納米ATO/TiO2填料水性聚氨酯隔熱透明涂料配方
一種納米ATO/TiO2填料水性聚氨酯隔熱透明涂料，其特征是以水性聚氨酯為成膜物質，納米氧化錫銻（ATO）和納米二氧化鈦（TiO2）為填料，通過硅烷偶聯劑改性，輔以螯合型分散劑分散，結合高速剪切分散與超聲分散，制得的涂料不僅具有良好的成膜性能，在保證良好的可見光透過率及隔熱性能前提下，最佳納米TiO2與ATO漿料體積比為1:10，最佳涂膜厚度為75μm，此時涂料涂膜經紅外燈照射60s后，與空白玻璃對比，隔熱溫差達3.60℃。
技術領域
本發明涉及一種納米水性隔熱透明涂料，特別是一種兼備ATO的輻射隔熱與TiO2的反射隔熱功能的納米ATO/TiO2填料水性聚氨酯隔熱透明涂料。
背景技術
建筑能耗在人類整個能源消耗中所占的比例一般在30%~40%，它們絕大多數是采暖和空調造成的能耗，門窗是建筑能量損失的最薄弱部位，面積約占建筑外維護結構面積的30 %，其能量耗散約占建筑總能耗的2/3，是建筑節能的關鍵。納米透明隔熱涂料是新發展的一種功能性涂料，填料多用氧化錫銻（ATO）和氧化銦錫（ITO），對太陽光具有選擇透過性，有良好的可見光透過率和很高的紅外屏蔽效果，其中ATO成本低，是目前主流的納米隔熱粉體材料。TiO2是涂料中最廣泛使用的一種顏料，不僅可以提高涂料涂膜的隔熱性能，還具有良好的光催化性能和降解有機污染物的作用。目前將ATO/ TiO2相結合制備復合隔熱涂料的研究已有報道，將二者結合制備復合玻璃隔熱涂料的研究鮮見報道。
納米涂料制備的難點和關鍵是納米粒子的分散與穩定，漿料分散效果的好壞直接決定了涂料的性能。美國和日本對透明隔熱水性納米涂料的研究開發起步較早，處于世界前列，且多以專利形式公布。國內對透明隔熱水性納米涂料的研究起步較晚，但也取得了較好成績。近年來，關于納米ATO分散液的制備已有不少的報道，納米ATO顆粒的分散技術有了一定提高，但納米ATO的分散程度與穩定性仍有待進一步提高與深入研究。
發明內容
本發明的目的是提供一種納米水性隔熱透明涂料，其特征在于對太陽光具有選擇透過性，既能保證采光，又有一定的隔熱作用，起到建筑玻璃節能環保的作用。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的：它以水性聚氨酯為成膜物質，納米氧化錫銻（ATO）和納米二氧化鈦（TiO2）為填料，通過硅烷偶聯劑改性，輔以螯合型分散劑分散，結合高速剪切分散與超聲分散制得，綜合ATO和TiO2的隔熱機理，兩者共混有利于提高涂料對紅外光的阻隔率，進而提高涂層隔熱效果。
本發明的關鍵是采用硅烷偶聯劑對納米粒子進行有機化表面改性，而且采用螯合型分散劑分散、高速剪切分散與超聲分散三種分散手段相結合以提高納米粒子的分散性和穩定性。
本發明的制備方法：（1）8%質量分數的ATO漿料制備，室溫下將16.0 g粒徑為5~15nm的納米ATO加入到177.5 g去離子水中，磁力攪拌條件下加入4.0 g硅烷偶聯劑KH-570，0.5 g潤濕劑CA-165，2.0 g 2320螯合型分散劑，采用氨水調節pH值至7~9，以1500 r/min轉速分散120 min，再超聲分散20 min，制得200 g納米ATO漿料；（2）以相同方法制得200 g 8%質量分數的納米TiO2漿料，納米TiO2粉末平均粒徑為60nm，漿料成分：16.0 g TiO2，3.0 g KH-570，0.6 g CA-165，4.0 g 2320，176.4 g去離子水；（3）透明隔熱涂料的配制，在磁力攪拌及室溫條件下，納米TiO2和ATO漿料與PU628-2聚氨酯溶液以體積比1:3混合，其中納米TiO2與ATO漿料體積比為1:10，并依次加入潤濕劑CA-165、2320螯合型分散劑、增稠劑CA-908、成膜助劑SG-505、流平劑TB-120，用氨水調節pH值至7~9，以1000 r/min轉速分散60 min，再超聲分散20 min，滴加消泡劑消泡，分散均勻制得聚氨酯透明隔熱玻璃涂料；（4）涂膜的制備，先用5%NaOH溶液，10%HCl溶液分別對平板玻璃片和載玻片進行擦洗，清水洗凈、烘干備用，利用ZBQ四面濕膜制備器的不同厚度面，將隔熱涂料分別涂布于平板玻璃片和載玻片，室溫下晾干，置于電熱鼓風恒溫干燥箱中40 ℃下固化5 min左右，制得厚度75 μm的涂膜試樣。
