專利名稱：一種水性羥基聚氨酯樹脂的玻璃隔熱涂料和制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于玻璃基材上的水性納米隔熱功能涂料。具體地說是一 種水性羥基聚氨酯樹脂的玻璃隔熱涂料和制備方法。該發(fā)明通過在聚酯多元醇 上引入親水單體，創(chuàng)造性地合成了水性羥基聚氨酯樹脂，利用該樹脂同納米漿 料、硅烷偶聯(lián)劑、功能助劑、水性固化劑復(fù)配，制備了一種高性能水性雙組分 玻璃隔熱涂料。
背景技術(shù)：
隨著溫室效應(yīng)的不斷加劇，能源、環(huán)境危機(jī)日益顯現(xiàn)，為解決建筑物、汽 車等領(lǐng)域的隔熱問題，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了大量的研究工作。目前市面上的節(jié)能玻璃 主要有熱反射玻璃、中空玻璃、納米透明隔熱玻璃。但這些產(chǎn)品存在著一些不 足可見光透過率低、隔熱效果不佳、價(jià)格過于昂貴、涂膜性能有缺陷等。
熱反射玻璃是在玻璃表面鍍上金屬或其氧化物，使其具有一定的反射效果， 從而達(dá)到隔熱的目的。金屬膜在可見光和紅外光區(qū)具有高的反射性，因此鍍金 屬膜的熱反射玻璃性能良好，但是其可見光透過率很低，且成本較高，因此不 具備市場(chǎng)推廣價(jià)值。
中空玻璃是將兩片或兩片以上的平板玻璃用鋁制空心邊框框住，中間充以 干燥空氣而制成。與普通單片玻璃相比較，中空玻璃中的空氣降低了整個(gè)玻璃 的導(dǎo)熱系數(shù)，從而起到了隔熱保溫的效果。但其對(duì)太陽(yáng)光譜不具備選擇性，因 此隔熱效果有限。
玻璃隔熱涂料是在樹脂中加入一種納米氧化物，從而達(dá)到了隔熱保溫的效果。玻璃隔熱涂料主要有以下3個(gè)功效1、高透光性，不影響玻璃的光學(xué)性能; 2、高隔熱性，能有效阻隔太陽(yáng)光能量；3、高紫外線隔絕率，能夠有效保護(hù)室 內(nèi)物品?，F(xiàn)在市面上傳統(tǒng)的玻璃隔熱涂料多為油性產(chǎn)品。采用水性樹脂制備的 隔熱涂料主要存在著以下幾點(diǎn)不足1、交聯(lián)密度不夠，膜的拉伸強(qiáng)度達(dá)不到要 求，同時(shí)耐水性不好；2、涂膜在玻璃上附著力不好，容易脫落；3、漆膜硬度 不夠；4、納米漿料在樹脂中很難穩(wěn)定。由于油性玻璃隔熱涂料不環(huán)保，而水性 玻璃隔熱涂料性能很難達(dá)到要求，從而在市場(chǎng)推廣上遇到了困難。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有玻璃隔熱涂料的缺陷，提供一種水性羥基聚氨酯 樹脂的玻璃隔熱涂料和制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的它由下述原料按重量百分比混合制成水
性羥基聚氨酯15%-76%、納米漿料20%-60%、水性助劑0. 5%-4. 0%、硅烷偶聯(lián)劑 0.50%-3.0%、水性固化劑3%-18%，其中水性羥基聚氨酯的結(jié)構(gòu)式如下
<formula>formula see original document page 6</formula>0 OL f
A段為親水型端羥基聚酯，其分子個(gè)數(shù)在1-5之間；
J段為多異氰酸酯，其分子個(gè)數(shù)在5-15之間； G段為二元醇，其分子個(gè)數(shù)在5-10之間。
其中所述的水性羥基聚氨酯的平均分子量為2000-8000。所述的納米漿料為 納米氧化銦錫溶液，納米氧化錫銻溶液，納米氧化鋁鋅溶液，納米氧化鋅鎵溶 液中的一種或兩種，納米漿料的固含量為10-50%，優(yōu)選納米氧化銦錫(ITO)溶液， 納米氧化錫銻(ATO)溶液或其混合物。所述的水性助劑為水性助劑(D)包括水性消泡劑，水性增稠劑，中和劑等。其中水性消泡劑包括以下幾種低級(jí)醇 和酯類、有機(jī)極性化合物類、礦物油類和有機(jī)硅類。優(yōu)先選用有機(jī)硅類消泡劑， 其用量為涂料總量的0. 1%-1. 5%。水性增稠劑包括以下幾種纖維素類、丙烯 酸堿溶脹類、聚氨酯締合型類。優(yōu)先選用丙烯酸堿溶脹型和聚氨酯締合型增稠 劑，或其兩者搭配使用。其用量為涂料總量的0. 4%-2. 0%。中和劑包括以下幾種 氨水、三乙胺、二甲基乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇等。優(yōu)先選用二甲基乙 醇胺和2-氨基-2-甲基-l-丙醇，或其兩者混合物。其用量為涂料總量的 0.1%-0.5%。所述的硅烷偶聯(lián)劑(E)為氨丙基三乙氧基硅垸、氨乙基氨丙基 三甲氧基硅烷、3-縮水甘油基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙基酰氧基丙基三甲氧 基硅烷、3-甘油羥丙基-3-甲基硅垸、氟化烷基三甲氧基硅烷、乙烯基芐基氨基 乙基氨基丙基三甲氧基硅垸等。優(yōu)先采用氨丙基三乙氧基硅烷或3-縮水甘油基 丙基三甲氧基硅垸。其用量為涂料總量的0. 1-3. 0%。
