过门窗尤其是窗户上的玻璃进行的，玻璃对红外线几乎没有阻隔作用，即使具有保温功能的双层玻璃，在夏季也无法避免室内温度的快速升高。目前，针对玻璃的隔热产品主要包括Low-E玻璃，玻璃贴膜和玻璃涂料。Low-E玻璃的成本过高，玻璃贴膜在汽车玻璃市场已经成为主流，但在建筑市场依然没有打开居民，这是因为玻璃贴膜在一定程度上降低了玻璃的透明性。因而应用于玻璃的透明隔热涂料具有极佳的市场前景。透明隔热涂料涂覆于玻璃表面后形成牢固的膜层，该膜层在可见光区域有着较高的透过率，在红外区有着高的阻隔率，这样既保证了建筑玻璃的自然采光，又使其获得保温隔热的功能。
目前大多数透明隔热涂料通过添加超细微孔材料、纳米远红外材料、中空玻璃或陶瓷微珠等材料以起到降低热传导率或反射日光，其中氧化锡锑(ATO）、氧化铟锡（ITO）、氟掺杂二氧化锡（FTO）等纳米填料是应用较为广泛的一种隔热材料，但这些纳米材料都容易团聚，造成其对红外吸收效果难以达到预期。此外由于上述纳米材料价格昂贵，少的添加量难以起到效果，高的添加量又会极大提高隔热涂料的使用成本，不利于其推广应用。
发明内容
本发明目的在于提供了一种透明隔热浆料的制备方法，以获得具有体系稳定、耐水性好、隔热性能高效、经济环保等优点的透明隔热涂料。
本发明的再一目的在于：提供一种上述制备方法得到的产品。
本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。
1.本发明目的通过下述方案实现：一种透明隔热浆料的制备方法，为硬脂酸改性ATO纳米颗粒与丙烯酸树脂稳定的低熔点石蜡pickering乳液，所述硬脂酸改性ATO纳米颗粒的元素组成中锑原子与锡原子的摩尔比为5～10:100，包括下述制备步骤：
步骤1硬脂酸改性ATO纳米颗粒制备：向84.7～90.2重量份的无水乙醇中加入9.0～13.0重量份的五水四氯化锡、0.3～0.8重量份的三氯化锑和0.5～1.5重量份的硬脂酸，搅拌使混合均匀后转移至水热反应釜中，在150～180 ℃条件下反应12～20 h。反应结束自然冷却至室温，过滤得到固体物质，使用乙醇和去离子水重复洗涤3次，置于60～80 ℃烘箱中干燥10～12 h，得到硬脂酸改性ATO纳米颗粒。
步骤2石蜡基ATO纳米颗粒稳定pickering乳液制备：向25.0～50.0重量份的去离子水中加入5.0～10.0重量份步骤1制得改性ATO纳米颗粒，搅拌分散均匀后作为水相。向5.0～10.0 重量份的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸异辛酯与苯乙烯的混合液中加入4.0～8.0重量份的低熔点石蜡，搅拌分散均匀作为油相。将油相升温至40～45 ℃，在搅拌条件下向油相中逐滴加入同样温度的水相，搅拌10～20 min后，搅拌状态下一次性加入22.0～61.0重量份的同样温度去离子水，继续搅拌10～20 min，停止搅拌后自然冷却至室温，得到石蜡基ATO纳米颗粒稳定pickering乳液。
步骤3透明隔热浆料制备：将步骤2制得石蜡基ATO纳米颗粒稳定pickering乳液转入回流反应装置中，加入0.2～0.4重量份的过硫酸钠，搅拌使其溶解后将乳液加热至60～80 ℃反应30～60 min,搅边状态下滴加2.0～4.0重量份的10 wt%的过硫酸钠水溶液，反应2-4 h，再保温30～60 min。反应结束冷却至室温，使用氨水将物料的pH值调节至7.5～8.5，得到透明隔热浆料。
优选的，所述低熔点石蜡，熔点范围为25～40 ℃。
