CN1696221A - 阳光控制低辐射涂层溶液及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水性溶液体系的组成及用此溶液制备阳光控制低辐射涂层的方法，构成此涂层的溶液体系至少包含一种掺杂金属氧化物的纳米粒子和高分子成膜成分。该溶液体系的分散介质为水、水和醇类、水和醇类及酯类的混合溶液，分散介质不含苯、甲苯及毒害大的挥发成分；该涂层的制备为常压下成膜，处理温度不超过150摄氏度；如有必要，此涂层可复合其它薄膜以得到更佳阳光控制和低辐射的效果。溶液可直接涂敷于玻璃表面和有机材料表面，不受基材的形状和尺寸限制，具有良好的耐磨性。
Description
技术领域
本发明涉及一种水性溶液体系的组成及用此溶液制备阳光控制低辐射涂层的方法，构成此涂层的溶液体系至少包含一种掺杂金属氧化物的纳米粒子和高分子成膜成份。
背景技术
阳光控制涂层或玻璃是指对太阳光的透过具有一定控制作用的涂层或玻璃。低辐射涂层或玻璃是指对远红外具有较高反射比的涂层或玻璃，在这里也包括对热辐射有阻隔作用的涂层和玻璃。
投射到地球表面上太阳光能量的98％其波长在0.3～2.5μm的范围内，按其波长可分为三部分，即紫外光、可见光和红外光。紫外光(占其中3％)是不可见光，其波长小于380nm；可见光(占其中45％)其波长为380～780nm；红外光(占其中49％)也是不可见的，波长高于780nm。而普通玻璃的透过率最高的区域恰巧也在0.3～2.5μm范围，它对太阳光的透过是没有选择的。阳光控制玻璃和低辐射玻璃是建筑和汽车、轮船广泛采用的用于保温节能的玻璃。
目前用于制备阳光控制或低辐射涂层和玻璃的方法大都为磁控溅射、PVD、CVD镀膜方法以及热喷雾方法。例如：
中国专利公开号1078219A公开了一种在玻璃基底上通过溅射镀膜而形成的多层体系低辐射率玻璃及其制造方法，其中至少含有一个银层。
中国专利公开号1363530A公开了一种吸收式低辐射膜玻璃，用真空溅射方法生产的在玻璃基板上先镀制了一层有一定吸收能力的金属或金属氮化物膜层，并以多层膜复合形成这种玻璃。
中国专利公开号1425620A公开了一种浮法在线生产低辐射膜玻璃的方法、该方法利用化学汽相沉积法，在热的玻璃表面沉积氧化硅、氧化硼掺碳的屏蔽层和氧化锡、氧化锑掺氟、磷的低辐射层的复合膜层。
中国专利公开号1350990A公开了一种阳光控制的带涂层玻璃，包括含掺杂剂(如锑)的氧化锡太阳能吸收层和含氟和/或磷掺杂剂的并能反射中外红光的氧化锡低热辐射率控制层，但是需通过热喷雾、PVD、CVD的方法才能实现。
溅射和CVD、PVD镀膜的方法需要在专门的设备和在高真空的条件下或一定的惰性气体氛围中进行，其设备价格昂贵，一次性投入大，成本高，对于基材和基材的形状、尺寸都有一定的限制。其中含有银层的镀膜薄膜，在镀膜后24小时之内必须进行真空封装，否则银层会被破坏而失去低辐射性能。
热喷雾的方法虽然较溅射或真空镀膜的方法成本有所下降，但需要玻璃温度在摄氏500度以上的高温下才能实现。
美国专利6107360公开了一种需紫外光固化的含阳光吸收剂(脱水锑酸锌，zinc antimonate anhydride)的树酯复合遮阳涂层。以溶液涂敷的方法制备阳光控制低辐射涂层是一个相对易操作、成本低的方法，但其溶液的分散介质为有机溶剂，在其实施例中全部采用的是毒性很大且致癌的甲苯，并需要紫外光固化，只适用于一定的有机薄膜基材，并未提及可直接涂敷于玻璃，从而限制了这种方法的应用。
上述文献或文献的组合未提及以无毒害的溶液，特别是以水、及无毒害的醇类及其衍生物为分散介质的溶液，以涂敷方法制备阳光控制或低辐射涂层和玻璃；也未提及不需光固化，并含有硅烷偶联剂的、可直接适用于玻璃和有机基材的溶液体系，上述文献也未提及溶液制备涂层对阳光中紫外光的控制。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种水性溶液体系的阳光控制低辐射涂层溶液，该体系的分散介质为水和对环境无毒害的醇类、酯类及其衍生物或它们的混合溶液，分散介质不含苯、甲苯及毒害大的挥发成分；以克服现有溶液组成中含有致癌、有毒恢复性分散介质的缺点；克服现有溶液只适用于有机基材的缺点。
