专利名称：一种透明隔热涂敷材料及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明属于化工、涂料技术领域，具体涉及一种透明隔热涂敷材料及其制备方法和应用。
背景技术：
为了减少太阳能的辐射，达到节能的目的，人们采用各种方式以改变玻璃的透光性能。 汽车玻璃贴膜能阻隔阳光辐射，降低车内各表面和车内空气的温度，改善架乘人员的乘车环 境，同时可以降低汽车的油耗，同样些建筑节能玻璃通过镀金属膜(铝、银等)也达到阻 隔阳光辐射，降低空调能耗的目的。
近年，人们发现一些金属氧化物具有很好的光学阻隔性，如氧化锑锡(ATO)对波长 1400-2500nm的近红外光具有很好的阻隔性，氧化铟锡(ITO)对波长1100-2500nm的近红外 光具有很好的阻隔性，经过特殊加工的氧化铟锡能阻隔900-2500nm的近红外光(USP 5518810)。因此，对于氧化锑锡或氧化铟锡，太阳光谱中阻隔效率最好的波段在1300-2500nm。 部分硼化物(EP 1008564， USP 6620872， USP 6911654)如六硼化镧(LaB6)能阻隔近红外 光(800-1800nm)，用于制备隔热聚酯膜。目前，采用六硼化镧制备透明隔热涂敷材料的专利 文献报道很少。国内一些关于透明隔热涂敷材料的专利未涉及在涂敷材料中加入六硼化镧的 牛i术，如CN1563231， CN1232599, CN101265031。
由于纳米颗粒具有很高的比表面积和表面自由能，处于热力学不稳定状态，纳米颗粒之 间极易凝聚成团，不易均匀分散。现有技术制备的纳米浆料容易存在平均粒径大、易反粗、 可见光区透明度差、贮存时容易聚集和沉淀等弊病，隔热效果不理想。
发明内容
本发明的目的是提出一种透明隔热涂敷材料，该涂敷材料体系中含有一定量的具有阻隔 太阳光中红外线的纳米粉体，使该涂层不仅透明，而且能够减少太阳光能的透过，具有很好 的节能效果。
本发明的另一个目的是提出这种透明隔热涂敷材料的制备方法。 本发明还有一个目的是提出这种透明隔热涂敷材料的应用。
本发明所提出的透明隔热涂敷材料，其组成及重量百分比如下纳米浆料 10-80%;
成膜物质 20-90%;
助剂 0-10%;
溶剂 0-50%。 本发明所述的透明隔热涂敷材料中使用的纳米浆料，是在纳米粉体中加入一种或几种分 散剂、分散介质、分散助剂，再进行超声分散预处理和研磨，研磨后纳米粉体在纳米浆料中 的浓度在8 60wt。/。，平均粒径为10-200nm，优选10-100nm，其组成及重量百分比如下
纳米私M本 8-60%;
分散剂 2-10%;
溶剂 30-90%;
分散助剂 0-20%。 本发明所述的纳米粉体是指在太阳光的红外光区较低透过率的功能材料，为六硼化镧 (LaB6) /氧化铟锡(ITO)或六硼化镧(LaB6) Z氧化锑锡(ATO)。 ATO或ITO在可见光区透 过率比较高，但LaB6对可见光阻隔率比较高。为了使涂敷材料成膜后有合适的可见光透过率， ATO/LaB6或ITO/LaB6的重量比在8-80，优选重量比10-60，保证涂层既有良好的可见光透过 率，同时具有高的红外阻隔率。可添加其它隔热或防紫外粉体，如二氧化钛、氧化锌、氧化 铁、二氧化硅、氧化铈。根据涂敷材料体系配方设计，这些粉体先分散在溶剂中，添加适量 的分散剂、分散助剂，通过超声分散预处理和研磨，制成稳定的纳米级分散的纳米浆料，纳 米浆料粒径分布在10-200nm，平均粒径为50-150nm，可在室温下稳定放置6个爿以上。这 些浆料可以直接添加到已经制备好的清漆中，并能在清漆中形成稳定的分散，纳米浆料用量 为隔热涂敷材料总重量的10-80wt%。
本发明所述纳米浆料中，分散剂为涂料制备中常用的分散剂、超分散剂，具有电荷排斥 稳定和空间位阻稳定双重作用，如改性聚丙烯酸酯、改性聚酯类分散剂、脂肪胺类分散剂， 根据所选用的树脂体系，可以是水性分散剂，也可以是溶剂性分散剂，分散剂用量为纳米浆 料总重量的2-10wt%。
