專利名稱：一種全屏蔽紅外線和紫外線聚氨酯納米透明隔熱涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功能納米新材料，具體涉及一種全屏蔽太陽(yáng)光紅外和紫外線全波段的、以聚氨酯為成膜物、由多種納米稀土材料和金屬氧化物復(fù)合而成的透明隔熱涂料及其制備方法，尤其涉及一種可涂覆在各種玻璃、塑料、金屬及水泥表面上的透明隔熱涂料。
背景技術(shù)：
我國(guó)是能耗大國(guó)，每年消耗的能源相當(dāng)于15億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中30%左右為建筑消耗，未采用節(jié)能技術(shù)的建筑玻璃，夏天的時(shí)候，太陽(yáng)的熱能可以直接在從窗戶玻璃輻射到市內(nèi)，冬天的時(shí)候，室內(nèi)的熱量又會(huì)以紅外線的方式輻射到室外，所有要維持夏天及冬天室內(nèi)的舒適溫度，需要通過(guò)空調(diào)或取暖裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，必然要消耗大量的能源。我國(guó)建筑物單位面積能耗是西方發(fā)達(dá)國(guó)家的3倍以上，而玻璃窗能量損耗占整個(gè)建筑物能耗的50%左右，即每年通過(guò)玻璃窗損耗的能量約2. 25億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，相當(dāng)于21個(gè)三峽電站年發(fā)電量。同 時(shí)隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活水平的提高，空調(diào)、取暖裝機(jī)量不斷增加，建筑能耗的比例正不斷上升。而高性能的選擇性屏蔽材料可以使玻璃對(duì)光譜具有選擇性透過(guò)功能，在能透過(guò)大部分可見(jiàn)光而不影響采光的前提下，又能阻擋紅外光、遠(yuǎn)紅外光、紫外光，阻斷熱輻射，從而降低空調(diào)或取暖裝置的能耗，達(dá)到節(jié)能的目的。太陽(yáng)到達(dá)地面的輻射波段范圍大約為200nm 2500nm，其中200nm 400nm為紫外線，400nm 800nm為可見(jiàn)光，800nm 2500nm為近紅外線，而近紅外又可分為短波近紅外(800nm I IOOnm)和長(zhǎng)波近紅外(IlOOnm 2500nm)，人眼只對(duì)可見(jiàn)光有直接感知，所以要達(dá)到節(jié)能的目的，就需要盡可能的屏蔽紅外線和紫外線屏，只可讓可見(jiàn)光透過(guò)。多種納米稀土材料由于其特殊結(jié)構(gòu)，具有較高的禁帶寬和導(dǎo)電性能，因而具有一系列獨(dú)特的光電性能，不同的納米稀土材料在可見(jiàn)光區(qū)具有較高的透過(guò)率，但不同的納米稀土材料對(duì)不同波段的紅外線具有不同的反射率，同時(shí)又能吸收紫外線，是優(yōu)良的光譜選擇性材料?，F(xiàn)有的透明隔熱技術(shù)多采用ITO、ATO作為屏蔽材料，但是這兩種材料只能對(duì)長(zhǎng)波近紅外有屏蔽作用，對(duì)短波近紅外及紫外線沒(méi)有明顯的阻隔，所以節(jié)能效果有限。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服以上缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種全新的由納米稀土、金屬氧化物組成的透明隔熱復(fù)配納米材料體系制備而成的透明隔熱涂料，經(jīng)復(fù)配后的納米材料，其對(duì)太陽(yáng)輻射的全部近紅外線及紫外線均有很好屏蔽效果，從而大大提升了節(jié)能效果。