本发明的再一目的是提供工艺简单的制备阳光控制低辐射涂层溶液的方法。
本发明的另一目的是提供阳光控制低辐射涂层溶液的用途，溶液可直接涂敷于玻璃表面或有机材料表面，不受基材的形状和尺寸限制，具有良好的耐磨性。
本发明的还一目的是提供阳光控制低辐射涂层溶液制备阳光控制低辐射涂层的方法，以克服溅射和CVD、PVD镀膜的方法需要在专门的设备和在高真空的条件下或一定的惰性气体氛围中进行，一次性投入大，成本高，对于基材和基材的形状、尺寸限制的缺点；克服热喷雾方法需要500摄氏度以上高温条件的缺点。
本发明的阳光控制低辐射涂层溶液体系中至少包含一种掺杂金属氧化物的纳米粒子，以及高分子成膜成份，其中，掺杂金属氧化物的纳米粒子在溶液中的含量为3～30wt％；高分子成膜成份在溶液中的含量为20～60wt％；分散介质的主要成份为水、水和醇类或醇类衍生物的混合物(水与醇类或醇类衍生物的体积比大于0.6)、水和醇类或醇类衍生物以及酯类或酯类衍生物的混合物(酯类或酯类衍生物的总量不高于总分散介质体积的20％)或水和其它有机溶剂的混合物；所述的掺杂金属氧化物纳米粒子的平均尺寸小于500nm，优选平均尺寸小于100nm的微粒。
掺杂金属氧化物纳米粒子，其主要金属氧化物为氧化锡、氧化锌、氧化铟、氧化钛、氧化镉或类似的掺杂后具有吸收和反射红外线的氧化物。
掺杂氧化锡中掺杂成份至少含有一种以下成份，包括：锑、氟、磷、砷、钛、钴、锌、镉、钨、锰、铈、碲、铁、银或铂。掺杂金属与氧化锡中锡的摩尔比为0.1～20∶100。
掺杂氧化锌中掺杂成份至少含有一种以下成份，包括：铝、锑、铋、锡、钛、铟、铜、铁、镉、钨、锂、锰、镁、镓、铈或银。掺杂金属与氧化锌中锌的摩尔比为0.1～20∶100。
掺杂氧化铟中掺杂成份至少含有一种以下成份，包括：锡、镓、锑、钛、镉、钨、铜、铁或锆。掺杂金属与氧化铟中铟的摩尔比为0.1～20∶100。
掺杂氧化钛中掺杂成份至少含有一种以下成份，包括：铌、锡、锌或镧。掺杂金属与氧化钛中钛的摩尔比为0.1～20∶100。
掺杂氧化镉中掺杂成份至少含有一种以下成份，包括：锡、镧、铋、氟、钨或铜。掺杂金属与氧化镉中镉的摩尔比为0.1～20∶100。
所述的分散介质中醇类或醇类衍生物包括：乙醇、甲乙醚、乙醚、乙二醇、异丙醇、正丙醇、丙二醇、丙二醇单甲醚、丙二醇二甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇甲乙醚、正丁醇、丁二醇或戊二醇。
所述的分散介质中酯类或酯类衍生物包括：甲酸甲酯、乙酸乙酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙二酸二甲酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙二酸甲乙酯或丙二酸二乙酯。
所述的分散介质中其它有机溶剂包括：醋酸、乳酸、环氧六环、丙酮或环己酮，用量为分散介质重量的0～30％。
所述的高分子成膜成份在制备溶液时，使用的是它们的中性或呈碱性的水溶液或水乳液，例如中性或碱性的水溶性环氧酯、水溶性醇酸树酯、水溶性丙稀酸酯树酯、水溶性丁二酸树酯、丙烯酸酯乳液、苯-丙乳液、有机硅改性丙烯酸乳液、聚氨酯乳液、丙稀酸酯-聚氨酯共聚乳液、有机硅改性的聚氨酯乳液、环氧乳液、环氧改性的聚氨酯乳液、聚酯乳液、有机硅改性的环氧乳液、有机硅聚合物水溶液、有机硅聚合物乳液中的一种或两种。
所述的有机硅聚合物至少含有以下重复链节中的一种：
或
其中：m和n为1～800的整数，p为0～800的整数。
R，R’为甲基、甲氧基、乙基、乙氧基、乙烯基、3-缩水甘油醚氧基丙基、3-巯丙基、3-氨丙基、3-(2-氨乙基)-氨丙基、3-(2-羟乙基氨乙基)-氨丙基、N，N-二乙基-3-氨丙基、N-甲基-3-氨丙基、苯基、丙烯酰氧基丙基或甲基丙烯酰氧基丙基。
