合成聚氨酯玻璃隔熱涂料配方及其制備方法
本發(fā)明公開了一種合成聚氨酯玻璃隔熱涂料及其制備方法，該涂料包括40－90％(重量)合成聚氨酯樹脂、10－60％納米ATO漿料和稀釋劑，納米ATO漿料的固含量為10－30％，粒徑為50－100nm，涂料濕膜厚度為20～400微米。其制備方法是：先將10－60％的固含量為10－30％的納米ATO漿料滴加到40－90％的水性聚氨酯中，并攪拌10－30分鐘，得合成聚氨酯玻璃隔熱涂料。用這種涂料制成的玻璃有較高的可見光透過率，同時(shí)對(duì)紅外線(熱輻射)的反射率很高，具有阻隔熱輻射直接透過的作用。本發(fā)明通過簡(jiǎn)單的工藝在常溫下即可制成透明隔熱涂料，與其他的鍍膜玻璃相比，成本大為降低，可廣泛用于民用建筑。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及納米功能涂料，具體涉及一種合成聚氨酯玻璃隔熱涂料及其制備方法。
背景技術(shù)
目前市面上的節(jié)能玻璃主要有熱反射鍍膜玻璃和低輻射鍍膜玻璃。熱反射玻璃是在玻璃表面鍍上金屬、非金屬及其氧化物薄膜使其具有一定的反射效果，能將太陽能反射回大氣中，達(dá)到阻擋太陽熱能進(jìn)入室內(nèi)的目的。太陽能進(jìn)入室內(nèi)的量越少，空調(diào)負(fù)荷也就越少。熱反射玻璃的反射率越高說明其對(duì)太陽能的控制越強(qiáng)，但是玻璃的可見光透過率會(huì)隨著反射率的升高而降低從而使透光性能降低，影響采光效果，太高的玻璃反射率也可能出現(xiàn)光污染問題。熱反射鍍膜玻璃可見光透過率較低，一般為20～30％。由于熱反射鍍膜玻璃可見光透過率低，極大地影響室內(nèi)采光，致使照明費(fèi)用增加。
低輻射玻璃是通過在玻璃表面涂敷低輻射涂層使表面的輻射率低于普通玻璃，從而減少熱量的輻射損失來達(dá)到降低采暖費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。輻射率越低，通過玻璃表面發(fā)生的輻射熱損失越少，玻璃的節(jié)能效果越好。玻璃鍍上低輻射膜，其隔熱性能大大改善。冬季，它對(duì)室內(nèi)散熱片及室內(nèi)物體散發(fā)的遠(yuǎn)紅外線，幾乎像絕緣鏡一樣，大部分反射回室內(nèi)，保證室內(nèi)熱量不向室外散失，從而可以節(jié)約取暖費(fèi)用。夏季，它可阻止室外地面、建筑發(fā)出的熱輻射進(jìn)入室內(nèi)，節(jié)約空調(diào)費(fèi)用。對(duì)可見光的透過率適中，可見光反射率低，可避免光污染的產(chǎn)生，營造良好的光環(huán)境。目前市面上主要有磁控濺射法和浮法在線化學(xué)氣相沉積法(CVD)生產(chǎn)的低輻射鍍膜玻璃，但價(jià)格較高，難以進(jìn)入尋常百姓家。
此外，已有的納米透明隔熱玻璃涂層使用時(shí)需要在烘箱里進(jìn)行烘烤固化，不利于現(xiàn)場(chǎng)施工。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種同時(shí)兼具優(yōu)良隔熱性能和透明性，且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單易行，施工方便，生產(chǎn)成本低的合成聚氨酯玻璃隔熱涂料及其制備方法。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種合成聚氨酯玻璃隔熱涂料，以重量百分比計(jì)，包括如下組分：
合成聚氨酯樹脂 40-90％
納米ATO漿料 10-60％
稀釋劑 0-5％
所述的納米ATO(摻銻二氧化錫)漿料的固含量為10-30％，粒徑為50-100nm；所述涂料濕膜厚度為20～400微米。
所述的合成聚氨酯樹脂為水性聚氨酯。
所述合成聚氨酯樹脂為油性的聚氨酯清漆，由聚氨酯清漆A和聚氨酯清漆B組成，使用時(shí)，由聚氨酯清漆A和聚氨酯清漆B按8∶5的比例配制。
所述聚氨酯清漆通過稀釋劑稀釋，所述稀釋劑為紅人牌聚氨酯漆溶劑。
制備合成聚氨酯玻璃隔熱涂料的一種方法：以重量百分比計(jì)，先將10-60％的固含量為10-30％的納米ATO漿料滴加到40-90％的水性聚氨酯中，并攪拌10-30分鐘，得合成聚氨酯玻璃隔熱涂料。
