低温烘烤单组分水性透明隔热玻璃涂料及其制备方法

文档序号:3752384阅读:280来源:国知局
专利名称:低温烘烤单组分水性透明隔热玻璃涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及ー种水性透明隔热玻璃涂料的制备方法及エ艺流程,本发明还涉及了水性透明隔热玻璃涂料在普通透明玻璃上的涂装干燥エ艺。
背景技术
随着科学技术和世界经济的快速发展,能源危机和环境污染已成为世界性的难题。经济的不断发展对能源的需求量也越来越大,同时能源的浪费问题也日益突出,已经引起人们重视。在不断増大的总能耗中,建筑能耗约占总能耗的35%。大部分的建筑能耗是室内空调制冷和冬天取暖造成的,开发建筑节能材料,是建筑节能的根本途径。对建筑物而言,通过门窗散失的热量约占整个建筑采暖及空调耗能的50%。特别是在现代建筑理念中为了视觉的美观,在建筑的外围、屋顶大面积的使用玻璃,这就造成建筑的耗能会越来越大,还有汽车的窗户也是汽车耗能的重要组成部分,所以研发ー种节能环保的玻璃具有重 要的意义和乐观的发展前景。由于普通玻璃对太阳光中近红外光的透过率很高,若将普通玻璃直接用于高层建筑的大面积窗ロ、汽车玻璃窗等场所,在太阳光的照射下,必将造成建筑物、汽车内的温度升高,从而增加空调的使用率,浪费能源。透明隔热纳米涂料是ー种新型节能材料,它不仅能有有效的阻隔红外线而且能够保证比较高的可见光透过率,而且涂料的制作比较简単,施工方便,工人培训容易,价格便宜,具有很好的发展前景。透明隔热涂料的研究在国外有相关专利和文献报道,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。国内对透明隔热涂料的研究目前主要集中在对纳米粒子如 ΑΤ0、ITO 等研究,例如专利 CN102010197A、CN101428849A、CN101439870A、CN101264926A,对于隔热涂料的制备研究较少。中国发明专利CN101633816A中公开了ー种以羟基聚氨酯树脂为基体树脂的双组份玻璃隔热涂料,涂膜的机械性能良好,但是双组份涂料配制、操作、施工不方便。公开号CN101531854A的中国发明专利公开了ー种单组份玻璃隔热涂料,但是涂膜机械性能不够理想。目前对透明隔热涂料的研究大部分集中在油性方面,但是油性涂料使用有机溶剂,具有很高的VOC排放量,会造成环境污染。

发明内容
本发明的目的在于提供一种既有很好的隔热效果又能保证较高可见光透过率以及良好的机械性能,还具有环保性能的水性透明隔热玻璃涂料及其制备方法,使用这种涂料可以得到较好的节能效果。本发明利用低温烘烤,得到的涂膜机械性能良好,满足玻璃涂料的要求。本发明是ー种水性单组份涂料,VOC排放量少,具有很好的环保效果,施工方便,操作简单,涂膜机械性能良好,隔热效果明显,涂膜可见光透过率高,具有很好的应用前景,可作用油性透明隔热涂料的水性替代品。
本发明目的通过如下技术方案实现ー种低温烘烤单组份水性透明隔热玻璃涂料,以质量百分比计,其原料配方组成为
水性聚氨酯乳液50% 85%
水性纳米ATO分散液6% 40%
水0.5% 9%
成膜助剂1.0%~3.0% 流平剂0.1% 1.0%
润湿剂0.1% 0.3%
附着力促进剂0.1% 1.5%
增稠剂O. I 0.4%
消泡剂0.1%~1.0%所述水性聚氨酯乳液是奥德美化工有限公司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中的ー种或多种;所述水性纳米ATO (氧化锡锑)分散液为上海沪正纳米科技有限公司AT0-WP030、AT0-WP050,杭州万景纳米材料有限公司VK-G06H,上海则成化工有限公司ZEC SlurralAT030W中的ー种或多种;所述的成膜助剂为Texanol (2,2,4_三甲基-1,3戊ニ醇单异丁酸酷),ニこニ醇丁醚,こニ醇丁醚ー种或多种;所述的流平剂为霍普化学有限公司HP-836,陶氏化学RM2020,道康宁DC57、DC14中ー种或多种;所述的润湿剂为科莱恩LCN-407,PE-100, NP-100中的ー种或多种;所述的附着力促进剂剂为广州市贝尔化工有限公司BR6130、BR6180,天威贸易有限公司TW3612B —种或多种;所述的增稠剂为瑞乐斯132、112,亚仕兰525,陶氏化学RM-8W,海川化工663 —种或多种;所述的消泡剂为广州市首牵化工有限公司Defoan G60,四方化工有限公司BYK019,瑞士科莱恩D-FOAM-R A625 ー种或多种。