所述的水性固化劑(F)為基于六亞甲基二異氰酸酯的親水型脂肪族聚異氰 酸酯。其主要包括拜耳的水性固化劑Bayhydur® 3100、 Bayhydur 304、 Bayhydur 305 、 Bayhydur XP 2487/1 、 Bayhydur XP2655 。優(yōu)先選用Bayhydur 305 。 其用量為水性羥基聚氨酯羥基含量的1. 0-1. 8倍。Bayhydur為德國(guó)拜耳公司產(chǎn) 品，市場(chǎng)上可以購(gòu)買到。
本發(fā)明的制備方法包括以下步驟 (1 )、親水型端羥基聚酯的合成
在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下將二元醇，二元酸，親水性單體，溶劑二甲苯加入裝有溫 度計(jì)、冷凝管、分水器、帶有攪拌的四口反應(yīng)器中，在20(TC保溫反應(yīng)2小時(shí)后， 降溫至IO(TC左右真空脫出二甲苯，降溫至5(TC出料，即得親水型端羥基聚酯， 羥值控制在56-112m沐0H/g樹脂，分子量控制在500-2500。親水型端羥基聚酯結(jié)構(gòu)如下
<formula>formula see original document page 8</formula>
H為二元酸，其分子個(gè)數(shù)在5-20之間； G為二元醇，其分子個(gè)數(shù)在3-20之間； I為親水性單體，其分子個(gè)數(shù)在2-10之間。
本發(fā)明中所述的親水型端羥基聚酯(A)是由二元醇(G)、 二元酸(H)和 親水性單體(I)制得。二元醇(G)為二乙二醇、乙二醇、1， 2 —丙二醇、1， 6—己二醇、1， 3 — 丁二醇、辛二醇、新戊二醇、1,4-環(huán)己烷二甲醇、2 —乙基 一2 — 丁基1， 3 —丙二醇、三羥甲基丙烷單烯丙基醚等，最少含有2種二元醇。 其中，2—乙基一2 — 丁基1， 3 —丙二醇，其上乙基、丁基的空間位阻效應(yīng)可以 屏蔽酯基，提高耐水解性，新戊二醇也由于同樣的特性被經(jīng)常使用。其用量占 水性聚酯固體份的28-65%。 二元酸(H)為間苯二甲酸、對(duì)苯二甲酸、反丁 烯二酸、苯酐、四氫苯酐、丁二酸、戊二酸、二聚酸、乙二酸、六氫苯酐、富 馬酸、1，4-環(huán)己烷二甲酸和己二酸等。苯酐主要作用是用來降低成本；間苯二 甲酸等二元酸主要是用來提高耐水解性；上述的二元酸可以混合2-3種單體使 用。其用量占水性聚酯固體份的30-65%。親水性單體(I)為二羥甲基丙酸 (DMPA)、 二羥甲基丁酸(DMBA)、 二羥甲基乙酸、2-磺酸鈉-1， 4-丁二醇、2， 4-二氨基苯磺酸、間苯二甲酸-5-磺酸鈉等。優(yōu)先選用間苯二甲酸-5-磺酸鈉和二 羥甲基丙酸。其用量占水性聚酯固體份的5-20%。 (2 )、水性羥基聚氨酯的合成將親水型端羥基聚酯，小分子二元醇加入裝有攪拌器、滴液漏斗、溫度計(jì)、 冷凝管的反應(yīng)器中，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，加入溶劑N-甲基吡咯烷酮，開始滴加二異 氰酸酯，1小時(shí)滴加完畢，加入催化劑，繼續(xù)保溫反應(yīng)，在快速攪拌的狀態(tài)下滴 加去離子水，強(qiáng)力分散1小時(shí)，即得半透明狀水性羥基聚氨酯分散體。
本發(fā)明所述的水性羥基聚氨酯(B)，是利用親水型端羥基聚酯(A)、小分