本发明的溶液中的有机高分子成份中的有机硅聚合物可以通过硅烷偶联剂的反应而得到。
所述的溶液中可进一步含有机硅偶联剂或其水解液，作为成膜成份并赋予涂层优良的附着力和耐磨性，加入量为有机硅偶联剂在涂层溶液中的含量为3～60wt％。
所述的有机硅偶联剂包括：正硅烷乙酯、甲基三乙酰氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N，N-二乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷、3-(2-羟乙基氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷、丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷或上述类型的硅烷中甲氧基被乙氧基硅烷代替的硅烷。
本发明的溶液中还可进一步含有一至两种紫外光吸收剂，加入量为紫外光吸收剂在涂层溶液中的含量为0～10％。此紫外光吸收剂为纳米金属氧化物包括：氧化钛、氧化硅、氧化锡、氧化锌、氧化铁、氧化镉、氧化钨、氧化锰、氧化锆或氧化铝。尺寸为100nm以下，优选尺寸小于50nm的微粒；此紫外光吸收剂也可为有机紫外光吸收剂，包括：苯并三唑、2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2’羟基-5’-甲基苯基)苯并三唑、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、N-(乙-苯基甲醚、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2，4-二羟基二苯酮、2-羟基-4-甲氧基氧基羰基苯基)-N’-甲基-N’-苯基甲醚、N-(乙氧基羰基苯基)-N’-乙基-N’-5-磺酸二苯酮、2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑或类似的化合物。
本发明的阳光控制低辐射涂层溶液的制备方法包括以下步骤：
(1).制备纳米掺杂氧化物微粒及其水性分散介质体系。所述的纳米掺杂氧化物微粒可先通过液相法，包括：共沉淀法、水热法、胶体法、喷雾热解法、包裹沉淀法、醇-水盐溶液加热法制备得到粗产品，再通过加入适当的分散剂，通过球磨、超声和高速剪切的方法得到的平均尺寸在500nm以下的微粒，优选尺寸在100nm以下的微粒；
以水、水和醇类或醇类衍生物的混合物(水与醇类或醇类衍生物的体积比大于0.6)、水和醇类或醇类衍生物以及酯类或酯类衍生物的混合物(水和酯类或酯类衍生物的总量不高于总分散介质体积的20％，)或水和其它有机溶剂的混合物为分散介质体系；
将掺杂金属氧化物的纳米粒子分散在分散介质体系中，掺杂金属氧化物的纳米粒子在分散介质中的含量为3～30wt％。
所述的分散剂选自三乙醇胺、三乙胺、二乙醇胺、二乙胺、乙醇胺、二异丙醇胺、酒石酸、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、吐温80、tritonX-100、聚乙二醇中的一种或两种。
(2).在搅拌下将高分子成膜成份加入到步骤(1)的纳米掺杂氧化物微粒及其水性分散介质体系中，充分搅拌；高分子成膜成份在溶液中的含量为20～60wt％；
在步骤(1)的溶液中进一步加入硅烷偶联剂或其水解液，加入量为有机硅偶联剂或其水解液在溶液中的含量为3～60wt％。典型的硅烷偶联剂水解液可通过以下方法制备得到：以水和乙醇的混合液为溶剂，其中水：乙醇的体积比为1∶1，加入硅烷偶联剂和硝酸或盐酸，硅烷偶联剂在溶剂中的含量为25～60wt％，硝酸或盐酸的含量为1wt％，搅拌。
(3).将紫外光吸收剂加入到步骤(2)的溶液中，紫外光吸收剂在溶液中的含量为0～10wt％，充分搅拌，得到阳光控制低辐射涂层溶液。
