纳米透明隔热涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及材料领域，特别是设及一种纳米透明隔热涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着新修订的《节约能源法》的贯彻实施，节约能源是我国发展经济的一项长远战 略方针。目前，我国建筑能耗占能源总消耗的1/3左右，建筑单位面积采暖能耗是国际气候 条件相近发达国家的2倍-3倍。因此，建筑节能新技术的研究开发和新产品的推广应用，是 推动建筑节能工作的有效途径。
[0003] 纳米材料因其独特的纳米效应，通常被加入到传统的涂料中分散并对原涂料进行 改性后可W赋予涂料优异的性能。水性涂料是指W水为分散介质的涂料，有机溶剂挥发较 少，无污染、安全无毒，是现代涂料发展的主流方向。所W，纳米材料对水性涂料的改性由于 其在环保方面的重要性近年来尤为炙手可热。如何使纳米材料真正W纳米级分散于水性涂 料中，发挥其纳米效应，获得高性能、稳定性好的水性纳米涂料具有十分重要的应用价值。
[0004] 如果能成功的将纳米透明隔热涂料应用于建筑玻璃上，能有效阻隔太阳通过透明 玻璃的红外福射，让可见光进入室内被人体所吸收，而又可W将室内物体所福射的长波保 留在室内，为建筑节能开辟一条新的途径。中国专利CN101186781A(-种透明隔热涂料及其 制备方法)采用添加几种不同纳米材料二氧化娃、二氧化铁、氧化铜锡、富勒締 C60混合进行 超声分散20~30次，纳米材料本来就因为其性能独特，颗粒细化分散后表面积增大，表面自 由能相应增大，表面活性增强，导致纳米颗粒难分散易团聚;添加多种纳米材料，将大大增 大工艺难度和分散时间。中国专利CN1844281A(环境友好耐沾污耐候型热反射隔热涂料及 其制备方法)采用添加铁白粉、球型闭孔珍珠岩、石灰粉、空屯、玻璃、几种不同无机填料进行 球磨分散，分散工艺简单，但是在隔热性能上不明显，对涂覆物透明性也有很大的影响，同 时提高成本。
【发明内容】
[0005] 基于此，有必要针对上述问题，提供一种纳米水性透明隔热涂料及其制备方法，本 发明可W设及作为建筑玻璃和汽车玻璃用的涂料，为隔热保溫、环保节能、耐高溫、耐化学 性等多种领域适用的不同功能/类型的涂料品种。
[0006] 为实现上述技术目的，具体技术方案如下：
[0007] -种纳米透明隔热涂料，其原料组成W重量份计，包括：
[000引
[0011] 本发明所述纳米二氧化娃气凝胶具有多孔网状结构，导热系数可低至O.OOlW.nf
[0009]
[0010]
[0012] 在其中一些实施例中，所述分散剂A为高分子分散剂;所述分散剂B为硅烷偶联剂 和/或高分子分散剂。上述硅烷偶联剂优选KH-570;上述高分子分散剂优选丙締酸系聚合物 分散剂，如1053纳米分散剂。本发明优选上述分散剂可W很好的分散纳米二氧化娃气凝胶， 且分散后不团聚。能够使纳米二氧化娃气凝胶粉末粒子分散到30~90nm范围内，且不破坏 其内部结构，使其优良性能得到很好的发挥。
[0013] 在其中一些实施例中，所述水性丙締酸树脂固含量50~55 %，粘度为1100~ ieOOmPa. s(25°C )。本发明优选的上述树脂对光的主吸收峰处在太阳光谱之外，用其制成的 涂料具有特别优良的耐光性及耐户外老化性，且色浅，水白透明，耐光耐候性佳，耐热耐磨 蚀，对酸、碱、盐、油脂、洗涂剂等有很好的抵抗性，很适合玻璃涂料上应用。
[0014] 在其中一些实施例中，所述消泡剂为矿物油类非离子型消泡剂。本发明优选的矿 物油类非离子型消泡剂要求其活性成分为100%。优选德谦公司型号为082的消泡剂DP-082。本发明所选消泡剂可 W 很好的消除纳米材料气泡多的难题。
[0015] 在其中一些实施例中，所述增稠剂为改性聚丙締酸增稠剂。优选德谦公司的型号 为WT-102增稠剂。
[0016] 在其中一些实施例中，所述流平剂为改性聚氨醋流平剂。优选德谦公司型号为495 的流平剂DP-495。本发明所优选的流平剂，可W使涂膜变的均匀、平整。
[0017] 本发明还提供一种上述纳米透明隔热涂料的制备方法，包括W下步骤：