制備合成聚氨酯玻璃隔熱涂料的另一種方法：以重量百分比計(jì)，先將40-90％的由聚氨酯清漆A、B組分按重量百分比8∶5配制油性聚氨酯清漆，隨后和0-5％的稀釋劑混合，攪拌10～30分鐘，再將固含量為10-30％的納米ATO漿料緩慢滴加到混合物中，并用磁力攪拌器攪拌10～30分鐘，得合成聚氨酯玻璃隔熱涂料。
本發(fā)明的原理：將具有隔熱功能的納米粉體通過一種載體涂于玻璃表面，從而使玻璃具有隔熱功能，同時(shí)在可見光范圍內(nèi)具有高的可見光透過率。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
(1)涂好的膜層無需烘干，即可自行干燥，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單易行，施工方便。
(2)克服了以往開發(fā)的涂料雖有隔熱性但透明性差，或雖透明但隔熱性差的缺點(diǎn)，將兩者的優(yōu)點(diǎn)集于一身。如目前6mm厚白玻璃涂膜后遮陽系數(shù)SC已經(jīng)可以低至0.61(6mm厚白玻璃的遮陽系數(shù)SC是0.94，涂布后玻璃的遮陽系數(shù)比空白玻璃低35％，隔熱性能有較大幅度的提高)，且對(duì)應(yīng)的可見光透過率較高，在60％左右。
(3)生產(chǎn)成本低。首先，不需要昂貴的設(shè)備投資，生產(chǎn)簡(jiǎn)單易行；其次，生產(chǎn)出的涂膜玻璃價(jià)格較低。
(4)玻璃表面光滑平整可視性好，用線棒涂布器將隔熱涂料涂于干凈的玻璃表面，涂料能夠自動(dòng)流平，表面平整光滑，透過玻璃看物體也比較清楚。
附圖說明
圖1為實(shí)施例1～5制備的涂膜玻璃的透過率曲線圖；
圖2為實(shí)施例6～10制備的涂膜玻璃的透過率曲線圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表示的范圍。
納米ATO漿料的配置：
固含量為20％的納米ATO漿料配方及配制過程：(其它固含量可參展配置)
原料為ATO粉體(一次晶粒尺寸小于20nm)；
溶劑為甲醇、乙醇、異丙醇和正丁醇的混合物；
分散劑為十六烷基苯磺酸鈉；
設(shè)備：振動(dòng)磨
配料：ATO粉體200克；甲醇200克，乙醇200克，異丙醇200克，正丁醇200克，分散劑1克
分散制備過程：
按照上述配比，將溶劑加入振動(dòng)磨機(jī)，其次加入分散劑，最后加入ATO粉體，振動(dòng)分散2小時(shí)，即可得到分散性良好，固體含量為20％左右的ATO分散液。
實(shí)施例1～5
實(shí)施例1～5水性聚氨酯透明隔熱涂料的制備配方如表1所示。制備時(shí)，首先將納米ATO(摻銻二氧化錫)漿料緩慢滴加到水性聚氨酯中，并用磁力攪拌器攪拌。然后取適量的涂料用線棒涂布器或QZB濕膜制備器均勻涂于干凈的玻璃表面，經(jīng)過30-50分鐘后，膜層自動(dòng)硬化，無需在烘箱烘干。
表1實(shí)施例1～5水性聚氨酯透明隔熱涂料的配方及制備情況表
| 組分 | 實(shí)施實(shí)例(重量百分比％) | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| 水性聚氨酯納米ATO漿料攪拌時(shí)間涂膜工具膜層自動(dòng)硬化時(shí)間 | 4060(16％)10分鐘QZB濕膜制備器50分鐘 | 5050(20％)15分鐘線棒涂布器38分鐘 | 7525(20％)20分鐘線棒涂布器35分鐘 | 8317(20％)25分鐘線棒涂布器30分鐘 | 9010(16％)30分鐘QZB濕膜制備器30分鐘 |
| 濕膜厚度 | 100微米 | 80微米 | 60微米 | 20微米 | 400微米 |
表中納米ATO漿料括號(hào)的百分?jǐn)?shù)為固含量數(shù)。
所述水性聚氨酯為DH-24，廣州恒太化工有限公司生產(chǎn)。
所述納米粉體漿料為ATO納米漿料，醇性，其中固含量10-30％，粒徑范圍是50-100nm可由上述方法制備，也可購買由西安建筑科技大學(xué)生產(chǎn)的產(chǎn)品。
所述線棒涂布器：天津華視科技發(fā)展公司生產(chǎn)；QZB濕膜制備器：天津永利達(dá)材料試驗(yàn)機(jī)有限公司生產(chǎn)。
本發(fā)明采用了紫外光-可見光-紅外分光光度計(jì)(HITACHI U-4100)對(duì)涂膜玻璃進(jìn)行光熱性能的表征，然后計(jì)算出涂膜玻璃的遮陽系數(shù)和可見光區(qū)的透過率。結(jié)果如表2所示：