本发明所述纳米浆料中，溶剂根据所选用的树脂体系进行选择，可以是水，也可以是有 机溶剂，如醇类溶剂、醇醚类溶剂、烃类溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂的一种或几种，如乙醇、 丁醇、丙二醇、二甲苯、醋酸丁酉旨、丙酮、甲基戊己酮，溶剂用量为纳米浆料总重量的30-90wt。/。。
本发明所述纳米浆料中，分散助剂为涂料中常用除分散剂外的助剂，如润湿剂、流平剂、 偶联剂、防沉降剂等，根据所选用的树脂体系，可以是水性分散助剂，也可以是溶剂性分散助剂，分散助剂用量为纳米浆料总重量的0-20wt%。
本发明所述的成膜物质是聚丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、氨基树脂、聚酯、有 机硅树脂、无机硅酸盐等，以及它们的水性分散液或乳液。对于溶剂型树脂如聚丙烯酸树脂、 聚氨酯树脂、醇酸树脂、氨基树脂、聚酯、有机硅树脂，可以添加合适溶剂、流平剂、消泡 剂、附着力促进剂等助剂调配成单组分或双组分透明清漆，优选耐候性好的树脂如有机硅树 脂。对于上述树脂的水分散液或乳液，可以添加成膜助剂、增稠剂、流平剂、基材润湿剂、 消泡剂、附着力促进剂、水等调配成单组分或双组分清漆，成膜物质用量为隔热涂敷材料总 重量的20-90wt%。
本发明所述的助剂为涂料制备中常用助剂，如分散剂、润湿剂、流平剂、增稠剂等，根 据所选用的树脂体系，可以是水性助剂，也可以是溶剂性助剂，助剂用量为隔热涂敷材料总 重量的0-10wt%。
本发明所述的溶剂根据所选用的树脂体系进行选择，可以是水，也可以是有机溶剂，如 醇类溶剂、醇醚类溶剂、烃类溶剂、酯类溶剂、酮类溶剂的一种或几种，如乙醇、丁醇、丙 二醇、二甲苯、醋酸丁酯、丙酮、甲基戊己酮，溶剂用量为隔热涂敷材料总重量的0-50wt15/。。
本发明所提出的该透明隔热涂敷材料的制备方法，其步骤为 ,第一步，配制纳米浆料。按重量百分比将纳米浆料各组分包括含六硼化镧(LaB6) /氧化 铟锡(ITO)或六硼化镧(LaBe) /氧化锑锡(ATO)的纳米粉体、分散剂、溶剂和分散助剂混 合，将混合物通过超声分散预处理后再进行研磨，制得所述纳米浆料，纳米浆料粒径分布在 10-200nm,平均粒径为50-150nm，可在室温下稳定放置6个月以上。
第二步，配制透明隔热涂敷材料。按重量百分比将上述制得的纳米浆料与成膜物质、助 剂、溶剂充分混合制得所述透明隔热涂敷材料。其中，隔热效果可根据对可见光透过率、太 阳能透射比的要求，调整纳米浆料中粉体的种类和用量，以及浆料的用量来达到所需要求。
本发明所述的透明隔热涂敷材料，所选用成膜物质在0-200'C干燥成膜，可加入固化剂。
本发明所述的透明隔热涂敷材料，可直接涂覆在玻璃、聚碳酸酯、有机玻璃、聚丙烯、
聚酯等透明基材上，对这些材料表面具有很好的附着力。
'本发明所述的透明隔热涂敷材料，可通过刮涂、淋涂、喷涂等施工工艺直接涂在材料表
面，使其具有很好的红外阻隔性能。 本发明所用分析表征仪器如下
粒径分布测试由美国Beckman公司Coulter N4 Plus的激光粒径测试仪测定； 涂膜透明性和紫外吸收特性由日本日立U-3010 Spectrophotometer紫外可见光分光光度
6计测定；
透射电子显微镜(TEM):采用JEM-1200EX透射电镜，日本Japan Electron公司。 涂膜的透明性和紫外-近红外吸收特性采用Varian Cary500紫外-可见-近红外分光光度
计(Vis-NIR)测试，波长从200-2500nm，将涂膜制备在载玻片上，并将载玻片置于原位加
热装置匕原位加热装置为自制，控温精度士o.rc。
采用本发明方法制备的透明隔热涂敷材料与其他商品化的同类涂敷材料相比，具有以下 优点
1. 本发明将氧化锑锡或氧化铟锡和六硼化镧一起加入涂敷材料中，可以提高涂层在太阳 光近红外光区的阻隔效果(800-2500醒)。太阳光屮的红外光区在800-1100nm波段范围所占 的能量比较高，对该波段的有效屏蔽，可以大大降低太阳能透射比，达到很好的降低太阳辐 射的效果。