子二元醇(G)、 二異氰酸酯(J)和去離子水等合成。上面所述的小分子二元醇 (G)包含以下二元醇1，4-丁二醇、1，4-環(huán)己垸二甲醇、乙二醇、1,6-己二醇、 2-乙基-2-丁基1， 3-丙二醇、 一縮二乙二醇、辛二醇、新戊二醇、1,3丙二醇等。 其中，2-乙基-2-丁基l，3-丙二醇、1，4-環(huán)己烷二甲醇等由于具有較長(zhǎng)的碳鏈， 具有很好的耐水性，因此被經(jīng)常使用，但此類二元醇價(jià)格較高。上述二元醇可 以單獨(dú)使用也可以混合使用。二異氰酸酯(J)單體包括1， 6-己二異氰酸酯、 甲苯二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、二環(huán)已基甲烷二異氰酸酯、苯二亞甲 基二異氰酸酯、甲基環(huán)己基二異氰酸酯、二苯基甲烷-4, 4-二異氰酸酯，優(yōu)先 選甲苯二異氰酸酯、1， 6-己二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯或其混合物。在 合成水性羥基聚氨酯(B)時(shí)，小分子二元醇(G)占水性聚氨酯(B)預(yù)聚體的 4%-15%; 二異氰酸酯(J)占水性聚氨酯(B)預(yù)聚體的20%-60%。 (3 )、玻璃隔熱涂料的制備 按重量百分比取水性羥基聚氨酯分散體15%-76%于容器中，緩慢加入納米漿 料20%-60%，在高速分散機(jī)中攪拌均勻，依次加入硅烷偶聯(lián)劑0. 50%-3. 0%，水 性助劑0.5%-4.0%，然后滴加水性固化劑3%-18%，分散后即得水性玻璃隔熱涂 料。
本發(fā)明首先自主合成了含有親水單體的聚酯多元醇，分子量設(shè)計(jì)在 500-2500左右，然后利用該聚酯多元醇為基料，在不外加親水單體的條件下合成了一種含有羥基的水性聚氨酯樹脂，利用該樹脂同水性固化劑復(fù)配，添加納 米漿料、硅烷偶聯(lián)劑和一些功能助劑，制備出了一種高性能的水性雙組分聚氨 酯玻璃隔熱涂料。該涂料最大的創(chuàng)新就是合成了水性羥基聚氨酯樹脂，并選用 了多種納米槳料進(jìn)行混拼，同時(shí)添加了一些特殊的硅烷偶聯(lián)劑和水性固化劑， 很大程度上提高了涂料的各項(xiàng)性能，該涂料能夠廣泛應(yīng)用于透明玻璃隔熱領(lǐng)域， 具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
本發(fā)明的玻璃隔熱涂料的更具體工藝包括
1 、親水型端羥基聚酯(A)的合成
在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，將二元醇(G)， 二元酸(H)，親水性單體(1)，溶劑二 甲苯等加入裝有溫度計(jì)、冷凝管、分水器、帶有攪拌的四口反應(yīng)器中。用電熱
套加熱至冷凝管中開始有回流，且分水器中開始有水珠時(shí)U45。C左右)，緩慢 升溫至20(TC，升溫時(shí)間為4-5小時(shí)，在20(TC保溫反應(yīng)2小時(shí)后，開始測(cè)定酸 值，當(dāng)酸值降至理論數(shù)值時(shí)，降溫至IO(TC左右真空脫出二甲苯(真空度^ 0.040kPa)，降溫至5(TC出料，即得親水型端羥基聚酯。羥值控制在 56-112mgK0H/g (樹脂)，分子量控制在500-2500左右。
2 、水性羥基聚氨酯(B)的合成
將親水型端羥基聚酯(A)，小分子二元醇(G)加入裝有攪拌器、滴液漏 斗、溫度計(jì)、冷凝管的反應(yīng)器中，在11(TC條件下，先真空抽水l小時(shí)，真空度 X).050kPa;然后降溫至70。C，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，加入溶劑NMP (N-甲基吡咯烷 酮)，開始滴加二異氰酸酯(J)， l小時(shí)滴加完畢，加入催化劑，繼續(xù)保溫反應(yīng)， 使NCO含量達(dá)到理論值；期間如果粘度過大，用丙酮調(diào)節(jié)體系粘度；降溫至40 。C，根據(jù)親水單體種類的不同，選用不同中和劑進(jìn)行中和，優(yōu)先選用三乙胺， 二乙醇胺，二甲基乙醇胺種的一種或其混合物；在快速攪拌的狀態(tài)下滴加去離子水，強(qiáng)力分散1小時(shí)，6(TC減壓脫出丙酮，即得半透明狀水性羥基聚氨酯分
散體(B)，固含量為35%。
本發(fā)明中合適的催化劑包括有機(jī)金屬化合物和有機(jī)叔胺類，有機(jī)金屬化合 物包括二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、辛酸鉛、辛酸鐵等；有機(jī)叔胺包括 N，N-二甲基環(huán)己胺、三乙胺、N，N-二甲基芐胺、三亞乙基二胺、N，N-二甲基丁 胺等。本發(fā)明中最好使用有機(jī)金屬化合物類催化劑，優(yōu)先選用二月桂酸二丁基 錫。