表2涂膜玻璃的可見光透過率和遮陽系數(shù)
| 實(shí)施實(shí)例 | 可見光透過率％ | 遮陽系數(shù)(SC) |
| 01234 | 89.3239666.1075463.0564876.4681187.42266 | 0.942710.689730.667620.765830.90839 |
| 5 | 71.73262 | 0.71618 |
表中，實(shí)施例0#為未涂膜的6mm厚空白玻璃，其它的則為由同樣的6mm空白玻璃涂成的涂膜玻璃。
遮陽系數(shù)的高低決定了涂膜玻璃隔熱性的好壞，遮陽系數(shù)SC越小，則節(jié)能效果越好(隔熱性好)；遮陽系數(shù)SC越大，則節(jié)能效果越差(隔熱性差)。由實(shí)驗(yàn)得出遮陽系數(shù)隨著涂料配方中納米ATO漿料的比重的增大而降低，隨著涂膜厚度的增大而降低。從表2的數(shù)據(jù)可以看出，末涂膜的空白玻璃遮陽系數(shù)為0.94271，而實(shí)施例1、2制備的水性聚氨酯透明隔熱涂料膜層的遮陽系數(shù)較小，SC1＝0.68973，SC2＝0.66762，較空白玻璃的遮陽系數(shù)有較大幅度的下降，實(shí)施例2例的膜層遮陽系數(shù)較空白玻璃的下降29.2％，隔熱效果較好。上述實(shí)施例制備的膜層雖然遮陽系數(shù)低(隔熱性好)，但同時(shí)在可見光區(qū)仍然有著較高的可見光透過率，可見光的透過率都高于60％，最高達(dá)87.42266％。實(shí)施例4由于配方中納米ATO漿料比重低，并且濕膜厚度僅為20微米，所以遮陽系數(shù)較空白玻璃下降不大，但還是有一定的效果。另外通過增加涂膜的厚度，可以達(dá)到較好的效果。如實(shí)施例雖然配比中漿料比重只有10％，但其濕膜厚度較大，SC5＝0.71618，較空白玻璃也有較大幅度的下降。
太陽光中的熱量有約49％集中在紅外區(qū)，紅外光區(qū)透過率下降意味著隔熱性能的提高，圖1為實(shí)施例1～5制備的涂膜玻璃的透過率曲線圖，其中圖中的曲線的引線標(biāo)號(hào)為實(shí)施例號(hào)，0號(hào)為空白玻璃的透過率曲線。從圖1中可以明顯地看出在紅外區(qū)(700～2000nm)本發(fā)明實(shí)施例1～5的涂膜玻璃比空白玻璃的透過率都有明顯的下降，而可見光區(qū)又有著較高的可見光透過率。
實(shí)施例6-10
表3實(shí)施例6～10聚氨酯清漆透明隔熱涂料的配方及制備情況表
| 組分 | 實(shí)施實(shí)例(重量百分比％) | ||||
| 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| 聚氨酯清漆納米ATO漿料稀釋劑第一次攪拌時(shí)間第二次攪拌時(shí)間涂膜工具膜層自動(dòng)硬化時(shí)間 | 4060(20％)010分鐘10分鐘50分鐘 | 5050(16％)010分鐘15分鐘40分鐘 | 6633(16％)110分鐘20分鐘QZB濕膜制備器40分鐘 | 7423(16％)10分鐘25分鐘35分鐘 | 878(20％)10分鐘30分鐘30分鐘 |
| 濕膜厚度 | 100微米 | 100微米 | 200微米 | 400微米 | 400微米 |
實(shí)施例6～10聚氨酯清漆透明隔熱涂料的配方如表3所示，制備時(shí)，首先將聚氨酯清漆A、B組分按8∶5的重量百分比進(jìn)行混和，并用攪拌器攪拌10分鐘(也就是表中第一次攪拌)，攪拌過程中有的配方需要加入一定量的稀釋劑，具體見表3。再將納米ATO(氧化錫銻)漿料緩慢滴加到混和好的聚氨酯清漆中，并用磁力攪拌攪拌(也就是下表3中的第二次攪拌)，然后取適量的涂料用濕膜制備器均勻涂于干凈的玻璃表面，經(jīng)過30-50分鐘后，膜層自動(dòng)硬化，無需在烘箱烘干。
表3中納米ATO漿料括號(hào)的百分?jǐn)?shù)為固含量數(shù)，聚氨酯清漆由其A、B組分按重量百分比8∶5進(jìn)行配制，表3中所述的聚氨酯清漆為按比例配好的。所述聚氨酯清漆為紅人牌聚氨酯清漆，由深圳桂化涂料聯(lián)合實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)。所述稀釋劑為紅人牌，由深圳桂化涂料聯(lián)合實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)。