[0018] (I)纳米二氧化娃气凝胶浆料的制备：
[0019] 取所述分散剂B、润湿分散剂、去离子水与纳米二氧化娃气凝胶，混合，调节pH值为 7.5~8.5，在分散机上分散，然后置于研磨机中研磨，制得粉末粒径在30~90nm范围内的纳 米二氧化娃气凝胶浆料；
[0020] (2)透明隔热涂料的制备：
[0021] 取所述水性丙締酸树脂、去离子水、步骤（1)得到的纳米二氧化娃气凝胶浆料、分 散剂A、消泡剂、流平剂、增稠剂、二丙二醇甲酸及二丙二醇下酸，混合，调节pH值为7.5~ 8.5，在分散机上分散，置于研磨机中研磨，即得。
[0022] 在其中一些实施例中，所述步骤（1)中的分散时间是15~20min，转速1150~ 125化pm;研磨时间是2~化，转速2900~3100巧m。
[0023] 在其中一些实施例中，所述步骤（2)中的分散时间为15~20min，转速为1150~ 125化pm;研磨时间为1~化，研磨速度为2400~2600巧m。
[0024] 本发明在克服现有的纳米材料难分散易团聚的技术难点，提供一种既透明又隔 热，同时制备方法简单易行，施工方便，能自干的低成本的一种纳米通明隔热涂料。
[0025] 热传输是通过传导、对流、福射=种方式。要达到很好的隔热性能，就必须对上述3 种方式采取有针对性的措施。空气具有很小的导热系数，如果能设法使固体中含有大量静 止的空气，那么运种固体就会具有很好的隔热性能。而气凝胶材料由于具有空间的纳米量 级的孔桐，颗粒骨架非常纤细，无疑对于固态的接触热传导和气内部的气体传热都具有很 大的阻碍作用。也就是说气凝胶是一种优良的地热导材料。
[0026] 本发明所采用的纳米Si化气凝胶具有独特的纳米结构，孔桐尺寸和颗粒直径范围 均为纳米量级（I-IOOnm)，并形成开放性纳米级多孔结构和连续的S维网络结构，其高比表 面积(200~IOO(WVg)、高孔隙率(80 %~99.8 % )及低密度(3~eOOkg/V)，使纳米Si〇2气凝 胶的网络骨架颗粒达到纳米尺度而其在孔结构上也达到了纳米量级，运样就使气凝胶材料 具有纳米尺度和纳米孔结构双重特性，是极其理想的纳米催化剂、吸附剂及催化剂载体材 料，其催化活性和选择性远远高于常规催化剂，而且它还具有优良的热稳定性，可W有效地 减少副反应的发生，延长使用寿命。
[0027] 本发明利用纳米Si化气凝胶对太阳光谱的选择特性，W纳米Si化气凝胶为主要原 料，选用透明树脂为成膜物，将二者与其它配套助剂混合制得透明隔热涂料，应用于建筑物 的玻璃表面，不改变玻璃的透光性，能有效屏蔽红外热福射和阻隔紫外线。还具有防静电、 防眩光、抑制紫外线照射破坏等功能。同时，本发明涂料在保证可见光透过的同时，还反射 波长较长的室内暖气热福射，有利于采暖效果和阻挡室内热能通过玻璃口窗传导外泄，减 少冬季室内能量的损耗，W达到"冬暖夏凉"的节能效果。
[0028] 本发明涂料采用纳米Si化气凝胶为主要功能填料，其隔热性能优良。它是一种理 想的隔热透明材料。可广泛的应用于太阳能隔热、太阳能采暖、探测器表面保溫等领域，使 用范围广，且能达到环保的要求和提高涂料寿命。
[0029] 但是由于纳米材料本身的极性和颗粒细微化，具有极大的比表面积和较高的比表 面能，使其不易在非极性介质中分散，在极性介质中易团聚，直接影响它们性能的发挥，最 终使用时失去纳米粒子所具备的特异性能。一般的纳米材料的分散本来就不容易，而达到 一定的分散效果后一段时间后又极易团聚，从而使其性能得不到充分的发挥。而透明隔热 涂料在5-25WI1的涂膜厚度上，需要其很好的隔热性能才能使其涂覆在玻璃上起到很好的隔 热功能。
[0030] 本发明的发明人团队针对纳米Si化气凝胶在水性介质中的特殊性，优选最有效的 分散剂对纳米Si化气凝胶进行分散和表面改性，再根据分散方式(机械揽拌、研磨等）、分散 剂的用量、pH值、纳米材料用量等因素对纳米材料水悬浮液的稳定性的影响，确定最合适的 分散工艺和条件，制得理想的纳米二氧化娃浆料。
[0031] 在制得上述纳米二氧化娃浆料后，发明人团队进一步通过研究改性后纳米材料分 散于水性涂料中的制备技术及相关工艺过程，选用适当的原料及配比提高该水性纳米涂料 的胆存稳定性及耐沾污性能，分析改