3 、水性雙組分玻璃隔熱涂料的制備
取上述一定量水性羥基聚氨酯分散體于容器中，緩慢加入納米漿料，用時(shí) 5-15min，高速分散機(jī)速度控制在400-1200r/min。攪拌40min，依次加入硅垸偶 聯(lián)劑，水性消泡劑，水性增稠劑，中和劑。降低分散速度至150-200r/min左右， 滴加計(jì)量好的水性固化劑，分散15min，即得水性雙組分玻璃隔熱涂料。
本發(fā)明在制備水性雙組分玻璃隔熱涂料的過程中，從分子設(shè)計(jì)的角度出發(fā)， 首先合成了親水型羥基聚酯多元醇，然后利用該聚酯多元醇創(chuàng)新地合成了水性 羥基聚氨酯，并篩選了水性固化劑對(duì)其進(jìn)行了交聯(lián)固化，拋棄了傳統(tǒng)水性玻璃 隔熱涂料制備過程中通常選用市面上常見的自交聯(lián)型水性聚氨酯樹脂，在提高 玻璃隔熱涂料性能的同時(shí)，也掌握了涂料性能的核心一樹脂的制備。我們?cè)谕?料的制備中，自主合成了決定涂膜性能的水性羥基聚氨酯樹脂，該樹脂利用聚 酯二元醇中所含有的親水性單體，在不外加親水單體的情況下，制備了性能優(yōu) 異的水性羥基聚氨酯。該玻璃隔熱涂料施工后的綜合性能、熱反射和隔熱效果 優(yōu)異，縮小了與油性玻璃隔熱涂料的差距，在環(huán)境友好社會(huì)中具有非常好的市 場(chǎng)化前景。由于我們所采用的合成原料都是一些基本的常見原料，因此方法簡(jiǎn) 單，又降低了成本，具有非常高的推廣價(jià)值。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述實(shí)施例1:
(1)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將10.600g間苯二甲酸-5-磺酸鈉，35.157g己二酸，29.274g新戊二醇，11.844g2-乙基-2-丁基1,3-丙二醇放入帶有攪拌、氮?dú)鈱?dǎo)氣管、溫度計(jì)、冷凝管及分水器的四口反應(yīng)器中，升溫到140°C，攪拌，緩慢升溫至20(TC，在20(TC保溫1小時(shí)后。開始測(cè)定酸值，當(dāng)酸值降至5mgKOH/g樹脂時(shí)，IO(TC真空脫出二甲苯，真空度^0.040Kpa，溫度為50-80°C，真空減壓干燥1-2小時(shí)，即得親水型端羥基聚酯(A)。
(2) 將20. 12g上述親水型端羥基聚酯(A) ， 5. 248gl， 4-環(huán)己垸二甲醇，2. 844g
三羥甲基丙垸加入帶有攪拌器、溫度計(jì)、氮?dú)鈱?dǎo)氣管、冷凝管的四口反應(yīng)器中，在110。C條件下，先真空抽水1小時(shí)，真空度》0.050Kpa;然后降溫至70°C，加入溶劑N-甲基吡咯烷酮5ml。通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，開始滴加12.824g異佛爾酮二異氰酸酯，1小時(shí)滴加完畢，保溫l小時(shí)；然后升溫到8(TC，加入0.07g的二月桂酸二丁基錫作為催化劑。繼續(xù)保溫反應(yīng)2小時(shí)后，開始測(cè)定NCO含量，當(dāng)NCO含量降為0時(shí)，降溫至40°C，攪拌0. 5小時(shí)后，用丙酮調(diào)節(jié)體系粘度在快速攪拌的狀態(tài)下滴加72.640g去離子水、繼續(xù)分散1.5小時(shí)，6(TC減壓脫出丙酮，即得半透明狀水性羥基聚氨酯分散體(B)，其固含量為35%， OH含量為2. 50%(樹脂)。
(3) 取上述水性聚氨酯大單體60.000g于容器中，在高速分散的情況下緩慢滴加固含量為50%的納米氧化錫銻(ATO)溶液30.000g，充分分散40min。依次加入硅烷偶聯(lián)劑(道康寧Z-6121)0. 600g，水性消泡劑(海明斯DAPR0-DF7015)0. 250g，水性增稠劑(De函eo WT-113) 0. 300g和(DeuRheo WT-201) 0. 400g，中和劑(二甲基乙醇胺)0. 250g。加入水性固化劑(Bayhydur 305， NC0二16. 2%) 12.010g，分散15min，即為水性玻璃隔熱涂料。(注DeuRheo為德謙化學(xué)上海
有限公司:
<formula>formula see original document page 13</formula>
(4)產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo): 外觀 固含量