所述的低温烘烤单组份水性透明隔热玻璃涂料的制备方法,包括以下步骤(I)以质量分数计,向400r/min-800r/min不断搅拌的水性聚氨酯乳液中滴加水性纳米ATO分散液和水,1000r/min-2500r/min高速揽拌20min-50min ;(2)调慢搅拌速度至350-700r/min,向不断搅拌步骤(I)所得产物中加入成膜助齐U、流平剂、润湿剂、附着力促进剂、增稠剂和消泡剂,搅拌20-40min,得到水性透明隔热玻璃涂料。进ー步地,以质量百分比计,所述水性聚氨酯乳液在原料配方组成中占用的百分比为60% 80%。以质量百分比计,所述水性纳米ATO分散液在原料配方组成中占用的百分比为10% 30%。所述高速优选为1500r/min-2000r/min。步骤(2)的搅拌速度优选为400r/min-600r/min。本发明所具有的优点(I)本发明所制备的透明隔热玻璃涂料性能稳定,纳米ATO粒子分散均匀,涂膜后玻璃仍有很高的透光率,而且隔热效果非常明显,最好的隔热效果可达到8°C 9°C,处于同类产品的前列。(2)本发明涂膜性能良好。隔热涂膜的硬度为1H,附着力O I级,用水浸泡7天无起泡、发白、起皱等缺陷,涂有隔热涂料的玻璃的可见光透过率大于80%。 (3)本发明透明隔热玻璃涂料外光呈浅蓝色,同时该涂料具有水性涂料共有的优点,低VOC排放。


图I为本发明隔热效果测试仪器的结构示意图。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明的技术方案作进ー步描述,但本发明保护的范围并不局限于实施例表述的范围。下面实施例中涂膜的基本机械性能测试方法硬度GB/T 67 39-2006 ;附着力GB/T9286-1998 ;耐水性 GB/T 17 33-1993。如图I所示,隔热效果测试仪器包括木箱、碘钨灯I、保温泡沫板2、隔热玻璃3,空白玻璃4、热电偶5、温度显示仪6、稳压器7和电源8 ;木箱为两个腔室,其中整个木箱的尺寸为68cmX32cmX30cm,每个腔室为30cmX 30cmX 30cm,两个腔室四周和底部有厚3cm保温泡沫2,两个腔室的上方分别设有涂有涂料的隔热玻璃3和空白玻璃4,隔热玻璃3和空白玻璃4都是厚为3mm的普通光学玻璃,大小一祥,只是隔热玻璃3涂有实施例制备的涂料;光源采用500W碘钨灯1,碘钨灯I距样隔热玻璃3和空白玻璃4的高度为40cm,位于隔热玻璃3和空白玻璃4中间。两个腔室的底部分别设有热电偶5,两热电偶5与温度显示仪6连接,用于测试两腔室的温度,温度显示仪6与稳压器7连接,稳压器7与电源8连接。稳压器用来稳定电压,确保毎次试验的光照強度是ー样的。隔热效果测试方法将涂有隔热涂料的隔热玻璃3和空白玻璃4分别放在图I所示的测试仪器的两个腔室上,打开温度显示仪6 (数字采集器)和碘钨灯I,温度显示仪6显示两腔室内温度随时间的变化,60min后,两腔室内的温差基本稳定,用两个腔室内的温差来表示隔热效果,温差越大,隔热效果越好。本发明为了保温,在两个空腔四周都加了保温的泡沫,为了每次测试时都能保证同样光照強度,减小实验误差外加了一个稳压器以稳定光照強度。隔热玻璃3可用如下方法制备制备的隔热涂料可用刮涂、浸涂或喷涂的方法把涂料涂在玻璃上,静置I 4h,在30°C 60°C下先烘烤10 20min,防止涂膜起泡;之后升温到80°C,烘烤lh,得到高透明隔隔热玻璃3。为了使得涂膜的厚度稳定,不会出现大的波动,涂料都配成30%质量的固含量;涂膜时用カ均匀,拖动速度也尽量稳定均一,这样制备的涂膜湿厚基本一致。
实施例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,放在磁力加热搅拌器上,乳液在转速为400r/min条件下不断搅拌。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,调高搅拌速度至1000r/min,搅拌45min。调慢搅拌速度至400r/min,加入O. 30g成膜助剂Texanol (2,2,4-三甲基-1,3戍ニ醇单异丁酸酷),O. IOg流平剂RM2020,0. 02g润湿剂NP-100,O. 15g附着力促进剂BR6130,0. Ig消泡剂Defoan G60,0. 02g增稠剂海川化工663,400r/min低速搅拌20min,即可得到水性透明隔热涂料。