专利名称：一种汽车玻璃纳米隔热材料及其制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车隔热玻璃材料技术领域，尤其涉及一种性能优异的高透明高硬度高耐磨汽车隔热玻璃纳米材料及其制备方法。
背景技术：
汽车防爆隔热膜能提高车窗玻璃的隔热与安全性能，人们在选购汽车时，已主动或被动地接触或者知道了汽车防爆隔热膜，然而我们所得到的有关识别隔热膜的知识相当贫乏，没有像汽车一样那么清晰明了。由于汽车隔热膜的性能与品质始终没有明确的说明， 这给了那些不法商家有可乘之机，以次充好损害消费者的事时有发生。我们知道汽车的大部分热量都是从前挡风玻璃进入，而汽车安全法规定前挡风玻璃的光线透过率必须在75% 以上。一般的汽车防爆膜在高透光率条件下起不到很好的隔热效果，能够同时满足这两种条件的隔热膜的价格却贵的离谱，整车贴膜动辄就要上万元，一般的消费者根本用不起。另外，汽车的前挡风玻璃由两块玻璃与PVB夹胶而成，本身为安全防爆玻璃，根本不需要进行防爆贴膜。对于汽车隔热膜的生产技术从最初的染色(涂色)工艺、真空电镀铝膜、真空电镀铝层与染色混合膜、磁控溅射金属膜到磁控溅射多层金属膜，随着技术的不断进步，产品的性能也不断提高，其生产成本与售价有天壤之别。然而，目前市场却没有哪个牌子能清楚地标明其生产技术属于哪类，而是采用混淆概念与借助一些科技名词介绍其产品，至于该产品是否真正采用该项技术，那就无从考证，令人一头雾水。最近市场上出现了一些由隔热材料涂膜而成的汽车玻璃隔热材料，在不牺牲光线透过率的同时，也能够保证汽车的隔热效果，但是却面临一个难以跨越的技术瓶颈。这种材料主要由氨基树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、热固型丙烯酸树脂、环氧树脂等树脂冷拼制备而成。制备的膜层主要成分为有机物，而有机化合物的耐磨性和硬度等力学性能达不到汽车应用上的要求，硬度不高，不耐磨擦，制约了产品的推广。
发明内容
本发明针对上述问题，提供了一种汽车玻璃纳米隔热材料及其制备方法，采用喷涂或者淋涂的施工方法，生产节能环保高性能汽车隔热玻璃。在保证汽车前挡风玻璃高透光率的同时，也能起到很好的隔热效果，并且价格能被大众消费者所接受。具体方案包括
一种纳米隔热材料，包括组分和含量(重量百分数) 纳米改性有机硅溶胶50% ^ 70%
纳米氧化硅溶胶5% 10%
纳米氧化铟锡浆料5% 15%有机溶剂10% 20%
成膜物质 5% ；所述各组分之和为100%。 优选的是还包括助剂2. 39Γ6% (重量百分数)，所述的助剂包括如下组分和含量 (重量百分数)
耐侯助剂 3%消泡剂0. 1% 0. 5%流平剂0. 5% 1%润湿剂0. 2% 0. 5%分散剂0. 5% 1%。更优的是所述的有机溶剂为乙醇和异丙酮醇，其中有机溶剂中的乙醇和异丙酮醇各占5% 10% (重量百分数)；成膜物质为二乙二醇乙醚或者乙二醇丁醚；耐侯助剂为 LJ-292 (商品名称)、LJ-113 (商品名称)、B57 (商品名称)、B97 (商品名称)中的一种。更优的是所述的消泡剂为BI-141 (商品名称)，BI-OM (商品名称)，TEG0-920 (商品名称)中的一种；流平剂为肌K-333 (商品名称)，TEG0-450 (商品名称)，EFKA-3777 (商品名称)中的一种；润湿剂为BGS-9370 (商品名称)或肌K-348 (商品名称)；分散剂为 TEGO Dispers 710 (商品名称)或 TEGO Dispers 610 (商品名称)。