納米氧化物含量 實(shí)干時(shí)間
PH值
擺桿硬度 耐水性(168h)
附著力
可見光透過率 紅外光阻隔率
帶藍(lán)光半透明狀 48.1% 15.0% 6-8h 9.0-9.5
0.736
無異常
l級(jí)
94.6%
95,2%
紫外光阻隔率 91.5% (用帶積分球的紫夕卜-可見-紅外分光光度計(jì)依據(jù)GB/T 2680-1994進(jìn)行檢測(cè)) 實(shí)施例2:
(l)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將12.630g間苯二甲酸-5-磺酸鈉，48. 147g間苯二甲 酸，29. 247g 1， 4-丁二醇，11. 634g己二醇放入帶有攪拌、溫度計(jì)、氮?dú)鈱?dǎo)氣 管、冷凝管及分水器的四口反應(yīng)器中，升溫到14(TC，攪拌，緩慢升溫至200。C， 在20(TC保溫1小時(shí)后。開始測(cè)定酸值，當(dāng)酸值降至5mgKOH/g樹脂時(shí)，IO(TC 真空脫出二甲苯，真空度》0. 040Kpa，溫度為50-80°C，真空減壓干燥1_2小時(shí)， 即得親水型端羥基聚酯(A)。將21. 150g上述親水型端羥基聚酯(A)， 8.247g2—乙基一2 — 丁基1，3 —丙二醇，3.244g三羥甲基丙烷加入帶有攪拌器、溫度計(jì)、氮?dú)鈱?dǎo)氣管、冷凝管的四口反應(yīng)器中，在ll(TC條件下，先真空抽水1小時(shí)，真空度)O. 050Kpa;然后降溫至7(TC，加入溶劑N-甲基吡咯烷酮5ml。通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，開始滴加12. 934g六亞甲基二異氰酸酯，1小時(shí)滴加完畢，保溫1小時(shí)；然后升溫到80°C，加入0.05g的二月桂酸二丁基錫作為催化劑。繼續(xù)保溫反應(yīng)2小時(shí)后，開始測(cè)定NC0含量，當(dāng)NCO含量降為0時(shí)，降溫至40。C，攪拌O. 5小時(shí)后，用丙酮調(diào)節(jié)體系粘度在快速攪拌的狀態(tài)下滴加84. 614g去離子水、繼續(xù)分散1.5小時(shí)，6(TC減壓脫出丙酮，即得半透明狀水性羥基聚氨酯分散體(B)，其固含量為35%， 0H含量為2. 39% (樹脂)。
(3)取上述水性聚氨酯大單體50.000g于容器中，在高速分散的情況下緩慢滴加固含量為3(m的納米氧化銦錫(IT0)溶液45.000g，充分分散40min。依次加入硅垸偶聯(lián)劑(道康寧Z-6032) 1.200g，水性消泡劑(海明斯DAPR0-DF7010)0. 300g，水性增稠劑(DeuRheo WT-120) 0. 250g和(De函eo WT-204) 0. 300g，中和劑(氨水)0.270g。加入水性固化劑(Bayhydur 305， NC0=16. 2%) ll眉g，分散15min，即為水性玻璃隔熱涂料。
(4)產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo):
外觀
固含量
納米氧化物含量
實(shí)干時(shí)間
PH值
擺桿硬度
帶藍(lán)光半透明狀
41.0%
13.5%
6-8h9.0-9.5
0.758耐水性(168h) 無異常
附著力 1級(jí)
可見光透過率 93.8%
紅外光阻隔率 94.3%
紫外光阻隔率 93.2% 實(shí)施例3:
(1)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將13.250g 二羥甲基丙酸，28. 157g間苯二甲酸， 29. 247g己二酸，25. 634g己二醇，24. 300gl, 4環(huán)己烷二甲醇放入帶有攪拌、溫 度計(jì)、氮?dú)鈱?dǎo)氣管、冷凝管及分水器的四口反應(yīng)器中，升溫到14(TC，攪拌，緩 慢升溫至19(TC，在19(TC保溫1小時(shí)后。開始測(cè)定酸值，當(dāng)酸值降至46mgKOH/g 樹脂時(shí)，在10(TC左右真空脫出二甲苯，反應(yīng)完成后，真空減壓干燥1-2小時(shí)， 真空度》0.040Kpa，溫度為50-8(TC，即得親水型端羥基聚酯(A)。