本發(fā)明所選用的納米材料中，納米氧化錫銻在1300nm 2500nm (長(zhǎng)波近紅外線)間有較好的屏蔽作用；納米六硼化鑭在200nm 400nm (紫外線)及800nm 1300nm (短波近紅外線)有非常好的屏蔽作用，卻不會(huì)吸收太多的可見(jiàn)光；納米氧化鎢對(duì)人體有危害的、波長(zhǎng)在200nm 400nm介于紫外線和、射線間的電磁福射X射線有很好的屏蔽作用，同時(shí)氧化鎢對(duì)長(zhǎng)波、短波近紅外線均有一定屏蔽作用，可見(jiàn)光透過(guò)率高，因此，為了屏蔽所有的紫外線和近紅外線，同時(shí)又要達(dá)到高的可見(jiàn)光透過(guò)率，上述三種材料按比例復(fù)配可以很完美的達(dá)到此目的。本發(fā)明采用AT0/W03/LaB6復(fù)合納米材料為隔熱劑，能屏蔽所有的紫外線和近紅外線；采用合成聚氨酯為成膜物，涂膜的硬度、光澤度、附著力、干燥性、透明性和耐候性明顯提高，提出了一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用又具有優(yōu)異的隔熱性和良好透明性的可涂覆在各種建筑玻璃、車用玻璃、樹脂、塑料、金屬及水泥表面上的納米透明隔熱涂料。為了解決上面所述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案本發(fā)明涉及一種全屏蔽紅外線和紫外線聚氨酯納米透明隔熱涂料，以重量百分比計(jì)，其基本配方是聚氨酯樹脂40% 80%、納米ATO分散體5% 30%、納米LaB6分散體1% 10%、納米WO3分散體1% 15%、助劑0. 5% 3%和溶劑5% 20%o
其中，本發(fā)明所述的聚氨酯樹脂選用溶劑型聚氨酯樹脂，該樹脂由組分A和固化劑B組成，組分A為聚酯多元醇、聚醚多元醇或羥基丙烯酸樹脂；固化劑B為含有NCO的預(yù)聚體或含有NCO的多聚體聚合物。納米ATO分散體選用粒徑為30nm 80nm、固含量為15% 30%的納米ATO溶劑漿料。納米LaB6分散體選用粒徑為30nm 80nm、固含量為15% 30%的納米LaB6溶劑漿料。納米WO3分散體選用粒徑為30nm 80nm、固含量為15% 30%的納米WO3溶劑漿料。助劑至少包括流平劑、消泡劑、附著力促進(jìn)劑的一種或幾種的組合；其中流平劑選用聚丙烯酸酯共聚物、氟改性丙烯酸酯共聚物及聚醚改性聚硅氧烷聚合物的一種或幾種的組合；消泡劑選用非硅酮脂肪酸聚合物、改性聚丙烯酸聚合物、聚氧乙烯醚和改性聚硅氧烷；附著力促進(jìn)劑選用聚氧基硅烷和氟表面活性劑聚合物。溶劑選用醇類、酯類、酮類、烴類及醚類有機(jī)溶劑的一種或幾種的組合。本發(fā)明所述的納米ATO分散體、納米LaB6分散體、納米WO3分散體，其基本配方是納米粉體15% 30%、分散劑2% 12%、溶劑40% 70%。其中所述的分散劑為多元酸性基團(tuán)共聚物分散劑、高分子聚氨酯嵌段共聚物分散劑及含有陰離子親和基團(tuán)聚酯共聚物分散劑的一種或幾種的組合。所述的溶劑選用酯類、酮類、烴類及醚類有機(jī)溶劑的一種或幾種的組合。納米分散體制備工藝為按配方重量百分比計(jì)，依次加入溶劑、分散劑攪拌均勻，然后邊攪拌邊緩慢加入納米粉體，粉體加完后高速分散30min，開(kāi)啟納米研磨機(jī)，進(jìn)行循環(huán)研磨，研磨時(shí)間大約為13h 15h，得到中位粒徑在40nm 80nm之間、固含量為15% 30%的納米衆(zhòng)料。本發(fā)明一種全屏蔽紅外線和紫外線聚氨酯納米透明隔熱涂料制備工藝如下把制好的納米ATO分散體、納米LaB6分散體及納米WO3分散體，按配方重量比依次滴加到聚氨酯樹脂A組分中，攪拌分散15min 30min，再按配方比例加入流平劑、消泡劑、附著力促進(jìn)劑、溶劑和固化劑B，攪拌即制得一種全屏蔽紅外線和紫外線聚氨酯納米透明隔熱涂料。本發(fā)明的原理將具有能全屏蔽所有的紫外線和近紅外線的AT0/W03/LaB6復(fù)合納米材料通過(guò)一種載體涂覆在玻璃(或其它底材)表面，從而使玻璃(或其它底材)涂層具有高附著力和硬度，優(yōu)異的耐候性，又能全屏蔽紫外線和紅外線，高的可見(jiàn)光透過(guò)率和顯著的隔熱功能。