还可将紫外吸收剂单独制成溶液或浆体涂膜，与阳光控制低辐射涂层复合。
(4)加入流平剂和/或其它助剂作为提高涂层的均匀性和质量。
所述的流平剂选自：阴离子表面活性剂、非离子型表面活性剂。例如脂肪酸环氧乙烷的加成物、芳香酸环氧乙烷的加成物聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇中的一种或两种，其用量为溶液总重量的0.1～10％。
所述的助剂选自：甲基纤维素(MA)、羟甲基纤维素、硅油中的一种或两种，其用量为溶液总重量的0.1～5％。
本发明的阳光控制低辐射涂层溶液涂敷于玻璃表面或有机材料表面，这些有机材料包括PMMA板材，PET薄膜、PE薄膜、CR-39镜片、PC镜片。不受基材的形状和尺寸限制，具有良好的耐磨性，对热辐射具有良好的阻隔，可阻隔阳光红外辐射的30％以上。该涂层的制备为常压下成膜，处理温度不超过150摄氏度；如有必要，此涂层可复合其它薄膜以得到更佳阳光控制和低辐射的效果。当溶液直接制备于玻璃上可形成阳光控制低辐射玻璃；当视窗为有机材料时也可直接涂敷此溶液，形成防紫外和阳光控制低辐射的涂层；当溶液涂敷于有机薄膜，此带有涂层的薄膜可进一步制作为贴膜，用于各种材料。本发明涂层的厚度为0.5～50微米，优选1.5～10微米。
本发明的溶液可用毛刷或织物棒涂敷，也可用匀胶、浸胶、喷涂或滚涂的方法涂于玻璃或有机材料表面成膜。
本发明的涂层可用一种溶液涂于玻璃或有机材料表面成膜实现阳光控制低辐射，也可用2～3种不同原料配制成的溶液涂于玻璃或有机材料表面成膜，制备2～3层复合膜以得到更佳阳光控制和低辐射的效果。
本发明的溶液涂覆于玻璃上，带有此涂层的玻璃为可见光透明，并可通过选择纳米微粒的尺寸和涂层厚度及涂层组合调节可见光透过率；可遮蔽阳光中的紫外光，可防止阳光中40％以上红外光直接照射，对远红外光线也有反射和控制作用。本发明克服了各种溅射方法、真空镀膜方法的制备阳光控制低辐射薄膜的一次性投入高，成本高，对基材材料、尺寸和形状的限制，具有方便可行，成本低，可大面积涂敷，并不受基材形状的限制的优点。本发明也克服了其它涂敷溶液中含有可致癌和毒害溶剂的缺点，以水和其他无毒害物质为分散剂，溶液的使用安全环保。
涂层的光谱图、表1中的光谱数据是根据GB/T 2680-94，GB/T18915.1-18915.29，通过UV-4100HITACHI SPECTROPHOTMETER测量得到。铅笔硬度按GB 6739的规定进行测定，附着力通过GB/T 9286-1998色漆和清漆漆膜的划格试验测试，“OK”为0-4级，“X”为小于4级。
下面结合实施例对本发明的技术方案做详细的说明。
附图说明
图1.空白样品和本发明实施例5样品0～2700nm透射率光谱图。
图2.本发明实施例7和10样品0～2700nm透射率光谱图。
具体实施方式
实施例1
在搅拌下，将有机硅改性丙烯酸乳液80克加入盛有100克AZO的水浆(含AZO 30wt％，分散剂为水∶异丙醇的体积比为2∶1，AZO纳米粒子的平均粒度为20nm)中，紫外吸收剂UV-5316克，FC-432g，PVA(M平均分子量20000)2克，混合均匀，得到阳光控制低辐射涂层溶液。
用棉纱棒将溶液涂敷于干净的玻璃表面，室温下放置10分钟，然后在150摄氏度处理20分钟，用于阳光控制低辐射玻璃。用滚涂的方法将溶液涂于PET薄膜上，80摄氏度干燥1小时，通过压敏胶贴于汽车和轮船视窗，作为防紫外和阳光控制低辐射贴膜。
实施例2
溶液A2的配制：
在装有搅拌装置的容器内，加入3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷100克，异丙醇50克，在搅伴下滴加50克水和10克10wt％盐酸酸的混合溶液，搅拌1小时，加入2克2-乙基-4甲基咪唑，充分搅拌。得到硅烷偶联剂水解液-溶液A2待用。
溶液B2的配制：
