專利名稱：低溫烘烤單組分水性透明隔熱玻璃涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種水性透明隔熱玻璃涂料的制備方法及エ藝流程，本發(fā)明還涉及了水性透明隔熱玻璃涂料在普通透明玻璃上的涂裝干燥エ藝。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)和世界經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源危機和環(huán)境污染已成為世界性的難題。經(jīng)濟的不斷發(fā)展對能源的需求量也越來越大，同時能源的浪費問題也日益突出，已經(jīng)引起人們重視。在不斷増大的總能耗中，建筑能耗約占總能耗的35%。大部分的建筑能耗是室內(nèi)空調(diào)制冷和冬天取暖造成的，開發(fā)建筑節(jié)能材料，是建筑節(jié)能的根本途徑。對建筑物而言，通過門窗散失的熱量約占整個建筑采暖及空調(diào)耗能的50%。特別是在現(xiàn)代建筑理念中為了視覺的美觀，在建筑的外圍、屋頂大面積的使用玻璃，這就造成建筑的耗能會越來越大，還有汽車的窗戶也是汽車耗能的重要組成部分，所以研發(fā)ー種節(jié)能環(huán)保的玻璃具有重 要的意義和樂觀的發(fā)展前景。由于普通玻璃對太陽光中近紅外光的透過率很高，若將普通玻璃直接用于高層建筑的大面積窗ロ、汽車玻璃窗等場所，在太陽光的照射下，必將造成建筑物、汽車內(nèi)的溫度升高，從而增加空調(diào)的使用率，浪費能源。透明隔熱納米涂料是ー種新型節(jié)能材料，它不僅能有有效的阻隔紅外線而且能夠保證比較高的可見光透過率，而且涂料的制作比較簡単，施工方便，工人培訓(xùn)容易，價格便宜，具有很好的發(fā)展前景。透明隔熱涂料的研究在國外有相關(guān)專利和文獻報道，例如US5073451、Composites Part B 42(2011)2176-2180、Journal of Colloid and Interface Science304(2006)394-401等，研究也日益成熟。國內(nèi)對透明隔熱涂料的研究目前主要集中在對納米粒子如 ΑΤ0、ITO 等研究，例如專利 CN102010197A、CN101428849A、CN101439870A、CN101264926A，對于隔熱涂料的制備研究較少。中國發(fā)明專利CN101633816A中公開了ー種以羥基聚氨酯樹脂為基體樹脂的雙組份玻璃隔熱涂料，涂膜的機械性能良好，但是雙組份涂料配制、操作、施工不方便。公開號CN101531854A的中國發(fā)明專利公開了ー種單組份玻璃隔熱涂料，但是涂膜機械性能不夠理想。目前對透明隔熱涂料的研究大部分集中在油性方面，但是油性涂料使用有機溶劑，具有很高的VOC排放量，會造成環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種既有很好的隔熱效果又能保證較高可見光透過率以及良好的機械性能，還具有環(huán)保性能的水性透明隔熱玻璃涂料及其制備方法，使用這種涂料可以得到較好的節(jié)能效果。本發(fā)明利用低溫烘烤，得到的涂膜機械性能良好，滿足玻璃涂料的要求。本發(fā)明是ー種水性單組份涂料，VOC排放量少，具有很好的環(huán)保效果，施工方便，操作簡單，涂膜機械性能良好，隔熱效果明顯，涂膜可見光透過率高，具有很好的應(yīng)用前景，可作用油性透明隔熱涂料的水性替代品。
本發(fā)明目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)ー種低溫烘烤單組份水性透明隔熱玻璃涂料，以質(zhì)量百分比計，其原料配方組成為
水性聚氨酯乳液50% 85%
水性納米ATO分散液6% 40%
水0.5% 9%