优选的，所述低熔点石蜡为25号石蜡、30号石蜡、35号石蜡和40号石蜡中的一种。
优选的，所述硬脂酸改性ATO纳米颗粒的元素组成中锑原子与锡原子的摩尔比为5～10:100，颗粒度D50为30～50 nm。
优选的，所述丙烯酸树脂为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸异辛酯与苯乙烯的共聚物。
本发明还提供了一种透明隔热浆料，根据上述方法得到的。
本发明提供一种透明隔热浆料在制备玻璃隔热涂层中的应用。
本发明的透明隔热浆料稳定性良好，避免了大量乳化剂的使用损害涂层的耐水性。由改性ATO纳米颗粒和丙烯酸树脂形成的壳层结构密实，包覆的低熔点石蜡在相变过程中不会渗出，能稳定、长期发挥储能效应。综合利用ATO纳米颗粒的红外阻隔效应与低熔点石蜡的储能效应，能够高效的隔绝热能传播，减少了ATO纳米颗粒的使用量，具有成本低、隔热效率高的优点。
与现有技术相比，本发明的透明隔热浆料用于透明隔热涂料制备具有如下优点：
1.基于硬脂酸改性ATO纳米颗粒和丙烯酸树脂稳定的低熔点石蜡pickering乳液的稳定性良好，避免了大量乳化剂的使用损害涂层的耐水性。由改性ATO纳米颗粒和丙烯酸树脂形成的壳层结构密实，包覆的低熔点石蜡在相变过程中不会渗出，能稳定、长期发挥储能效应。
2. 综合利用ATO纳米颗粒的红外阻隔效应与低熔点石蜡的储能效应，能够高效的隔绝热能传播，减少了ATO纳米颗粒的使用量，具有成本低、隔热效率高的优点。
附图说明
图1为本发明实施例1步骤1得到的硬脂酸改性ATO纳米颗粒的颗粒度分布曲线。
具体实施方式
下面根据具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。本发明的保护范围不限于以下实施例，列举这些实例仅出于示例性目的而不以任何方式限制本发明。
实施例1：
一种透明隔热浆料，为硬脂酸改性ATO纳米颗粒与丙烯酸树脂稳定的低熔点石蜡pickering乳液，其中，所述硬脂酸改性ATO纳米颗粒的元素组成中锑原子与锡原子的摩尔比为5～10:100，按下述步骤制备：
步骤1硬脂酸改性ATO纳米颗粒制备：
向90.2重量份的无水乙醇中加入9.0重量份的五水四氯化锡、0.3重量份的三氯化锑（锑与锡的原子比为5:100）和0.5重量份的硬脂酸，搅拌使混合均匀后转移至水热反应釜中，在150℃条件下反应24 h；反应结束自然冷却至室温，过滤得到固体物质，使用乙醇和去离子水重复洗涤3次，置于60℃烘箱中干燥12 h，得到硬脂酸改性ATO纳米颗粒，其纳米颗粒的颗粒度分布曲线见图1所示；
步骤2石蜡基ATO纳米颗粒稳定pickering乳液制备：
向25.0重量份的去离子水中加入5.0重量份步骤1制得改性ATO纳米颗粒，搅拌分散均匀后作为水相；向1.5重量份的甲基丙烯酸甲酯、0.3重量份丙烯酸十八酯、1.8重量份丙烯酸异辛酯与1.5重量份苯乙烯的混合液中加入4.0重量份的低熔点的25号石蜡，搅拌分散均匀作为油相；将油相升温至40℃，在搅拌条件下向油相中逐滴加入同样温度的水相，搅拌10min后，搅拌状态下一次性加入61.0重量份的同样温度去离子水，继续搅拌10 min，停止搅拌后自然冷却至室温，得到石蜡基ATO纳米颗粒稳定pickering乳液；
步骤3透明隔热浆料制备：将步骤2制得石蜡基ATO纳米颗粒稳定pickering乳液转入回流反应装置中，加入0.2重量份的过硫酸钠，搅拌使其溶解后将乳液加热至60℃反应60min,搅边状态下滴加2.0重量份的10 wt%的过硫酸钠水溶液，反应4 h，再保温60 min；反应结束冷却至室温，使用氨水将物料的pH值调节至7.5～8.5，得到透明隔热浆料。