(2) 將28. 356g上述親水型端羥基聚酯(A) ，4. 258gl， 4環(huán)己垸二甲醇，3. 944g 三羥甲基丙垸加入帶有攪拌器，溫度計(jì)，氮?dú)鈱?dǎo)氣管，冷凝管的四口反應(yīng)器中， 在ll(TC條件下，先真空抽水1小時(shí)，真空度》0.050Kpa;然后降溫至6(TC， 加入溶劑N-甲基吡咯垸酮10ml。通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，開始滴加16.843g異佛爾酮二 異氰酸酯，滴加完畢后保溫l小時(shí)；然后升溫到8(TC，加入0.06g的二月桂酸 二丁基錫。繼續(xù)保溫反應(yīng)2小時(shí)后，開始測(cè)定NCO含量，當(dāng)NCO含量降為O時(shí)； 降溫至6(TC，加入2.348g的中和劑三乙胺；攪拌0.5小時(shí)后，用丙酮調(diào)節(jié)體系 粘度；降溫至4(TC，在快速攪拌的狀態(tài)下滴加94.519g去離子水，繼續(xù)分散0. 5 小時(shí)，6crc減壓脫出丙酮，即得半透明狀不飽和水性聚氨酯分散體(B)其固含 量為35%， OH含量為1. 64% (樹脂)。
(3) 取上述水性聚氨酯大單體55.000g于容器中，在高速分散的情況下緩慢滴加固含量為50%的納米氧化錫銻(AT0)溶液20.000g和50%的納米氧化銦錫(ITO)溶液20.000g，充分分散40min。依次加入硅垸偶聯(lián)劑(道康寧Z-6040)0. 800g，水性消泡劑(DeuRheoW-098) 0. 150g，水性增稠劑(DeuRheo WT-116)0. 200g禾口 (Rohm&HassRM-8W) 0. 350g，中和劑(二甲基乙醇胺)0. 280g。加入水性固化劑(Bayhydur XP2487/1， NCO:20. 6%) 5. 679g，分散20min，即為水性玻璃隔熱涂料。(注Rohm&Hass為美國(guó)羅門哈斯產(chǎn)品。)
(4)產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo):外觀固含量
納米氧化物含量
實(shí)干時(shí)間
PH值
擺桿硬度
耐水性(168h)
附著力
可見光透過率紅外光阻隔率紫外光阻隔率
帶藍(lán)光半透明狀45.7%20.0%
6畫8h9.0-9.5
0.708
無異常
1級(jí)
96.2%
96.7%
93.8%
實(shí)施例4:
(1)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將14. 340g 二羥甲基丁酸，35. 627g苯酐，31. 247g對(duì)苯二甲酸，21. 928g己二醇，20. 900g新戊二醇放入帶有攪拌、溫度計(jì)、氮?dú)鈱?dǎo)氣管、冷凝管及分水器的四口反應(yīng)器中，升溫到140°C，攪拌，緩慢升溫至19(TC。在19(TC保溫1小時(shí)后。開始測(cè)定酸值，當(dāng)酸值降至44mgKOH/g樹脂時(shí)，在10(TC左右真空脫出二甲苯，反應(yīng)完成后，真空減壓干燥1-2小時(shí)，真空
度X).040Kpa，溫度為50-80°C，即得親水型端羥基聚酯(A)。
(2) 將27. 590g上述親水型端羥基聚酯(A)， 6.265g己二醇，4. 825g三羥
甲基丙烷加入帶有攪拌器，溫度計(jì)，氮?dú)鈱?dǎo)氣管，冷凝管的四口反應(yīng)器中，在 ll(TC條件下，先真空抽水l小時(shí)，真空度X).050Kpa;然后降溫至6(TC，加入 溶劑N-甲基吡咯垸酮10ml。通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，開始滴加15.984g六亞甲基二異氰 酸酯，1小時(shí)滴加完畢，保溫1小時(shí)；然后升溫到8(TC，加入0.06g的辛酸亞 錫，繼續(xù)保溫反應(yīng)2小時(shí)后，開始測(cè)定NCO含量，當(dāng)NCO含量降為O時(shí)；降溫至 6(TC，加入2.294g的中和劑二乙醇胺；攪拌0.5小時(shí)后，用丙酮調(diào)節(jié)體系粘度； 降溫至4(TC，在快速攪拌的狀態(tài)下滴加94.983g去離子水，繼續(xù)分散0.5小時(shí)， 6(TC減壓脫出丙酮，即得半透明狀不飽和水性聚氨酯分散體(B)，其固含量為 35%, 0H含量為2. 46% (樹脂)。