更优的是所述的纳米改性有机硅溶胶为Y-氨丙基三乙氧基硅烷，异丁基三乙氧基硅烷，苯基三乙氧基硅烷，甲基三乙氧基硅烷，Ν-β-(氨乙基)-Y-氨丙基三甲氧基硅烷，胺丙基三丁氧基硅烷，四丁氧基硅烷等有机硅偶联剂中的两种或者三种与双酚A 和环氧氯丙烷的缩聚物化合而成。更优的是所述的纳米隔热材料粒子的平均粒径在5(Tl00nm;固含量为 209Γ25%，粘度为10士2秒。所述纳米隔热材料需要密封低温保存，最佳保存温度为10°C。一种汽车玻璃纳米隔热材料的制备方法，包括步骤
A)将50% 70%(重量百分数)的纳米有机硅溶胶，5% 10% (重量百分数)的纳米氧化硅溶胶，5% 15% (重量百分数)的纳米氧化铟锡浆料， 3% (重量百分数) 的耐侯助剂，10% 20% (重量百分数)的有机溶剂， 5% (重量百分数)的成膜物质以及2. 39Γ6% (重量百分数)的助剂充分混合，所述各组分之和为100% ；
B)将混合后的体系在搅拌机上以150(Γ2000转/分钟的速度剪切搅拌15 40分钟，制备纳米有机硅高硬度高耐磨隔热材料。优选的是所述的纳米氧化铟锡浆料在与混合体系混合前需要进行预分散，其中预分散修饰好的纳米氧化铟锡分散体的固含量为209Γ30%，平均粒径为2(T50nm。更优的是所述的纳米有机硅溶胶为Y-氨丙基三乙氧基硅烷，异丁基三乙氧基硅烷，苯基三乙氧基硅烷，甲基三乙氧基硅烷，Ν-β-(氨乙基)-Y-氨丙基三甲氧基硅烷，胺丙基三丁氧基硅烷，四丁氧基硅烷等有机硅偶联剂中的两种或者三种与双酚A和环氧氯丙烷的缩聚物化合而成；所述的有机溶剂为乙醇和异丙酮醇，其中有机溶剂中的乙醇和异丙酮醇各占5% 10% (重量百分数)；成膜物质为二乙二醇乙醚或者乙二醇丁醚； 耐侯助剂为LJ-292 (商品名称，分子式为C3QH56N204)、LJ-113 (商品名称)、B57 (商品名称)、 B97 (商品名称)中的一种；所述的所述的助剂包括消泡剂、流平剂、润湿剂以及分散剂，所述的消泡剂为肌K-141 (商品名称)，Β (-0Μ (商品名称)，TEG0-920 (商品名称)中的一种；流平剂为BYK-333 (商品名称)，TEG0-450 (商品名称)，EFKA-3777 (商品名称)中的一种；润湿剂为BGS-9370 (商品名称)或BI-348 (商品名称)；分散剂为TEGO Dispers 710 (商品名称)或TEGO Dispers 610 (商品名称)。如果在纳米有机硅溶胶中适当添加无机硅微粒作为弥散相均勻分布在膜层中，可以使材料的一些力学机械性能得到显著改善。纳米材料中的二氧化硅为无定型结构，具有一定的吸收紫外光和反射红外线的功能；由于材料与玻璃基材的润湿性特别好，在材料干燥成膜过程中与玻璃中的二氧化硅进行化学键合，显著增强了涂层在玻璃表面的附着力； 干燥成膜后涂层表面均勻分布的纳米粒子也显著的提升了涂层的硬度和耐磨性能，使得涂层具有优异的力学性能，如抗辐射、耐老化、防腐蚀、超高硬度、耐磨等等力学性能。本发明的基本原理将具有隔热功能的纳米浆料通过改性有机硅载体在汽车玻璃表面成膜，从而使玻璃具有隔热功能。膜层具有非常高的可见光透过率、优异的红外线阻隔率和紫外线吸收率、卓越的膜层附着力和超高的硬度。