其中，步骤1得到的硬脂酸改性ATO纳米颗粒的颗粒度D50为33 nm。
实施例2：
一种透明隔热浆料，与实施例1步骤近似，包括下述制备步骤：
步骤1硬脂酸改性ATO纳米颗粒制备：
向87.5重量份的无水乙醇中加入11.0重量份的五水四氯化锡、0.5重量份的三氯化锑（锑与锡的原子比为7:100）和1.0重量份的硬脂酸，搅拌使混合均匀后转移至水热反应釜中，在160 ℃条件下反应16h；反应结束自然冷却至室温，过滤得到固体物质，使用乙醇和去离子水重复洗涤3次，置于70 ℃烘箱中干燥11 h，得到硬脂酸改性ATO纳米颗粒；
步骤2石蜡基ATO纳米颗粒稳定pickering乳液制备：
向37.5重量份的去离子水中加入7.5重量份步骤1制得改性ATO纳米颗粒，搅拌分散均匀后作为水相；向2.4 重量份的甲基丙烯酸甲酯、0.4重量份丙烯酸十八酯、2.8重量份丙烯酸异辛酯与2.4重量份苯乙烯的混合液中加入6.0重量份的低熔点30号石蜡，搅拌分散均匀作为油相；将油相升温至40℃，在搅拌条件下向油相中逐滴加入同样温度的水相，搅拌15min后，搅拌状态下一次性加入41.0重量份的同样温度去离子水，继续搅拌10～20 min，停止搅拌后自然冷却至室温，得到石蜡基ATO纳米颗粒稳定pickering乳液；
步骤3透明隔热浆料制备：将步骤2制得石蜡基ATO纳米颗粒稳定pickering乳液转入回流反应装置中，加入0.3重量份的过硫酸钠，搅拌使其溶解后将乳液加热至70 ℃反应45min,搅边状态下滴加3.0重量份的10 wt%的过硫酸钠水溶液，反应3 h，再保温45 min；反应结束冷却至室温，使用氨水将物料的pH值调节至7.5～8.5，得到透明隔热浆料。
其中，步骤1得到的硬脂酸改性ATO纳米颗粒的颗粒度D50为42 nm。
实施例3：
一种透明隔热浆料，与实施例1步骤近似，包括下述制备步骤：
步骤1硬脂酸改性ATO纳米颗粒制备：
向84.7重量份的无水乙醇中加入13.0重量份的五水四氯化锡、0.8重量份的三氯化锑（锑与锡的原子比为10:100）和1.5重量份的硬脂酸，搅拌使混合均匀后转移至水热反应釜中，在180 ℃条件下反应12h；反应结束自然冷却至室温，过滤得到固体物质，使用乙醇和去离子水重复洗涤3次，置于80 ℃烘箱中干燥10h，得到硬脂酸改性ATO纳米颗粒；
步骤2石蜡基ATO纳米颗粒稳定pickering乳液制备：
向50.0重量份的去离子水中加入10.0重量份步骤1制得改性ATO纳米颗粒，搅拌分散均匀后作为水相；向3.0重量份的甲基丙烯酸甲酯、0.5重量份丙烯酸十八酯、3.5重量份丙烯酸异辛酯与3.0重量份苯乙烯的混合液中加入8.0重量份的低熔点40号石蜡，搅拌分散均匀作为油相；将油相升温至45 ℃，在搅拌条件下向油相中逐滴加入同样温度的水相，搅拌20 min后，搅拌状态下一次性加入22.0重量份的同样温度去离子水，继续搅拌20 min，停止搅拌后自然冷却至室温，得到石蜡基ATO纳米颗粒稳定pickering乳液；
步骤3透明隔热浆料制备：将步骤2制得石蜡基ATO纳米颗粒稳定pickering乳液转入回流反应装置中，加入0.4重量份的过硫酸钠，搅拌使其溶解后将乳液加热至80 ℃反应30 min,搅边状态下滴加4.0重量份的10 wt%的过硫酸钠水溶液，反应2 h，再保温30 min；反应结束冷却至室温，使用氨水将物料的pH值调节至7.5～8.5，得到透明隔热浆料。