所述納米粉體漿料為ATO納米漿料，醇性，由西安建筑科技大學(xué)生產(chǎn)，其中固含量10-30％，粒徑范圍是50-100nm。
所述線棒涂布器由天津華視科技發(fā)展公司生產(chǎn)；QZB濕膜制備器由天津永利達(dá)材料試驗(yàn)機(jī)有限公司生產(chǎn)。
采用紫外光-可見光-紅外分光光度計(jì)(HITACHI U-4100)對(duì)涂膜玻璃進(jìn)行光熱性能的表征，然后計(jì)算出涂膜玻璃的遮陽系數(shù)和可見光區(qū)的透過率，結(jié)果如下表：
表4涂膜玻璃的可見光透過率和遮陽系數(shù)
| 實(shí)施實(shí)例 | 可見光透過率％ | 遮陽系數(shù)(SC) |
| 06789 | 89.3239670.7925172.7134666.7436958.34385 | 0.942710.699770.729580.675930.60699 |
| 10 | 73.56305 | 0.74114 |
實(shí)施例中0#為未涂膜的6mm厚空白玻璃，其它的則為由同樣的6mm空白玻璃涂成的涂膜玻璃。
從表4的數(shù)據(jù)可以看出，未涂膜的空白玻璃遮陽系數(shù)為0.94271，6-10#實(shí)施例制備的聚氨酯透明隔熱涂料涂膜玻璃的遮陽系數(shù)較空白玻璃的有較大幅度的下降，如實(shí)施例9的涂膜玻璃的遮陽系數(shù)SC9＝0.60699較空白玻璃SC0＝0.94271的下降35.6％，說明其隔熱效果較好。在相同涂膜厚度的情況下，實(shí)施例6由于納米ATO漿料固含量高以及在配方中所占比重大，所以其遮陽系數(shù)較實(shí)施例7的遮陽系數(shù)低。實(shí)施例9的涂膜厚度都為400微米，涂膜玻璃的可見光透過率為58.3％，非常接近60％的較高可見光透過率，而其它的則高于66％，遮陽系數(shù)降低的同時(shí)，有著較高的可見光透過率，說明其透明性好。
太陽光中的熱量有約49％集中在紅外區(qū)，紅外光區(qū)透過率下降意味著隔熱性能的提高，圖2為實(shí)施例6～10制備的涂膜玻璃的透過率曲線圖，其中圖中的曲線的引線標(biāo)號(hào)為實(shí)施例號(hào)，0號(hào)為空白玻璃的透過率曲線。從圖2中可以明顯地看出在紅外區(qū)(700～2000nm)本發(fā)明實(shí)施例6～10的涂膜玻璃比空白玻璃的透過率有明顯的下降，而可見光區(qū)又有著較高的可見光透過率。
1、一種合成聚氨酯玻璃隔熱涂料，其特征在于，以重量百分比計(jì)，包括如下組分：
合成聚氨酯樹脂 40-90％
納米ATO漿料 10-60％
稀釋劑 0-5％
所述的納米ATO漿料的固含量為10-30％，粒徑為50-100nm；
涂料濕膜厚度為20～400微米。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成聚氨酯玻璃隔熱涂料，其特征在于，所述的合成聚氨酯樹脂為水性聚氨酯。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成聚氨酯玻璃隔熱涂料，其特征在于，所述合成聚氨酯樹脂為油性的聚氨酯清漆，由聚氨酯清漆A和聚氨酯清漆B組成，使用時(shí)，由聚氨酯清漆A和聚氨酯清漆B按8∶5的比例配制。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成聚氨酯玻璃隔熱涂料，其特征在于，所述聚氨酯清漆通過稀釋劑稀釋，所述稀釋劑為紅人牌聚氨酯漆溶劑。
5、制備權(quán)利要求1所述合成聚氨酯玻璃隔熱涂料的方法，其特征在于，以重量百分比計(jì)，先將10-60％的固含量為10-30％的納米ATO漿料滴加到40-90％的水性聚氨酯中，并攪拌10-30分鐘，得合成聚氨酯玻璃隔熱涂料。
6、制備權(quán)利要求1所述合成聚氨酯玻璃隔熱涂料的方法，其特征在于，以重量百分比計(jì)，先將40-90％的由聚氨酯清漆A、B組分按重量百分比8∶5配制油性聚氨酯清漆，隨后和0-5％的稀釋劑混合，攪拌10～30分鐘，再將固含量為10-30％的納米ATO漿料緩慢滴加到混合物中，并用磁力攪拌器攪拌10～30分鐘，得合成聚氨酯玻璃隔熱涂料。
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