取一块事先清洗干净的30cmX 30cm普通透明玻璃放在水平的桌面上,将涂料加到玻璃的ー边,用30微米的线棒涂布器涂膜。涂膜是在线棒涂布器的两端各系ー根绳子,双手水平匀速的拖动线棒,只用线棒的重力涂膜。将涂好的玻璃静置一到四个小时,放在烘箱内50°C预热20分钟,提高温度到80°C,加热小时,取出,冷却至室温。用图I隔热效果测试仪器的測定隔热效果的仪器测试样品玻璃的隔热效果,测得结果是隔热效果达到5. 40C ;用紫外可见分光光度计U3010测得可见光透过率86. 3%。涂膜机械性能见表I。 实施例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,放在磁力加热搅拌器上。乳液在转速为500r/min条件下不断搅拌。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,调高搅拌速度至1200/min,搅拌40min。调慢搅拌速度至350r/min,加入O. 33g成膜助剂Texanol (2, 2,4-三甲基-1,3戍ニ醇单异丁酸酷),O. Ilg流平剂RM2020,0. 02g润湿剂NP-100,O. 16g附着力促进剂BR6130,0. Ig消泡剂DefoanG60,0. 02g增稠剂RM-8W,350r/min低速搅拌30min,即可得到水性透明隔热涂料。涂膜和隔热效果及透明性的测试步骤与实例I相似,最后测得结果是隔热效果可达到9°C,可见光透过率为80. I%,涂膜机械性能见表I。实施例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,放在磁力加热搅拌器,乳液在转速为600r/min条件下不断搅拌。取10. 72g水性ATO分散液AT0-WP050慢慢的滴加到聚氨酯乳液中,调高搅拌速度至1500r/min,搅拌大约35min。调慢搅拌速度至450r/min,加入O. 42g成膜助剂ニこニ醇丁醚,O. 16g流平剂HP-836,0. 02g润湿剂PE-100,0. 17g附着力促进剂BR6180,O. 14g消泡剂BYK019,O. 04g增稠剂亚仕兰525,450r/min低速搅拌25min,即可得到水性透明隔热涂料。涂膜和隔热效果及透明性的测试步骤与实例I相似,最后测得结果是隔热效果可达到9. 5°C,可见光透过率为78. 9%,涂膜机械性能见表I。实施例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,放在磁力加热搅拌器,乳液在转速为700r/min条件下不断搅拌。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,调高搅拌速度至1800r/min,搅拌大约30min。调慢搅拌速度至600r/min,加入O. 32g成膜助剂ニこニ醇丁醚,O. Ilg流平剂HP-836,O. 02g润湿剂PE-100,0. 15g附着力促进剂BR6180,0. Ilg消泡剂BYKO19,0. 02g增稠剂瑞乐斯132,600r/min低速搅拌20min,即可得到水性透明隔热涂料。
涂膜和隔热效果及透明性的测试步骤与实例I相似,最后测得结果是隔热效果可达到6. 2°C,可见光透过率为84. 5%,涂膜机械性能见表I。实施例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,放在磁力加热搅拌器上,乳液在转速为800r/min条件下不断搅拌。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,调高搅拌速度至2000r/min,搅拌大约25min。调慢搅拌速度至700r/min,加入O. 33g成膜助剂こニ醇丁醚,O. Ilg流平剂道康宁DC57,0. 02g润湿剂LCN-407,0· 16g附着力促进剂TW3612B,0. 08g消泡剂科莱恩D-FOAM-RA625,O. 02g增稠剂瑞乐斯112,700r/min低速搅拌25min,即可得到水性透明隔热涂料。涂膜和隔热效果及透明性的测试步骤与实例I相似,最后测得结果是隔热效果可达到8. 1°C可见光透过率为81. 8%,涂膜机械性能见表I。实施例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,放在磁力加热搅拌器上,乳液在转速为700r/min条件下不断搅拌。