将溶液A230克加入盛有50克ATO的水浆(含ATO 20wt％，分散剂为水∶异丙醇体积比为2∶1，ATO纳米粒子的平均粒度为20nm)中，然后加入聚氨酯乳液Baybond PU 400S 50克，紫外吸收剂UVB-45克，TritonX-1005克，混合均匀。得到阳光控制低辐射涂层溶液B2。
用棉纱棒将溶液B2分别涂敷于干净的玻璃表面和PMMA表面，然后在80摄氏度处理1小时。带有此涂层的玻璃和PMMA材料可用于制作防止紫外和控制红外辐射的阳光房建筑材料。将此溶液用匀胶机于1000rpm涂于CR-39镜片表面，增加镜片的低辐射性能。
实施例3
配制溶液A3：
在装有搅拌装置的容器内，加入正硅酸乙酯30克，乙烯基三甲氧基硅烷50克，乙醇50克，在搅伴下滴加50克水和10克10wt％硝酸的混合溶液，滴完后，加入0.5克FC-129(3M产品)，继续搅拌1小时，得到硅烷偶联剂水解液-溶液A3待用。
配制溶液B3：
纳米TiO2水乳液(含TiO2 30wt％，平均粒径为20纳米，中科纳米技术工程中心有限公司)50克，加入到25克溶液A1中和10分丙二醇，充分搅拌，得到紫外吸收剂浆液-溶液B3。
配制溶液C3：
在反应器中依次加入ITO水浆(含ITO 25wt％，分散剂为水∶乙醇体积比为1∶1，ITO纳米粒子的平均粒度为40nm)50克，丙烯酸酯乳液80克，吐温802克，溶液A315克，充分搅拌，得到阳光控制低辐射涂层溶液C3。
用排刷将溶液C3涂敷于预先清洗干燥的玻璃片上，室温下放置3小时。然后用匀胶机涂敷溶液B3在其上，匀胶速度为500rpm，室温下干燥10分钟，用匀胶机将溶液A3，以1000rpm匀胶，带涂层的玻璃在室温下放置24小时后，进行各种测试。A3溶液的涂敷起减反射的效果，测试结果见表1。
用喷涂的方法涂于PET薄膜上，50℃干燥2小时，裁成镜片形状，通过压敏胶贴于镜片，可制作防紫外辐射和阳光控制低辐射镜片，并有防目眩的作用。
实施例4
在有搅拌装置的容器中依次加入以下物质：
ATO水浆(含ATO 10wt％，分散剂为水∶异丙醇体积比为2∶1，ATO纳米粒子的平均粒度为80nm)40克；
实施例3中溶液A3 50克；
Span80 2克；
丙二醇二甲醚5克；
充分搅拌，得到阳光控制低辐射涂层溶液，用滚涂的方法涂敷于玻璃基片上和PET薄膜上，此薄膜可贴敷于玻璃表面，作为阳光控制低辐射玻璃；此薄膜也可贴敷于显示器表面，作为防护膜。
实施例5
在反应器中依次加入ATO水浆(含ATO 10wt％，分散剂为水∶乙醇体积比为1∶1，ATO纳米粒子的平均粒度为100nm)50克，丙烯酸酯乳液90克，吐温802克，紫外吸收剂苯并三唑10克，继续搅拌1小时，得到阳光控制低辐射涂层溶液。以浸胶的方法涂于PMMA和玻璃基片上，80摄氏度2小时处理后测试。
实施例6
在有搅拌装置的容器中依次加入以下物质，并在30摄氏度搅拌过夜：
ATO水浆(含ATO 30wt％，分散剂为水∶异丙醇体积比为2∶1，ATO纳米粒子的平均粒度为80nm)70克；
聚氨酯乳液50克；
3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二甲氧基硅烷 8克；
3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷 2克；
水 10克；
Span80 2克；
紫外吸收剂UV-531：6克；
丙二醇 5克；
得到阳光控制低辐射涂层溶液，用滚涂的方法涂敷于玻璃基片和PET薄膜之上，室温下放置24小时后，进行测试。此PET薄膜可作为汽车视窗贴膜，以增加低辐射效果。参见图1。
实施例7
配制溶液A7：
在装有搅拌装置的容器内，加入正硅酸乙酯20克，3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷80克，乙醇50克，在搅伴下滴加50克水和10克10wt％硝酸的混合溶液，滴完后，加入1克FC-43(3M产品)和3克3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，继续搅拌1小时，得到硅烷偶联剂水解液-溶液A7待用。