成膜助劑1.0%~3.0% 流平劑0.1% 1.0%
潤濕劑0.1% 0.3%
附著力促進劑0.1% 1.5%
增稠劑O. I 0.4%
消泡劑0.1%~1.0%所述水性聚氨酯乳液是奧德美化工有限公司ADM-Z709，上海源禾化工有限公司YAU-2507,巴德富集団RS323，拜耳TC-202、TC-506中的ー種或多種；所述水性納米ATO (氧化錫銻)分散液為上海滬正納米科技有限公司AT0-WP030、AT0-WP050，杭州萬景納米材料有限公司VK-G06H，上海則成化工有限公司ZEC SlurralAT030W中的ー種或多種；所述的成膜助劑為Texanol (2，2，4_三甲基-1，3戊ニ醇單異丁酸酷)，ニこニ醇丁醚，こニ醇丁醚ー種或多種；所述的流平劑為霍普化學(xué)有限公司HP-836，陶氏化學(xué)RM2020，道康寧DC57、DC14中ー種或多種；所述的潤濕劑為科萊恩LCN-407，PE-100, NP-100中的ー種或多種；所述的附著力促進劑劑為廣州市貝爾化工有限公司BR6130、BR6180，天威貿(mào)易有限公司TW3612B —種或多種；所述的增稠劑為瑞樂斯132、112，亞仕蘭525，陶氏化學(xué)RM-8W，海川化工663 —種或多種；所述的消泡劑為廣州市首牽化工有限公司Defoan G60,四方化工有限公司BYK019，瑞士科萊恩D-FOAM-R A625 ー種或多種。所述的低溫烘烤單組份水性透明隔熱玻璃涂料的制備方法，包括以下步驟(I)以質(zhì)量分數(shù)計，向400r/min-800r/min不斷攪拌的水性聚氨酯乳液中滴加水性納米ATO分散液和水，1000r/min-2500r/min高速攬拌20min-50min ；(2)調(diào)慢攪拌速度至350-700r/min，向不斷攪拌步驟(I)所得產(chǎn)物中加入成膜助齊U、流平劑、潤濕劑、附著力促進劑、增稠劑和消泡劑，攪拌20-40min，得到水性透明隔熱玻璃涂料。進ー步地，以質(zhì)量百分比計，所述水性聚氨酯乳液在原料配方組成中占用的百分比為60% 80%。以質(zhì)量百分比計，所述水性納米ATO分散液在原料配方組成中占用的百分比為10% 30%。所述高速優(yōu)選為1500r/min-2000r/min。步驟(2)的攪拌速度優(yōu)選為400r/min-600r/min。本發(fā)明所具有的優(yōu)點(I)本發(fā)明所制備的透明隔熱玻璃涂料性能穩(wěn)定，納米ATO粒子分散均勻，涂膜后玻璃仍有很高的透光率，而且隔熱效果非常明顯，最好的隔熱效果可達到8°C 9°C，處于同類產(chǎn)品的前列。(2)本發(fā)明涂膜性能良好。隔熱涂膜的硬度為1H，附著力O I級，用水浸泡7天無起泡、發(fā)白、起皺等缺陷，涂有隔熱涂料的玻璃的可見光透過率大于80%。 (3)本發(fā)明透明隔熱玻璃涂料外光呈淺藍色，同時該涂料具有水性涂料共有的優(yōu)點，低VOC排放。


圖I為本發(fā)明隔熱效果測試儀器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進ー步描述，但本發(fā)明保護的范圍并不局限于實施例表述的范圍。下面實施例中涂膜的基本機械性能測試方法硬度GB/T 67 39-2006 ;附著力GB/T9286-1998 ;耐水性 GB/T 17 33-1993。如圖I所示，隔熱效果測試儀器包括木箱、碘鎢燈I、保溫泡沫板2、隔熱玻璃3，空白玻璃4、熱電偶5、溫度顯示儀6、穩(wěn)壓器7和電源8 ;木箱為兩個腔室，其中整個木箱的尺寸為68cmX32cmX30cm，每個腔室為30cmX 30cmX 30cm，兩個腔室四周和底部有厚3cm保溫泡沫2，兩個腔室的上方分別設(shè)有涂有涂料的隔熱玻璃3和空白玻璃4，隔熱玻璃3和空白玻璃4都是厚為3mm的普通光學(xué)玻璃，大小一祥，只是隔熱玻璃3涂有實施例制備的涂料；光源采用500W碘鎢燈1，碘鎢燈I距樣隔熱玻璃3和空白玻璃4的高度為40cm，位于隔熱玻璃3和空白玻璃4中間。