本發(fā)明的實(shí)施結(jié)果參照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)本發(fā)明納米透明隔熱涂料的基本性能進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果顯示本發(fā)明涂料所形成的涂層硬度能達(dá)到5H級(jí)，附著力為0級(jí)，耐熱性、耐水性、耐候性良好。本發(fā)明采用納米AT0/W03/LaB6復(fù)合體系作為隔熱材料的隔熱涂層的紫外-可見(jiàn)光-紅外透過(guò)光譜，透光性能在可見(jiàn)光范圍內(nèi)平均透過(guò)率大于80% ;在350nm 400nm處的透過(guò)率為0%，在800nm IOOOnm處的透過(guò)率為1%，在IOOOnm 2000nm處的透過(guò)率為2%，也就是說(shuō)，涂層完全阻隔紫外線和紅外線，只有可見(jiàn)光能透過(guò)涂層，所以隔熱效果非常顯著。若與空白玻璃的隔熱性能比較，則涂有復(fù)合納米透明隔熱涂料的玻璃檢測(cè)到測(cè)試箱內(nèi)的溫度降低10°C 13°C，因此本發(fā)明的復(fù)合納米透明隔熱涂料具有附著力強(qiáng)、硬度高、透光率好、全屏蔽紫外線和紅外線及隔熱性能非常顯著的特點(diǎn)。



圖I是本發(fā)明實(shí)施例的隔熱涂料與市面上采用ATO隔熱材料的納米透明隔熱涂料 涂覆后形成的涂層的紫外-可見(jiàn)光-紅外透過(guò)光譜對(duì)比示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但是本發(fā)明不限于所給出的例子。本發(fā)明所述的納米ATO分散體制備工藝如下二甲苯35%、醋酸丁酯20%、PMA 10%、分散劑(BYK-111)3%、分散劑(Tech-6202)7%、納米ATO粉體25%。依次加入配方量的溶劑、分散劑并攪拌均勻，然后邊攪拌邊緩慢加入納米粉體，待粉體加完后高速分散30min，開(kāi)啟納米研磨機(jī)，進(jìn)行循環(huán)研磨，研磨時(shí)間大約為13h 15h,得到中位粒徑在75nm左右、固含量為25%的納米ATO分散體。本發(fā)明所述的納米LaB6分散體制備工藝如下二甲苯40%、醋酸丁酯20%、PMA10%、分散劑(BYK-Ill) 4%、分散劑(HSM-7161) 6%、納米LaB6粉體20%。依次加入配方量的溶劑、分散劑并攪拌均勻，然后邊攪拌邊緩慢加入納米粉體，待粉體加完后高速分散30min，開(kāi)啟納米研磨機(jī)，進(jìn)行循環(huán)研磨，研磨時(shí)間大約為13h 15h，得到中位粒徑在70nm左右、固含量為20%的納米LaB6分散體。本發(fā)明所述的納米WO3分散體制備工藝如下醋酸丁酯40%、PMA 32%、分散劑(BYK-111)3%、分散劑(HSM-7200)5%、納米WO3粉體20%。依次加入配方量的溶劑、分散劑并攪拌均勻，然后邊攪拌邊緩慢加入納米粉體，待粉體加完后高速分散30min，開(kāi)啟納米研磨機(jī)，進(jìn)行循環(huán)研磨，研磨時(shí)間大約為13h 15h,得到中位粒徑在75nm左右、固含量為20%的納米WO3分散體。按照表I的組分配方準(zhǔn)備材料實(shí)施。表I :三個(gè)實(shí)施例組分配方質(zhì)量份
權(quán)利要求
1.一種全屏蔽紅外線和紫外線聚氨酯納米透明隔熱涂料，其特征在于以重量百分比計(jì)，包括如下組分聚氨酯樹脂40% 80%、納米ATO分散體5% 30%、納米LaB6分散體1% 10%、納米WO3分散體1% 15%、助劑0. 5% 3%和溶劑5% 20%o
2.如權(quán)利要求I所述的一種全屏蔽納米透明隔熱涂料，其特征在于所述的聚氨酯樹脂選用溶劑型聚氨酯樹脂，該樹脂由組分A和固化劑B組成，組份A為聚酯多元醇、聚醚多元醇或羥基丙烯酸樹脂；固化劑B 為含有NCO的預(yù)聚體或含有NCO的多聚體聚合物。