配制溶液B7：
在反应器中依次加入ATO水浆(含ATO 40wt％，分散剂为水∶乙醇体积比为1∶1，ATO纳米粒子的平均粒度为10nm)50克，Baybond PU 239(Bayer公司产品)80克，吐温802克，溶液A715克，充分搅拌，得到阳光控制低辐射涂层溶液。
用排刷将溶液B7涂敷于预先清洗干燥的玻璃片上，室温下放置3小时，涂层40摄氏度处理3小时后，进行各种测试。参见图2。
实施例8
在反应器中依次加入ATO水浆(含ATO 25wt％，分散剂为水∶乙醇体积比为1∶1，ATO纳米粒子的平均粒度为100nm)50克，溶液A780克，吐温802克，充分搅拌，得到阳光控制低辐射涂层溶液。以浸胶的方法制备涂层于玻璃基片上，浸胶提升速度为1.5cm/s。50摄氏度处理30分钟。
实施例9
纳米ZTO水浆(含ZTO 25wt％，分散剂为水∶乙醇体积比为1∶1，ZTO纳米粒子的平均粒度为30nm)50克，溶液A7 80克，吐温802克，充分搅拌，得到阳光控制低辐射涂层溶液。以浸胶的方法制备涂层于玻璃基片上，浸胶提升速度为1.5cm/s。50摄氏度处理30分钟。
实施例10
在反应器中依次加入ATO水浆(含ATO 25wt％，分散剂为水∶乙醇体积比为1∶1，ATO纳米粒子的平均粒度为30nm)50克，丙烯酸酯乳液50克，KC-5812克，溶液A7 50克，充分搅拌，得到阳光控制低辐射涂层溶液。用喷涂于PMMA基片上，室温放置24小时后测试。参见图10。
实施例11
在有搅拌装置的容器中依次加入以下物质：
ATO水浆(含ATO 20wt％，分散剂为水∶异丙醇体积比为1∶2，AT0纳米粒子的平均粒度为80nm) 50克；
有机硅改性丙烯酸乳液 50g；
Span80 2克；
紫外吸收剂UV-531 10克；
丙二醇 5克；
搅拌得到阳光控制低辐射涂层溶液，用滚涂的方法涂敷于玻璃基片上，100摄氏度处理30分钟。
表1.实施例测试结果
| 实施例 | 厚度(微米) | 基片 | 可见光透过率(@550nm)(％) | 阳光红外屏蔽(％) | 紫外屏蔽(％) | 铅笔硬度 | 附着力 |
| 1 | 4 | 玻璃 | 81 | 69 | 83 | 4H | OK |
| 2 | PET | 3H | OK | ||||
| 2 | 3.5 | PMMA | 86 | 55 | 72 | 3H | OK |
| 2 | CR-39镜片 | 3H | OK | ||||
| 3 | 3 | 玻璃 | 83 | 51 | 92 | 4H | OK |
| PMMA | 3H | OK | |||||
| 4 | 0.6 | 玻璃 | 89 | 42 | 32 | 5H | OK |
| 5 | 10 | 玻璃 | 6H | - | |||
| 2 | 玻璃 | X | |||||
| 6 | PMMA | 68 | 47 | 88 | 3H | OK | |
| 7 | 2 | 玻璃 | 6H | ||||
| 8 | PET | 65 | 78 | 32 | OK | ||
| 9 | 玻璃 | 6H | OK | ||||
| 10 | 玻璃 | OK | |||||
| 11 | PMMA | 2H | OK |
Claims (10)
1.一种阳光控制低辐射涂层溶液，其特征是：所述的涂层溶液体系中至少包含一种掺杂金属氧化物的纳米粒子，以及高分子成膜成份和紫外光吸收剂，其中，掺杂金属氧化物的纳米粒子在溶液中的含量为3～30wt％，高分子成膜成份在溶液中的含量为20～60wt％，紫外光吸收剂在溶液中的含量为0～10％；分散介质选自水；水和醇类或醇类衍生物的混合物，其中水与醇类或醇类衍生物的体积比大于0.6；水和醇类或醇类衍生物以及酯类或衍生物的混合物，其中酯类或酯类衍生物的总量不高于总分散介质体积的20％；水和其它有机溶剂的混合物中的一种；