其中，步骤1得到的硬脂酸改性ATO纳米颗粒的颗粒度D50为50 nm。
本领域技术人员应当注意的是，本发明所描述的实施方式仅仅是示范性的，可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进。因而，本发明不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。
Claims (6)
1.一种透明隔热浆料的制备方法，其特征在于：为硬脂酸改性ATO纳米颗粒与丙烯酸树脂稳定的低熔点石蜡pickering乳液，所述硬脂酸改性ATO纳米颗粒的元素组成中锑原子与锡原子的摩尔比为5～10:100，包括下述制备步骤：
步骤1改性ATO纳米颗粒制备：
向84.7～90.2重量份的无水乙醇中加入9.0～13.0重量份的五水四氯化锡、0.3～0.8重量份的三氯化锑和0.5～1.5重量份的硬脂酸，搅拌使混合均匀后转移至水热反应釜中，在150～180 ℃条件下反应12～24h；反应结束自然冷却至室温，过滤得到固体物质，使用乙醇和去离子水重复洗涤3次，置于60～80 ℃烘箱中干燥10～12 h，得到改性ATO纳米颗粒；
步骤2石蜡基ATO纳米颗粒稳定pickering乳液制备：
向25.0～50.0重量份的去离子水中加入5.0～10.0重量份步骤1制得改性ATO纳米颗粒，搅拌分散均匀后作为水相；向5.0～10.0 重量份的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸异辛酯与苯乙烯的混合液中加入4.0～8.0重量份的低熔点石蜡，搅拌分散均匀作为油相；将油相升温至40～45 ℃，在搅拌条件下向油相中逐滴加入同样温度的水相，搅拌10～20 min后，搅拌状态下一次性加入22.0～61.0重量份的同样温度去离子水，继续搅拌10～20 min，停止搅拌后自然冷却至室温，得到石蜡基ATO纳米颗粒稳定pickering乳液；
步骤3透明隔热浆料制备：将步骤2制得石蜡基ATO纳米颗粒稳定pickering乳液转入回流反应装置中，加入0.2～0.4重量份的过硫酸钠，搅拌使其溶解后将乳液加热至60～80 ℃反应30～60 min,搅边状态下滴加2.0～4.0重量份的10 wt%的过硫酸钠水溶液，反应2-4h，再保温30～60 min；反应结束冷却至室温，使用氨水将物料的pH值调节至7.5～8.5，得到透明隔热浆料。
2.根据权利要求1所述透明隔热浆料的制备方法，其特征在于，所述低熔点石蜡的熔点范围为25～40 ℃，包括25号石蜡、30号石蜡、35号石蜡和40号石蜡中的一种。
3.根据权利要求1所述透明隔热浆料的制备方法，其特征在于，所述硬脂酸改性ATO纳米颗粒的元素组成中锑原子与锡原子的摩尔比为5～10:100，颗粒度D50为30～50 nm。
4.根据权利要求1所述透明隔热浆料的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸树脂为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸十八酯、丙烯酸异辛酯与苯乙烯的共聚物。
5.一种透明隔热浆料，根据权利要求1至4任一项所述的制备方法得到的。
6.一种根据权利要求5所述透明隔热浆料在制备玻璃隔热涂层中的应用。
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