(3) 取上述水性聚氨酯大單體65.000g于容器中，在高速分散的情況下緩 慢滴加固含量為5(m的納米氧化鋁鋅(AZ0)溶液28.000g，充分分散40min。依次 加入硅烷偶聯(lián)劑(道康寧Z-6121) 0. 750g，水性消泡劑(DeuRheo W-090) 0. 360g， 水性增稠劑(Rohm&Hass TT-615) 0. 240g和(DeuRheo WT-204) 0. 400g，中和 齊U(2-氨基-2-甲基-l-丙醇)O. 150g。加入水性固化劑(Bayhydur 304， NC0二18. 0%) 9.218g，分散20rain，即為水性玻璃隔熱涂料。
(4)產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)
外觀 帶藍(lán)光半透明狀 固含量 48.1%
納米氧化物含量 13.5% 實(shí)干時(shí)間 6-8hPH值 9.0-9.5
擺桿硬度 0.713
耐水性(168h) 無異常
附著力 1級(jí)
可見光透過率 93.6%
紅外光阻隔率 94.3%
紫外光阻隔率 93.1%實(shí)施例5
按重量百分比將實(shí)施例3的水性聚氨酯大單體15g于容器中，在高速分散的情況下緩慢滴加固含量為50%的納米氧化錫銻(AT0)溶液30g和50°/。的納米氧化銦錫(ITO)溶液30g，充分分散40min。依次加入硅烷偶聯(lián)劑(道康寧Z-6121)3g，水性消泡劑(DeuRheo W-090) lg，水性增稠劑(Rohm&Hass TT-615) lg和(DeuRheo WT-204) lg，中和劑(2-氨基-2-甲基-l-丙醇)lg。加入水性固化劑(Bayhydur 304， NC0二18. 0%) 18g，分散20min，即為水性玻璃隔熱涂料。
實(shí)施例6
按重量百分比將實(shí)施例4的水性聚氨酯大單體50g于容器中，在高速分散的情況下緩慢滴加固含量為50%的納米氧化鋁鋅(AZ0)溶液40g，充分分散40min。依次加入硅烷偶聯(lián)劑(道康寧Z-6121) 3g，水性消泡劑(DeuRheo W-090) lg，水性增稠劑(Rohm&Hass TT-615) lg和(DeuRheo WT-204) lg，中和劑(2-氨基-2-甲基-1-丙醇)lg。加入水性固化劑(Bayhydur 304， NC0=18. 0%) 3g，分散20min，即為水性玻璃隔熱涂料。
實(shí)施例7
按重量百分比將實(shí)施例2的水性聚氨酯大單體76g于容器中，在高速分散的情況下緩慢滴加固含量為50%的納米氧化銦錫溶液20g，充分分散40min。依 次加入硅烷偶聯(lián)劑(道康寧Z-6121) 0.5g，水性消泡劑(DeuRheoW-090) 0. 2g， 水性增稠劑(Rohm&Hass TT-615) 0. 2g，中和劑(2-氨基-2-甲基-l-丙醇)0, lg。 加入水性固化劑(Bayhydur 304，NC0=18. 0%) 3g，分散20min，即為水性玻璃隔 熱涂料。
權(quán)利要求
1、一種水性羥基聚氨酯樹脂的玻璃隔熱涂料，它由下述原料按重量百分比混合制成水性羥基聚氨酯15％-76％、納米漿料20％-60％、水性助劑0.5％-4.0％、硅烷偶聯(lián)劑0.50％-3.0％、水性固化劑3％-18％，其中水性羥基聚氨酯的結(jié)構(gòu)式如下A段為親水型端羥基聚酯，其分子個(gè)數(shù)在1-5之間；J段為多異氰酸酯，其分子個(gè)數(shù)在5-15之間；G段為二元醇，其分子個(gè)數(shù)在5-10之間。
2 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水性羥基聚氨酯樹脂的玻璃隔熱涂料，其 中所述的水性羥基聚氨酯的平均分子量為2000-8000。
3 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水性羥基聚氨酯樹脂的玻璃隔熱涂料，其 中所述的納米漿料為納米氧化銦錫溶液，納米氧化錫銻溶液，納米氧化鋁鋅溶 液，納米氧化鋅鎵溶液中的一種或兩種，納米漿料的固含量為10-50%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水性羥基聚氨酯樹脂的玻璃隔熱涂料，其中 所述的水性助劑為水性消泡劑、水性增稠劑或中和劑。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種水性羥基聚氨酯樹脂的玻璃隔熱涂料，其中 所述的其中水性消泡劑為有機(jī)硅類消泡劑，其用量為涂料總量的O. 1%-1.5%;水 性增稠劑為丙烯酸堿溶脹型、聚氨酯締合型增稠劑或其混合物，其用量為涂料 總量的0. 4%-2. 