所述的金属氧化物为氧化锡、氧化锌、氧化铟、氧化钛或氧化镉；
所述的高分子成膜成份选自水溶性环氧酯、水溶性醇酸树酯、水溶性丙稀酸酯树酯、水溶性丁二酸树酯、丙烯酸酯乳液、苯-丙乳液、有机硅改性丙烯酸乳液、聚氨酯乳液、丙稀酸酯-聚氨酯共聚乳液、有机硅改性的聚氨酯乳液、环氧乳液、环氧改性的聚氨酯乳液、聚酯乳液、有机硅改性的环氧乳液、有机硅聚合物水溶液、有机硅聚合物乳液中的一种或两种；
所述的分散介质中醇类或醇类衍生物包括：乙醇、甲乙醚、乙醚、乙二醇、异丙醇、正丙醇、丙二醇、丙二醇单甲醚、丙二醇二甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇甲乙醚、正丁醇、丁二醇或戊二醇；
所述的分散介质中酯类或酯类衍生物包括：甲酸甲酯、乙酸乙酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙二酸二甲酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙二酸甲乙酯或丙二酸二乙酯；
所述的分散介质中其它有机溶剂包括：醋酸、乳酸、环氧六环、丙酮或环己酮，用量为分散介质重量的0～30％；
所述的紫外光吸收剂选自氧化钛、氧化硅、氧化锡、氧化锌、氧化铁、氧化镉、氧化钨、氧化锰、氧化锆、氧化铝、苯并三唑、2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2’羟基-5’-甲基苯基)苯并三唑、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、N-(乙氧基羰基苯基)-N’-甲基-N’-苯基甲醚、N-(乙氧基羰基苯基)-N’-乙基-N’-苯基甲醚、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2，4-二羟基二苯酮、2-羟基-4-甲氧基-5-磺酸二苯酮、2-(2’-羟基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑中的一种或两种。
2.根据权利要求1所述的涂层溶液，其特征是：所述的有机硅聚合物至少含有以下重复链节中的一种：(RSiO1.5)n
(1)、 (2)、 (3)
(4) 或 (5)
其中：m和n为1～800的整数，p为0～800的整数；
R，R’为甲基、甲氧基、乙基、乙氧基、乙烯基、3-缩水甘油醚氧基丙基、3-巯丙基、3-氨丙基、3-(2-氨乙基)-氨丙基、3-(2-羟乙基氨乙基)-氨丙基、N，N-二乙基-3-氨丙基、N-甲基-3-氨丙基、苯基、丙烯酰氧基丙基或甲基丙烯酰氧基丙基。
3.根据权利要求1所述的涂层溶液，其特征是：所述的掺杂金属氧化物的纳米粒子的平均尺寸小于500nm；
所述的掺杂金属氧化锡中的掺杂成份选自锑、氟、磷、砷、钛、钴、锌、镉、钨、锰、铈、碲、铁、银或铂中的一种或一种以上；掺杂金属与氧化锡中锡的摩尔比为0.1～20∶100；
所述的掺杂金属氧化锌中的掺杂成份选自铝、锑、铋、锡、钛、铟、铜、铁、镉、钨、锂、锰、镁、镓、铈或银中的一种或一种以上；掺杂金属与氧化锌中锌的摩尔比为0.1～20∶100；
所述的掺杂金属氧化铟中的掺杂成份选自锡、镓、锑、钛、镉、钨、铜、铁或锆中的一种或一种以上；掺杂金属与氧化铟中铟的摩尔比为0.1～20∶100；
所述的掺杂金属的氧化钛中的掺杂成份选自铌、锡、锌或镧中的一种或一种以上，掺杂金属与氧化钛中钛的摩尔比为0.1～20∶100；
所述的掺杂金属的氧化镉中的掺杂成份选自锡、镧、铋、氟、钨或铜中的一种或一种以上；掺杂金属与氧化镉中镉的摩尔比为0.1～20∶100。
4.根据权利要求1所述的涂层溶液，其特征是：所述的溶液中进一步含有机硅偶联剂或其水解液，加入量为有机硅偶联剂在涂层溶液中的含量为3～60wt％；