兩個腔室的底部分別設(shè)有熱電偶5，兩熱電偶5與溫度顯示儀6連接，用于測試兩腔室的溫度，溫度顯示儀6與穩(wěn)壓器7連接，穩(wěn)壓器7與電源8連接。穩(wěn)壓器用來穩(wěn)定電壓，確保毎次試驗的光照強度是ー樣的。隔熱效果測試方法將涂有隔熱涂料的隔熱玻璃3和空白玻璃4分別放在圖I所示的測試儀器的兩個腔室上，打開溫度顯示儀6 (數(shù)字采集器)和碘鎢燈I，溫度顯示儀6顯示兩腔室內(nèi)溫度隨時間的變化，60min后，兩腔室內(nèi)的溫差基本穩(wěn)定，用兩個腔室內(nèi)的溫差來表示隔熱效果，溫差越大，隔熱效果越好。本發(fā)明為了保溫，在兩個空腔四周都加了保溫的泡沫，為了每次測試時都能保證同樣光照強度，減小實驗誤差外加了一個穩(wěn)壓器以穩(wěn)定光照強度。隔熱玻璃3可用如下方法制備制備的隔熱涂料可用刮涂、浸涂或噴涂的方法把涂料涂在玻璃上，靜置I 4h，在30°C 60°C下先烘烤10 20min，防止涂膜起泡；之后升溫到80°C，烘烤lh，得到高透明隔隔熱玻璃3。為了使得涂膜的厚度穩(wěn)定，不會出現(xiàn)大的波動，涂料都配成30%質(zhì)量的固含量；涂膜時用カ均勻，拖動速度也盡量穩(wěn)定均一，這樣制備的涂膜濕厚基本一致。
實施例I :取15. 02g水性聚氨酯乳液RS323加入到一次性塑料杯中，加入磁子，放在磁力加熱攪拌器上，乳液在轉(zhuǎn)速為400r/min條件下不斷攪拌。取I. 65g水性ATO分散液AT0-WP030慢慢的滴加到聚氨酯乳液中，加入I. 40g水,調(diào)高攪拌速度至1000r/min,攪拌45min。調(diào)慢攪拌速度至400r/min,加入O. 30g成膜助劑Texanol (2,2,4-三甲基-1,3戍ニ醇單異丁酸酷)，O. IOg流平劑RM2020,0. 02g潤濕劑NP-100，O. 15g附著力促進劑BR6130,0. Ig消泡劑Defoan G60，0. 02g增稠劑海川化工663，400r/min低速攪拌20min，即可得到水性透明隔熱涂料。取一塊事先清洗干凈的30cmX 30cm普通透明玻璃放在水平的桌面上，將涂料加到玻璃的ー邊，用30微米的線棒涂布器涂膜。涂膜是在線棒涂布器的兩端各系ー根繩子，雙手水平勻速的拖動線棒，只用線棒的重力涂膜。將涂好的玻璃靜置一到四個小時，放在烘箱內(nèi)50°C預(yù)熱20分鐘，提高溫度到80°C，加熱小時，取出，冷卻至室溫。用圖I隔熱效果測試儀器的測定隔熱效果的儀器測試樣品玻璃的隔熱效果，測得結(jié)果是隔熱效果達到5. 40C ；用紫外可見分光光度計U3010測得可見光透過率86. 3%。涂膜機械性能見表I。 實施例2取15. 02g水性聚氨酯乳液RS323加入到一次性塑料杯中，放入磁子，放在磁力加熱攪拌器上。乳液在轉(zhuǎn)速為500r/min條件下不斷攪拌。取2. 86g水性ATO分散液AT0-WP030慢慢的滴加到聚氨酯乳液中，加入O. 79g水，調(diào)高攪拌速度至1200/min，攪拌40min。調(diào)慢攪拌速度至350r/min,加入O. 33g成膜助劑Texanol (2, 2,4-三甲基-1,3戍ニ醇單異丁酸酷)，O. Ilg流平劑RM2020,0. 02g潤濕劑NP-100，O. 16g附著力促進劑BR6130,0. Ig消泡劑DefoanG60,0. 02g增稠劑RM-8W，350r/min低速攪拌30min，即可得到水性透明隔熱涂料。涂膜和隔熱效果及透明性的測試步驟與實例I相似，最后測得結(jié)果是隔熱效果可達到9°C，可見光透過率為80. I%，涂膜機械性能見表I。實施例3取15. OOg水性聚氨酯乳液RS323加入到一次性塑料杯中，放入磁子，放在磁力加熱攪拌器，乳液在轉(zhuǎn)速為600r/min條件下不斷攪拌。