3.如權(quán)利要求I所述的一種全屏蔽納米透明隔熱涂料，其特征在于所述的納米ATO分散體選用粒徑為30nm 80nm、固含量為15% 30%的納米ATO溶劑漿料。
4.如權(quán)利要求I所述的一種全屏蔽納米透明隔熱涂料，其特征在于所述的納米LaB6分散體選用粒徑為30nm 80nm、固含量為15% 30%的納米LaB6溶劑漿料。
5.如權(quán)利要求I所述的一種全屏蔽納米透明隔熱涂料，其特征在于所述的納米胃03分散體選用粒徑為30nm 80nm、固含量為15% 30%的納米WO3溶劑漿料。
6.如權(quán)利要求I所述的一種全屏蔽納米透明隔熱涂料，其特征在于所述的助劑至少包括流平劑、消泡劑及附著力促進(jìn)劑的一種或幾種的組合；其中流平劑選用聚丙烯酸酯共聚物、氟改性丙烯酸酯共聚物及聚醚改性聚硅氧烷聚合物的一種或幾種的組合；消泡劑選用非硅酮脂肪酸聚合物、改性聚丙烯酸聚合物、聚氧乙烯醚或改性聚硅氧烷；附著力促進(jìn)劑選用聚氧基硅烷或氟表面活性劑聚合物。
7.如權(quán)利要求I所述的一種全屏蔽納米透明隔熱涂料，其特征在于所述的溶劑選用酯類、酮類、烴類及醚類有機(jī)溶劑的一種或幾種的組合。
8.如權(quán)利要求1、3、4或5所述的一種全屏蔽納米透明隔熱涂料，其特征在于所述的納米ATO分散體、納米LaB6分散體、納米WO3分散體，其基本配方是納米粉體15% 30%、分散劑2% 12%、溶劑40% 70%o
9.如權(quán)利要求8所述的一種全屏蔽納米透明隔熱涂料，其特征在于所述的分散劑選用多元酸性基團(tuán)共聚物分散劑、高分子聚氨酯嵌段共聚物分散劑及含親和基團(tuán)聚酯共聚物分散劑的一種或幾種的組合。
10.如權(quán)利要求8所述的一種全屏蔽納米透明隔熱涂料，其特征在于所述的溶劑選用酯類、酮類、烴類及醚類有機(jī)溶劑的一種或幾種的組合。
11.如權(quán)利要求8所述的一種全屏蔽納米透明隔熱涂料，其特征在于納米分散體制備工藝為按配方重量百分比計(jì)，依次加入溶劑、分散劑攪拌均勻，然后邊攪拌邊緩慢加入納米粉體，粉體加完后高速分散30min，開(kāi)啟納米研磨機(jī)，進(jìn)行循環(huán)研磨，研磨時(shí)間大約為13h 15h，得到中位粒徑在40nm 80nm之間、固含量為15% 30%的納米漿料。
12.如權(quán)利要求2所述的一種全屏蔽納米透明隔熱涂料，其特征在于納米透明隔熱涂料制備工藝為按配方重量百分比計(jì)，把納米ATO分散體、納米LaB6分散體及納米W03分散體，依次滴加到聚氨酯樹脂A組分中，攪拌分散15min 30min，再按配方比例加入流平劑、消泡劑、附著力促進(jìn)劑、溶劑和固化劑B，攪拌即得到一種全屏蔽紅外線和紫外線聚氨酯納米透明隔熱涂料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種全屏蔽紅外線和紫外線聚氨酯納米透明隔熱涂料及制備方法，該涂料包括聚氨酯樹脂40%～80%、納米ATO分散體5%～30%、納米LaB6分散體1%～10%、納米WO3分散體1%～15%、助劑0.5%～3%和溶劑5%～20%。其制備方法是把納米ATO分散體、納米LaB6分散體及納米WO3分散體，按配方重量比依次滴加到聚氨酯樹脂A組分中，攪拌分散15min～30min，再按配方比例加入流平劑、消泡劑、附著力促進(jìn)劑、溶劑和固化劑B，攪拌得到一種全屏蔽納米透明隔熱涂料。該涂料適用于建筑玻璃、車用玻璃及水泥表面上隔熱，既經(jīng)濟(jì)實(shí)用，又能全屏蔽紫外線和紅外線，隔熱性能非常顯著。
文檔編號(hào)C09D175/04GK102746781SQ20121024657
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月16日
發(fā)明者許鈞強(qiáng), 趙慶文 申請(qǐng)人:惠州市彩田化工實(shí)業(yè)有限公司