2. 本发明提供了一种可直接涂在玻璃、聚碳酸酯、有机玻璃、聚酯等透明基材上的涂敷 材料，对这些材料表面具有很好的附着力，可通过刮涂、淋涂、喷涂等施工工艺直接涂在材 料表面，使其具有很好的红外阻隔性能。
图1为隔热纳米浆料的TEM图片(1000000倍)，隔热纳米粉体分散性好。 图2为隔热纳米浆料的粒径分布图。从图中可以看出，隔热纳米浆料的平均粒径为77nm， 分散系数P. 1=0.777。
图3为透明隔热涂膜采用ATO及ATO/LaB6的可见-近红外透射光谱，其中ATO/LaB6在 1000nm左右近红外区域膜的透过率仅为33%,具有优异的红外屏蔽作用。
具体实施例方式
下面通过一些实施例来具体说明，但并不是对本发明的限制。
实施例1:
水性隔热纳米桨料的制备
氧化锑锡 10 六硼化镧 1
润湿分散剂 (Disperbyk-190) 0.8 超分散剂(Hyperdisper-5410) 2.0水 87
将润湿分散剂和超分散剂先加入到水中，搅拌均匀后，在中速搅拌下加入上述粉体，待 这些粉体在水中混合均匀后，超声分散1小时，在砂磨机中砂磨36小时，得到平均粒径80nm 左右的浆料。 实施例2:
醇溶性隔热纳米浆料的制备
氧化锑锡30
六硼化镧2
润湿分散剂ByK 160 (丙烯酸酯)1.5
超分散剂(Hyperdisper-5410)聚酯)1.5
乙醇63
流平剂2
消泡剂0.3
将润湿分散剂ByK 160和超分散剂(Hyperdisper-5410)先加入到乙醇中，搅拌均匀后，在 中速搅拌下加入上述粉体，待这些粉体在水中混合均匀后，超声分散3小时，在砂磨机中砂 磨50小时，加入流平剂、消泡剂，得到平均粒径100nm左右的浆料。 实施例3:
溶剂性隔热纳米浆料的制备
氧化铟锡(ITO) 59 六硼化镧 1 润湿分散剂 (Disperbyk-161) 6 - 超分散剂(BSK 32800SH) 2.0
二甲苯 32 将润湿分散剂和超分散剂先加入到二甲苯中，搅拌均匀后，在中速搅拌下加入上述粉体， 待这些粉体在水中混合均匀后，超声分散0.5小时，在砂磨机中砂磨28小时，得到平均粒径 180nm左右的浆料。 实施例4:
水性透明隔热涂敷材料的制备
水性丙烯酸/聚氨酯分散液 80 —丙二醇单甲醚 6水 11
消泡剂 (BYK-019) 0.9
增稠剂(RM-8W) 1.5
润湿剂 (H-140) 0.6
将上述材料按配方用量添加，用分散机搅拌均匀，得到一定粘度的清漆。 将上述水性清漆和实施例1水性隔热纳米浆料按100 : 20的比例混合，涂在玻璃基材上， 漆膜厚度15微米，可得到可见光透过率75%、太阳能透射比43%的透明隔热涂层。 实施例5:
醇溶性透明隔热涂敷材料的制备
有机硅树脂(固含40%) 50 实施例2隔热纳米浆料 38 乙醇 11 将上述醇溶性清漆和实施例2醇溶性隔热纳米浆料按100 : 30的比例混合，涂在玻璃基 材上，可常温干燥或在8(TC 12(TC下烘30分钟，硬度达3H以上，漆膜厚度15微米，可见 光透过率60%、太阳能透射比35%的透明隔热涂层。 实施例6:
溶剂性透明隔热涂敷材料的制备
环氧树脂 50
实施例3隔热纳米浆料 8
二甲苯 41
流平剂(BYK-302) 0.5
消泡剂(BYK-071 ) 0.5
将上述组分混合均匀，施工时加入胺类固化剂，可按活泼氢胺=1:1配漆，喷涂于透明 聚碳酸酯基材上，硬度达2H以上，漆膜厚度15微米，可得到可见光透过率67%、太阳能透 射比40%的透明隔热涂层。
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权利要求
