本发明涉及一种隔热涂料，尤其涉及一种透明隔热有机硅涂料。
背景技术：
根据我国的统计要求，建筑能耗一般指建筑使用能耗，即建筑物在使用过程中所消耗的能源，包括照明、电器，采暖、制冷、设施、热水、炊事等。2000年的统计结果表明，尽管我国民用建筑的整体舒适度低于世界各发达国家，但我国的建筑能耗已经占到当年全社会终端能源消耗的27.8%，接近发达国家（1/3左右）的水平，采暖和空调为主的建筑能耗已占10%以上。目前我国城乡既有建筑总面积约430亿平方米，全国每年新建公共建筑3亿平方米，这些建筑在使用过程中，其采暖、空调、通风、照明等方面消耗大量能量，其中大型公共建筑单位建筑面积能耗大约是普通居住建筑的10倍左右,达到每平方米消耗60公斤标准煤。在我国北方地区，建筑采暖能耗占当地全社会能耗的20%以上，采暖期当地空气中的二氧化碳排放量明显高于非采暖期；全国城市居民空调安装率已从1991年的0.71%发展到1999年的24.48%，建筑用能已达全社会能源消费量的30%左右。我国建筑物大多是高能耗的非节能型建筑，建筑物在使用时消耗了大量的能源，这些能源约占人类总能源消耗30%～40%。另有报道显示，我国终端能源消耗总量已经位于世界第二，能源的平均利用率仅为30%左右，而世界工业发达国家的能源利用率可达70%以上，如此悬殊的数字之差，有很大比例是因建筑物隔热或保温效果不良而导致的。透明隔热涂料是最近发展起来的一种能实现近红外光良好阻隔，同时又能保持较高的可见光透过率的玻璃节能涂料，这种新型隔热涂料因为环境友好，隔热效果佳、制备工艺简单、成本较为廉价等因素，为玻璃隔热问题的解决提供了新的方向，在建筑玻璃和汽车玻璃等领域的节能应用前景广阔。
本研究采用ato粉体，制成稳定的且分散良好的ato乙醇溶液，用有机硅树脂作为成膜物，制备了透明隔热涂料。这种方法简单易行，也比较方便应用于工业生产。而且乙醇作为一种环保型的有机溶剂，也符合绿色涂料的要求。本研究首先研究了纳米ato的用量对涂料透明度和隔热性能的影响，在保证透明度和隔热效果的同时，对有机硅树脂的配比做了进一步的探讨，使制得的涂料具有优良的综合性能。
技术实现要素：
本发明的目的是为了保证玻璃的透明度而具有隔热效果，设计了一种采用ato粉体制成的透明隔热有机硅涂料。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
透明隔热有机硅涂料的制备原料包括：甲基三甲氧基硅烷(mtmos}；正硅酸乙酯；硅烷偶联剂(kh-560)；纳米ato粉体；无水乙醇；冰乙酸。
透明隔热有机硅涂料的制备步骤为：将纳米ato粉体在烘箱中烘干48h，取出放入干燥器中，自然冷却至室温；称取定量的ato粉，加入硅烷偶联剂(ato质量的2%)，加入定量的无水乙醇；超声波分散30min后，移入三口瓶中，磁力搅拌，70℃下回流6h；然后将其加入砂磨搅拌分散机中，高速分散砂磨8h，调ph为7.0-7.5。制得纳米ato含量30%的乙醇浆料。选用石英玻璃作为基材，用线棒涂布器将上述制得的涂料涂覆于处理过的石英玻璃基材表面，室温下待溶剂挥发后放入烘箱，在一定温度下固化成膜。
透明隔热有机硅涂料的检测步骤为：透光性的测试采用岛津3101uv紫外-可见光-近红外分光光度计测量涂层的紫外光区、可见光区及红外光区光的透过率。波段选择200-1500nm，比较不同ato含量和原料。隔热性测试采用自制的隔热装置，以250w硬质防爆红外辐射灯作为热光源。光源距样板表面20cm，底板为涂有黑色无光漆的铁板。在光源照射下，分别记录对照玻璃和涂膜样板玻璃的盒内底板及空气随时间升温变化数据，并计算温差。