所述的有机硅偶联剂包括：正硅烷乙酯、甲基三乙酰氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N，N-二乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷、3-(2-羟乙基氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷、丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷或上述类型的硅烷中甲氧基被乙氧基硅烷代替的硅烷。
5.根据权利要求1所述的涂层溶液，其特征是：所述的溶液中进一步含有流平剂和/或其它助剂；
所述的流平剂选自：脂肪酸环氧乙烷的加成物、芳香酸环氧乙烷的加成物聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇中的一种或两种，其用量为溶液总重量的0.1～10％；
所述的助剂选自：甲基纤维素、羟甲基纤维素、硅油中的一种或两种，其用量为溶液总重量的0.1～5％。
6.一种根据权利要求1～5任一项所述的阳光控制低辐射涂层溶液的制备方法，其特征是：所述的涂层溶液的制备方法包括以下步骤：
(1).将掺杂金属氧化物的纳米粒子分散在分散介质体系中，掺杂金属氧化物的纳米粒子在分散介质中的含量为3～30wt％；
分散介质选自水；水和醇类或醇类衍生物的混合物，其中水与醇类或醇类衍生物的体积比大于0.6；水和醇类或醇类衍生物以及酯类或衍生物的混合物，其中酯类或酯类衍生物的总量不高于总分散介质体积的20％；水和其它有机溶剂的混合物中的一种；
(2).在搅拌下将高分子成膜成份加入到步骤(1)的纳米掺杂氧化物微粒及其水性分散介质体系中，充分搅拌；高分子成膜成份在溶液中的含量为20～50wt％；
(3).将紫外光吸收剂加入到步骤(2)的溶液中，紫外光吸收剂在溶液中的含量为0～10wt％，充分搅拌，得到阳光控制低辐射涂层溶液。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征是：所述的步骤(1)的溶液中进一步加入硅烷偶联剂或其水解液，加入量为有机硅偶联剂或其水解液在溶液中的含量为3～60wt％；
所述的有机硅偶联剂包括：正硅烷乙酯、甲基三乙酰氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N，N-二乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷、3-(2-羟乙基氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷、丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷或上述类型的硅烷中甲氧基被乙氧基硅烷代替的硅烷。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征是：所述的阳光控制低辐射涂层溶液中进一步加入流平剂和/或其它助剂；
所述的流平剂选自：脂肪酸环氧乙烷的加成物、芳香酸环氧乙烷的加成物聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇中的一种或两种，其用量为溶液总重量的0.1～10％；
所述的助剂选自：甲基纤维素、羟甲基纤维素、硅油中的一种或两种，其用量为溶液总重量的0.1～5％。
9.一种根据权利要求1～6任一项所述的阳光控制低辐射涂层溶液的用途，其特征是：将阳光控制低辐射涂层溶液涂于玻璃或有机材料表面成膜实现阳光控制，以提高它们对紫外和红外线的阻隔作用和/或耐磨性。
10.根据权利要求9所述的用途，其特征是：所述的在玻璃或有机材料表面由阳光控制低辐射涂层溶液形成的膜表面上，进一步涂覆紫外光吸收剂的溶液或浆体成膜，与阳光控制低辐射涂层复合实现阳光控制。
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