0%;中和劑為二甲基乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇或其混合物， 其用量為涂料總量的0. 1%—0. 5%。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水性羥基聚氨酯樹脂的玻璃隔熱涂料，其中 所述的氨丙基三乙氧基硅或3-縮水甘油基丙基三甲氧基硅垸，其用量為涂料總量的0. 1-3. 0%。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種水性羥基聚氨酯樹脂的玻璃隔熱涂料，其中 所述的水性固化劑為Bayhydur® 3100、Bayhydur 304、Bayhydur 305、Bayhydur XP 2487/1、 Bayhydur XP2655，其用量為水性羥基聚氨酯羥基含量的1. 0-1. 8倍。
8、 一種水性羥基聚氨酯樹脂的玻璃隔熱涂料的制備方法，它包括以下步驟(1 )、親水型端羥基聚酯的合成在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下將二元醇，二元酸，親水性單體，溶劑二甲苯加入裝有溫度計(jì)、冷凝管、分水器、帶有攪拌的四口反應(yīng)器中，在200。C保溫反應(yīng)2小時(shí)后， 降溫至10(TC左右真空脫出二甲苯，降溫至5(TC出料，即得親水型端羥基聚酯， 羥值控制在56-112mgK0H/g樹脂，分子量控制在500-2500。 (2 )、水性羥基聚氨酯的合成將親水型端羥基聚酯，小分子二元醇加入裝有攪拌器、滴液漏斗、溫度計(jì)、 冷凝管的反應(yīng)器中，通入氮?dú)獗Ｗo(hù)，加入溶劑N-甲基吡咯烷酮，開始滴加二異 氰酸酯，l小時(shí)滴加完畢，加入催化劑，繼續(xù)保溫反應(yīng)，在快速攪拌的狀態(tài)下滴 加去離子水，強(qiáng)力分散l小時(shí)，即得半透明狀水性羥基聚氨酯分散體。 (3 )、玻璃隔熱涂料的制備按重量百分比取水性羥基聚氨酯分散體15%-76%于容器中，緩慢加入納米漿 料20%-60%，在高速分散機(jī)中攪拌均勻，依次加入硅垸偶聯(lián)劑0. 50%-3. 0%，水 性助劑0. 5%-4. 0%，然后滴加水性固化劑3%-18%，分散后即得水性玻璃隔熱涂
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種水性羥基聚氨酯樹脂的玻璃隔熱涂料的制備 方法，其中親水性單體為二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸、二羥甲基乙酸、2-磺酸鈉-1， 4-丁二醇、2， 4-二氨基苯磺酸或間苯二甲酸-5-磺酸鈉。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種水性羥基聚氨酯樹脂的玻璃隔熱涂料的制 備方法，其中所述的催化劑為二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、辛酸鉛、辛酸鐵、 N,N-二甲基環(huán)己胺、三乙胺、N，N-二甲基芐胺、三亞乙基二胺或N，N-二甲基丁 胺。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水性羥基聚氨酯樹脂的玻璃隔熱涂料和制備方法。它由下述原料按重量百分比混合制成水性羥基聚氨酯15％-76％、納米漿料20％-60％、水性助劑0.5％-4.0％、硅烷偶聯(lián)劑0.50％-3.0％、水性固化劑3％-18％，其中水性羥基聚氨酯的結(jié)構(gòu)式如上，A段為親水型端羥基聚酯，其分子個(gè)數(shù)在1-5之間；J段為多異氰酸酯，其分子個(gè)數(shù)在5-15之間；G段為二元醇，其分子個(gè)數(shù)在5-10之間。本發(fā)明具有高透光性、高隔熱性，同時(shí)耐水性好，涂膜在玻璃上附著力強(qiáng)，不容易脫落。
文檔編號(hào)C09D175/06GK101633816SQ200910063778
公開日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2009年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月31日
發(fā)明者笠 廖, 風(fēng) 文, 王蘭玲, 俊 陳 申請(qǐng)人:武漢力諾化學(xué)集團(tuán)有限公司