取10. 72g水性ATO分散液AT0-WP050慢慢的滴加到聚氨酯乳液中，調(diào)高攪拌速度至1500r/min,攪拌大約35min。調(diào)慢攪拌速度至450r/min,加入O. 42g成膜助劑ニこニ醇丁醚，O. 16g流平劑HP-836,0. 02g潤濕劑PE-100,0. 17g附著力促進劑BR6180，O. 14g消泡劑BYK019，O. 04g增稠劑亞仕蘭525，450r/min低速攪拌25min，即可得到水性透明隔熱涂料。涂膜和隔熱效果及透明性的測試步驟與實例I相似，最后測得結(jié)果是隔熱效果可達到9. 5°C，可見光透過率為78. 9%，涂膜機械性能見表I。實施例4取15. 02g水性聚氨酯乳液ADM-Z709加入到一次性塑料杯中，放入磁子，放在磁力加熱攪拌器，乳液在轉(zhuǎn)速為700r/min條件下不斷攪拌。取2. 21g水性ATO分散液VK-G06H慢慢的滴加到聚氨酯乳液中，加入I. 23g水,調(diào)高攪拌速度至1800r/min,攪拌大約30min。調(diào)慢攪拌速度至600r/min，加入O. 32g成膜助劑ニこニ醇丁醚，O. Ilg流平劑HP-836，O. 02g潤濕劑PE-100,0. 15g附著力促進劑BR6180,0. Ilg消泡劑BYKO19,0. 02g增稠劑瑞樂斯132,600r/min低速攪拌20min，即可得到水性透明隔熱涂料。
涂膜和隔熱效果及透明性的測試步驟與實例I相似，最后測得結(jié)果是隔熱效果可達到6. 2°C，可見光透過率為84. 5%，涂膜機械性能見表I。實施例5取15. 05g水性聚氨酯乳液YAU-2507加入到一次性塑料杯中，放入磁子，放在磁力加熱攪拌器上，乳液在轉(zhuǎn)速為800r/min條件下不斷攪拌。取2. 79g水性ATO分散液AT0-WP030慢慢的滴加到聚氨酯乳液中，加入I. OOg水，調(diào)高攪拌速度至2000r/min，攪拌大約25min。調(diào)慢攪拌速度至700r/min,加入O. 33g成膜助劑こニ醇丁醚,O. Ilg流平劑道康寧DC57,0. 02g潤濕劑LCN-407，0· 16g附著力促進劑TW3612B，0. 08g消泡劑科萊恩D-FOAM-RA625，O. 02g增稠劑瑞樂斯112，700r/min低速攪拌25min，即可得到水性透明隔熱涂料。涂膜和隔熱效果及透明性的測試步驟與實例I相似，最后測得結(jié)果是隔熱效果可達到8. 1°C可見光透過率為81. 8%，涂膜機械性能見表I。實施例6 取15. 05g水性聚氨酯乳液TC-202加入到一次性塑料杯中，放入磁子，放在磁力加熱攪拌器上，乳液在轉(zhuǎn)速為700r/min條件下不斷攪拌。取2. 82g水性ATO分散液ZECSlurralATO 30W慢慢的滴加到聚氨酯乳液中，加入O. 96g水,調(diào)高攪拌速度至2500r/min,攪拌大約20min。調(diào)慢攪拌速度至500r/min,加入O. 31g成膜助劑こニ醇丁醚,O. 13g流平劑道康寧DC14，0. 02g潤濕劑科萊恩LCN-407，0. 16g附著力促進劑天威貿(mào)易有限公司TW3612B, O. 08g 消泡劑瑞士科萊恩 D-FOAM-R A625，O. 02g 增稠劑陶氏化學(xué) RM-8W，500r/min低速攪拌25min，即可得到水性透明隔熱涂料。涂膜和隔熱效果及透明性的測試步驟與實例I相似，最后測得結(jié)果是隔熱效果可達到7. 8°C，課件光透過率為82. 7%，涂膜機械性能見表I。表I涂膜的基本機械性能
權(quán)利要求