本發明的納米ATO與TiO2漿料通過硅烷偶聯劑KH-570改性，再輔以分散劑分散，經過高速剪切分散和超聲分散后，與聚氨酯復合制得了分散穩定的復合透明涂料；該涂料不僅具有良好的成膜性能，在保證良好的可見光透過率前提下，涂膜經紅外燈照射60 s后，與空白玻璃對比，涂膜隔熱溫差達3.60 ℃ 。本發明綠色環保，兼顧隔熱、透明和美觀性能，將有很高的應用價值和廣泛的應用空間。
具體實施方式
為了便于理解，下面結合實施例對本發明予以進一步說明。
本發明所述納米ATO/TiO2填料水性聚氨酯隔熱透明涂料按以下步驟制備：（1）8%質量分數的ATO漿料制備，室溫下置16.0 g 納米ATO粉末于錐形瓶中，加入177.5 g去離子水，磁力攪拌條件下加入4.0 g硅烷偶聯劑KH-570，0.5 g潤濕劑CA-165，2.0 g 2320螯合型分散劑，采用氨水調節pH值至7~9，以1500 r/min轉速分散120 min，再超聲分散20 min，制得200 g納米ATO漿料；（2）以相同方法制得200 g 8%質量分數的納米TiO2漿料，納米TiO2粉末平均粒徑為60nm，漿料成分：16.0 g TiO2，3.0 g KH-570，0.6 g CA-165，4.0 g 2320，176.4 g去離子水；（3）透明隔熱涂料的配制，在磁力攪拌及室溫條件下，納米TiO2和ATO漿料與PU628-2聚氨酯溶液以體積比1:3混合，其中納米TiO2與ATO漿料體積比為1:10，并依次加入潤濕劑CA-165、2320螯合型分散劑、增稠劑CA-908、成膜助劑SG-505、流平劑TB-120，用氨水調節pH值至7~9，以1000 r/min轉速分散60 min，再超聲分散20 min，滴加消泡劑消泡，分散均勻制得聚氨酯透明隔熱玻璃涂料；（4）涂膜的制備，先用5%（質量分數）NaOH溶液，10%（質量分數）HCl溶液分別對平板玻璃片和載玻片進行擦洗，清水洗凈、烘干備用，利用ZBQ四面濕膜制備器的不同厚度面，將隔熱涂料分別涂布于平板玻璃片和載玻片，室溫下晾干，置于電熱鼓風恒溫干燥箱中40 ℃下固化5 min左右，制得厚度75 μm的涂膜試樣。
1.一種納米ATO/TiO2填料水性聚氨酯隔熱透明涂料，其特征是以水性聚氨酯為成膜物質，納米氧化錫銻（ATO）和納米二氧化鈦（TiO2）為填料，通過硅烷偶聯劑改性，輔以螯合型分散劑分散，結合高速剪切分散與超聲分散制得。
2.根據權利要求1所述的納米ATO/TiO2填料水性聚氨酯隔熱透明涂料，其特征是其制備方法如下：在室溫條件及磁力攪拌下，納米TiO2漿料和ATO漿料與PU628-2聚氨酯溶液以體積比1:3混合，其中納米TiO2與ATO漿料體積比為1:10，并依次加入潤濕劑CA-165、2320螯合型分散劑、增稠劑CA-908、成膜助劑SG-505、流平劑TB-120，用氨水調節pH值至7~9，以1000 r/min轉速分散60 min，再超聲分散20 min，滴加消泡劑消泡，分散均勻制得聚氨酯透明隔熱玻璃涂料。
3.根據權利要求2所述的納米ATO/TiO2填料水性聚氨酯隔熱透明涂料，其特征在于所述ATO漿料是8%質量分數的ATO漿料，按下述方法制備，室溫下將16.0 g粒徑為5~15nm的納米ATO加入到177.5 g去離子水中，磁力攪拌條件下加入4.0 g硅烷偶聯劑KH-570，0.5 g潤濕劑CA-165，2.0 g 2320螯合型分散劑，采用氨水調節pH值至7~9，以1500 r/min轉速分散120 min，再超聲分散20 min，制得200 g納米ATO漿料
4.根據權利要求3所述的納米ATO/TiO2填料水性聚氨酯隔熱透明涂料，其特征在于所述TiO2漿料是8%質量分數的納米TiO2漿料，其制備方法與ATO漿料的制備方法相同，納米TiO2粉末平均粒徑為60nm，漿料成分：16.0 g TiO2，3.0 g KH-570，0.6 g CA-165，4.0 g 2320，176.4 g去離子水。
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此文關鍵字：納米ATO/TiO2填料水性聚氨酯隔熱透明涂料配方
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