本发明的有益效果是：
以ato乙醇溶液浆料为基础制备了纳米ato有机硅涂料，研究发现当ato用量为7%,m(mtmos):m(teos>=4:1时，涂层的隔热性能和硬度、耐磨耗性能、耐水性、耐热性、以及附着力等综合性能非常良好。该透明隔热涂料在可见光区的透过率在80%以上，而大部分红外光被有效阻隔。对透明隔热涂料的隔热效果测试表明，制得的涂料具有明显的隔热效果，在红外灯照射下透明隔热玻璃和空白玻璃之间的温差可以达到16℃。
具体实施方式
实施案例1：
透明隔热涂料的目标就是制得在可见光区具有高的透过率、在红外光区具有高的反射率的涂层，从而在保证足够透明性的前提下最大限度地隔绝由红外线带入的热量，以达到隔热的目的。不含ato的涂层和含不同量ato样品涂层在波长200-1500nm的透射光谱可看出，不加ato时，由于底板为可完全透过紫外线的石英玻璃，因此有机硅涂层的透射光谱在整个光波长范围内近于一条水平直线，透过率在90%之上，说明不加ato的有机硅树脂涂层基本不具有对红外和紫外的阻隔功能。而不同纳米ato含量的涂料所制得涂层的透射光谱与之有明显不同。在紫外光区(约200-400nm)的透过率大幅度降低，随着波长的增大透过率逐渐上升，在可见光区(400-800nm)达到最大值且呈现一平台的形状，随后的红外光区(>800nm)透过率又逐渐降低。可见涂层对紫外线和红外线都具有明显的阻隔功能，而在可见光区的透过率则较高。在可见光区的透过率均达到80%左右，透光性能非常优越。此外，随ato含量的增加，涂层在可见光波段的透过率逐渐下降，涂层虽然在紫外光区和红外光区的透过率都极低，有良好的隔绝紫外线和红外线的效果，但在可见光区的透过率也降低到了65%，随着ato含量增加，可见光区的透过率越来越低，涂料的透明度随之降低；而降低ato的含量，制得的涂层透明性能会更好。但又不能过低，过低会影响涂层对红外线的屏蔽作用。
实施案例2：
选择ato含量不同的样品涂层，测定了其与空白玻璃之间的温差效果。其中盒内空气温差反映了涂膜的隔热效果。底板温差则反映了涂膜对热辐射的阻隔程度，测试结果可知，空白玻璃板空白与ato涂层玻璃板测试装置之间的升温速度均存在明显的差异，涂膜玻璃样板和对照玻璃在光源的照射下，随时间的延长，测试装置中的底板温度和空气温度随之上升，开始阶段上升幅度较大，基本成线性关系，然后逐渐趋于平稳，当照射约30min以后，底板温度趋于平衡，盒内空气温度变化稍慢，平衡温度稍低。此时空白玻璃测试装置与涂层玻璃测试装置的底板和盒内空气之间的温差较大，ato涂层与空白玻璃板相比，盒内温差分别高达12℃,14℃和16℃。底板温差可分别高达16℃,18℃和21℃，说明ato的加入使得涂层的阻隔热辐射作用相当好。还可以看到，ato的含量直接决定着涂层的隔热效果。ato的含量过低，隔热效果不明显；反之，ato的含量越高，对红外线热辐射的阻隔作用越佳，隔热效果则越好。
实施案例3：
不改变ato的含量，而是改变硅氧烷的配比，配置了不同样品进行了隔热性、耐磨性和硬度测试。首先进行隔热性测试，分别记录了测试装置中的空气温度和底板温度随时间而变化的一系列数值，可知，当ato含量一定时，随着测试时间的延长，测试装置的底板和盒内空气的温度都逐渐升高直至平衡，而且各个时间点的温度数值差别很小。可见当ato含量一定时，各样品对热辐射的阻隔作用差别不大，涂层的隔热效果也基本一致。也就是说涂层的隔热性能取决于ato含量，硅氧烷的配比对隔热性能几乎没有影响。分别使用便携式铅笔硬度计和磨耗仪测试涂料的硬度和耐磨性能，结果可知适当提高mteos与etos的配比将有助于增强涂层的硬度和耐磨耗性能。