1、一种具有隔热功能的透明隔热涂敷材料，其特征在于，该透明隔热涂敷材料是采用含六硼化镧/氧化铟锡或六硼化镧/氧化锑锡纳米粉体的隔热纳米浆料与成膜物质进行超声分散预处理和研磨共混制得的；其中，所述的透明隔热涂敷材料的组成及重量百分比如下纳米浆料10～80％；成膜物质20～90％；助剂0～10％；溶剂0～50％；所述的纳米浆料的组成及重量百分比如下纳米粉体 8～60％；分散剂2～10％；溶剂 30～90％；分散助剂 0～20％；其中，所述纳米粉体中的氧化铟锡/六硼化镧或氧化锑锡/六硼化镧的重量比在8～80；所述成膜物质为聚丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、氨基树脂、聚酯、有机硅树脂、无机硅酸盐以及它们的水性分散液或乳液中的一种或几种；所述助剂为涂料制备中常用的助剂，为分散剂、润湿剂、流平剂或增稠剂中的一种或几种；所述分散剂为涂料制备中常用的分散剂、超分散剂，为改性聚丙烯酸酯、改性聚酯类分散剂或脂肪胺类分散剂；所述分散助剂为涂料中常用除分散剂外的助剂，为润湿剂、流平剂、偶联剂或防沉降剂中的一种或几种；所述溶剂根据所选用的树脂体系进行选择，为水、乙醇、丁醇、丙二醇、二甲苯、醋酸丁酯、丙酮或甲基戊己酮中的一种或几种。
2、 根据权利要求1所述的具有隔热功能的透明隔热涂敷材料，其特征在于纳米粉体中 可添加其它隔热或防紫外粉体，包括二氧化钛、氧化锌、氧化铁、二氧化硅或氧化铈中的一 种或几种。
3、 根据权利要求1所述的具有隔热功能的透明隔热涂敷材料，其特征在于纳米粉体中的氧化铟锡/六硼化镧或氧化锑锡/六硼化镧的优选重量比为10 60。
4、 根据权利要求1所述的具有隔热功能的透明隔热涂敷材料，其特征在于助剂根据成 膜物质所选用的树脂体系，为水性助剂或溶剂性助剂。
5、 根据权利要求1所述的具有隔热功能的透明隔热涂敷材料，其特征在于分散剂根据 成膜物质所选用的树脂体系，为水性分散剂或溶剂性分散剂。
6、 根据权利要求1所述的具有隔热功能的透明隔热涂敷材料，其特征在于分散助剂根 据成膜物质所选用的树脂体系，为水性分散助剂或溶剂性分散助剂。
7、 一种如权利要求1所述的具有隔热功能的透明隔热涂敷材料的制备方法，其特征在 于具体步骤如下.第一步，配制纳米浆料按重量百分比将纳米浆料各组分包括含六硼化镧Z氧化铟锡或六 硼化镧/氧化锑锡的纳米粉体、分散剂、溶剂和分散助剂混合，将混合物通过超声分散预处理 后再进行研磨，制得所述纳米浆料，研磨后纳米浆料粒径分布在10 200nm，平均粒径为50 150nm，可在室温下稳定放置6个月以上；第二步，配制透明隔热涂敷材料按重量百分比将上述制得的纳米浆料与成膜物质、助 剂、溶剂充分混合即制得所述透明隔热涂敷材料；其中，隔热效果可根据对可见光透过率、太阳能透射比的要求，调整纳米浆料中粉体的种类和用量，以及浆料的用量来达到所需要求。
8、 根据权利要求1 7所述的透明隔热涂敷材料的应用，其特征在于，采用淋涂、喷涂 或刷涂的方法将透明隔热涂敷材料均匀涂敷在透明基材上，在0 20(TC干燥成膜。
9、根据权利要求8所述的透明隔热涂敷材料的应用，其特征在于所述透明基材为玻璃、 聚碳酸酯、有机玻璃或聚酯。
10、根据权利要求8所述的透明隔热涂敷材料的应用，其特征在于所述透明隔热涂敷材 料固化时可加入固化剂加快固化速度。
全文摘要
本发明属于化工、涂料技术领域，具体涉及一种透明隔热涂敷材料及其制备方法和应用。本发明以六硼化镧/氧化铟锡或六硼化镧/氧化锑锡为原料，通过超声分散预处理和研磨，制备具有隔热功能的纳米浆料，其中纳米浆料粒径分布主要在10-200nm，平均粒径为50-120nm，分散稳定性优越。将上述纳米浆料与成膜物质、助剂及溶剂混合，得到透明隔热涂敷材料，能阻隔80％以上的红外光，可见光透过率大于60％，具有很好的透明性和屏蔽太阳光能效果。该涂敷材料可直接涂在透明玻璃、聚碳酸酯、有机玻璃、聚酯等上，达到节能隔热的目的。
文档编号C09D1/00GK101550307SQ20091005123
公开日2009年10月7日 申请日期2009年5月14日 优先权日2009年5月14日
发明者武利民, 波 游, 顾广新, 勇 魏 申请人:复旦大学;上海复甲新型材料科技有限公司