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,调高搅拌速度至2500r/min,搅拌大约20min。调慢搅拌速度至500r/min,加入O. 31g成膜助剂こニ醇丁醚,O. 13g流平剂道康宁DC14,0. 02g润湿剂科莱恩LCN-407,0. 16g附着力促进剂天威贸易有限公司TW3612B, O. 08g 消泡剂瑞士科莱恩 D-FOAM-R A625,O. 02g 增稠剂陶氏化学 RM-8W,500r/min低速搅拌25min,即可得到水性透明隔热涂料。涂膜和隔热效果及透明性的测试步骤与实例I相似,最后测得结果是隔热效果可达到7. 8°C,课件光透过率为82. 7%,涂膜机械性能见表I。表I涂膜的基本机械性能
权利要求
1.ー种低温烘烤单组份水性透明隔热玻璃涂料,其特征在干,以质量百分比计,其原料配方组成为水性聚氨酯乳液50%~85%水性纳米ATO分散液6% 40%水0.5%~9%成膜助剂1.0%~3.0%流平剂0.1%~1.0%润湿剂0.1% 0.3%附着力促进剂0.1% 1.5%增稠剂0.1-0.4%消泡剂0.1%~1.0%所述水性聚氨酯乳液为ADM-Z709、YAU-2507、RS323、TC-202或TC-506中的一种或多种;所述水性纳米 ATO 分散液为 AT0-WP030、AT0-WP050、VK-G06H 和 ZEC Slurral AT030W中的ー种或多种;所述的成膜助剂为2,2,4_三甲基-1,3戊ニ醇单异丁酸酷、ニこニ醇丁醚和こニ醇丁醚ー种或多种;所述的流平剂为HP-836、RM2020、DC57和DC14中ー种或多种;所述的润湿剂为LCN-407、PE-100和NP-100中的ー种或多种;所述的附着力促进剂剂为BR6130、BR6180和TW3612B的ー种或多种;所述的消泡剂为Defoan G60、BYKO19和D-F0AM-RA625的ー种或多种;所述的增稠剂为瑞乐斯132、瑞乐斯112,亚仕兰525和RM-8W的ー种或多种。
2.权利要求I所述的低温烘烤单组份水性透明隔热玻璃涂料的制备方法,其特征在于包括以下步骤(1)向400r/min-800r/min不断搅拌的水性聚氨酯乳液中滴加水性纳米ATO分散液和水,1000r/min-2500r/min 高速揽拌 20min-50min ;(2)调慢搅拌速度至350-700r/min,向步骤(I)所得产物中加入成膜助剂、流平剂、润湿剂、附着力促进剂、增稠剂和消泡剂,搅拌20-40min,得到水性透明隔热玻璃涂料。
3.根据权利要求2所述的所述的低温烘烤单组份水性透明隔热玻璃涂料的制备方法,其特征在于以质量百分比计,所述水性聚氨酯乳液在原料配方组成中占用的百分比为60% 80%。
4.根据权利要求2所述的所述的低温烘烤单组份水性透明隔热玻璃涂料的制备方法,其特征在干以质量百分比计,所述水性纳米ATO分散液在原料配方组成中占用的百分比为 10% 30%。
5.根据权利要求2所述的所述的低温烘烤单组份水性透明隔热玻璃涂料的制备方法,其特征在于所述高速为1500r/min-2000r/min。
6.根据权利要求2所述的所述的低温烘烤单组份水性透明隔热玻璃涂料的制备方法,其特征在于步骤(2)的搅拌速度为400r/min-600 r/min。
全文摘要
本发明公开了一种低温烘烤单组份水性透明隔热玻璃涂料。该涂料制备时先向400r/min-800r/min不断搅拌的水性聚氨酯乳液中滴加水性纳米ATO分散液和水,1000r/min-2500r/min高速搅拌20min-50min;然后调慢搅拌速度至350-700r/min,向所得产物中加入成膜助剂、流平剂、润湿剂、附着力促进剂、增稠剂和消泡剂,搅拌20-40min,得到水性透明隔热玻璃涂料。用本方法制备的隔热涂料,测得涂有隔热涂料玻璃封闭的腔室内空气和空白玻璃封闭的腔室内空气的温差达6~9℃,并且保持着80%以上的可见光透光率;涂膜硬度1H,附着力0~1级,泡水7天无起泡、发白、起皱等缺陷。
文档编号C09D175/04GK102827534SQ20121031593
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月30日 优先权日2012年8月30日
发明者蔡智奇, 韩太亮, 皮丕辉, 陆园, 文秀芳, 徐守萍, 程江 申请人:华南理工大学
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