1.ー種低溫烘烤單組份水性透明隔熱玻璃涂料，其特征在干，以質(zhì)量百分比計，其原料配方組成為水性聚氨酯乳液50%~85%水性納米ATO分散液6% 40%水0.5%~9%成膜助劑1.0%~3.0%流平劑0.1%~1.0%潤濕劑0.1% 0.3%附著力促進劑0.1% 1.5%增稠劑0.1-0.4%消泡劑0.1%~1.0%所述水性聚氨酯乳液為ADM-Z709、YAU-2507、RS323、TC-202或TC-506中的一種或多種；所述水性納米 ATO 分散液為 AT0-WP030、AT0-WP050、VK-G06H 和 ZEC Slurral AT030W中的ー種或多種；所述的成膜助劑為2，2，4_三甲基-1，3戊ニ醇單異丁酸酷、ニこニ醇丁醚和こニ醇丁醚ー種或多種；所述的流平劑為HP-836、RM2020、DC57和DC14中ー種或多種；所述的潤濕劑為LCN-407、PE-100和NP-100中的ー種或多種；所述的附著力促進劑劑為BR6130、BR6180和TW3612B的ー種或多種；所述的消泡劑為Defoan G60、BYKO19和D-F0AM-RA625的ー種或多種；所述的增稠劑為瑞樂斯132、瑞樂斯112，亞仕蘭525和RM-8W的ー種或多種。
2.權(quán)利要求I所述的低溫烘烤單組份水性透明隔熱玻璃涂料的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)向400r/min-800r/min不斷攪拌的水性聚氨酯乳液中滴加水性納米ATO分散液和水，1000r/min-2500r/min 高速攬拌 20min-50min ；(2)調(diào)慢攪拌速度至350-700r/min，向步驟(I)所得產(chǎn)物中加入成膜助劑、流平劑、潤濕劑、附著力促進劑、增稠劑和消泡劑，攪拌20-40min，得到水性透明隔熱玻璃涂料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的所述的低溫烘烤單組份水性透明隔熱玻璃涂料的制備方法，其特征在于以質(zhì)量百分比計，所述水性聚氨酯乳液在原料配方組成中占用的百分比為60% 80%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的所述的低溫烘烤單組份水性透明隔熱玻璃涂料的制備方法，其特征在干以質(zhì)量百分比計，所述水性納米ATO分散液在原料配方組成中占用的百分比為 10% 30%。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的所述的低溫烘烤單組份水性透明隔熱玻璃涂料的制備方法，其特征在于所述高速為1500r/min-2000r/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的所述的低溫烘烤單組份水性透明隔熱玻璃涂料的制備方法，其特征在于步驟(2)的攪拌速度為400r/min-600 r/min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低溫烘烤單組份水性透明隔熱玻璃涂料。該涂料制備時先向400r/min-800r/min不斷攪拌的水性聚氨酯乳液中滴加水性納米ATO分散液和水，1000r/min-2500r/min高速攪拌20min-50min；然后調(diào)慢攪拌速度至350-700r/min，向所得產(chǎn)物中加入成膜助劑、流平劑、潤濕劑、附著力促進劑、增稠劑和消泡劑，攪拌20-40min，得到水性透明隔熱玻璃涂料。用本方法制備的隔熱涂料，測得涂有隔熱涂料玻璃封閉的腔室內(nèi)空氣和空白玻璃封閉的腔室內(nèi)空氣的溫差達6～9℃，并且保持著80％以上的可見光透光率；涂膜硬度1H，附著力0～1級，泡水7天無起泡、發(fā)白、起皺等缺陷。
文檔編號C09D175/04GK102827534SQ20121031593
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者蔡智奇, 韓太亮, 皮丕輝, 陸園, 文秀芳, 徐守萍, 程江 申請人:華南理工大學(xué)