为了更好的提高涂层的附着力，本发明通过选择多种有机硅材料，使玻璃基材结构中的硅氧网络结构和材料中有机硅的网络充分地交杂，这样玻璃基底同膜层产生了牢固的化学键合，有机硅在基材表面形成了致密牢固的氧化物，氧化物部分又与有机硅通过氧键连接，形成了牢固致密的结合界面，使得涂层具有非常好的附着力、耐水性、耐沾污性。纳米氧化硅溶胶的性能主要体现在硬度，耐磨等物理机械性能方面，而膜层的柔韧性，附着力以及耐化性能，可以通过选择有机硅材料来改善。本发明中的纳米氧化铟锡浆料经过分散修饰，对紫外线有很强的吸收作用， 280-380nm之间的紫外线基本被吸收掉；由于纳米氧化铟锡粒径小有利于可见光的透过， 隔热玻璃的透光率可以达到86%左右，不影响人对可见光的需求；对近红外有很强的反射作用，可以反射掉85%的近红外线，有效的降低了红外光的透过率，降低了遮阳系数，保证了玻璃的隔热效果。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。本发明中的纳米氧化铟锡预分散修饰的工艺如下
1、称取适量的纳米氧化铟锡溶液和乙醇，在25°C左右用超声波仪器超声10分钟。2、加入适量的烷基类硅烷偶联剂，继续超声30分钟，得到纳米氧化铟锡预分散体。3、将重量比为40%的有机硅树脂和适量的消泡剂在1000转/分钟的速度下搅拌，然后将重量比为60% 的纳米氧化铟锡预分散体缓慢的加入进去，加入重量比为1%的分散剂，搅拌机转速调整到 1500转/分钟以上，搅拌10分钟后静止消泡即制得纳米氧化铟锡分散体。本发明给出三个纳米有机硅隔热材料的生产实例，主要针对不同的施工工艺与产品的差异化而设计
实例1
纳米改性有机硅溶胶60
纳米氧化硅溶胶6
纳米氧化铟锡浆料9癸二酯混合物(LJ492)2
聚醚改性聚硅氧烷(BI333)0.5
聚丙烯酸酯(EFKA-3777)1
氨基甲酸酯共聚物(TEG0 710)1
聚硅氧烷(Β (141)0.5 乙醇 5 异丙酮醇 10 乙二醇丁醚 5 制备方法
先按照纳米氧化铟锡浆料预分散工艺制备纳米氧化铟锡浆料预分散体，然后将预分散体缓慢添加到高速搅拌的纳米有机硅树脂中，然后加入其它助剂，高速搅拌30分钟后加入稀释剂和成膜助剂和纳米氧化硅溶胶低速分散后静止10分钟后即刻密封包装，即得纳米有机硅隔热材料成品。
使用方法
首先用氨基表面活性剂的玻璃水擦洗玻璃表面并用去离子水冲洗干净，烘干后将纳米隔热材料采用淋涂的方法在汽车玻璃内表面成膜，膜层实干后即得纳米高硬度高耐磨汽车
隔热玻璃。
实例 2
纳米改性有机硅溶胶65
纳米氧化硅溶胶4
纳米氧化铟锡浆料8
癸二酯混合物(LJ492)2
聚醚改性聚硅氧烷(BI333)0.5
聚丙烯酸酯(EFKA-3777)1
氨基甲酸酯共聚物(TEG0 710) 1 聚硅氧烷(Β (141)0.5
乙醇5
异丙酮醇8
乙二醇丁醚5
制备方法
先按照纳米氧化铟锡浆料预分散工艺制备纳米氧化铟锡浆料预分散体，然后将预分散体缓慢添加到高速搅拌的纳米有机硅树脂中，然后加入其它助剂，高速搅拌30分钟后加入稀释剂和成膜助剂和纳米氧化硅溶胶低速分散后静止10分钟后即刻密封包装，即得纳米有机硅隔热材料成品。使用方法
首先用氨基表面活性剂的玻璃水擦洗玻璃表面并用去离子水冲洗干净，烘干后将纳米隔热材料采用淋涂的方法在汽车玻璃内表面成膜，膜层实干后即得纳米高硬度高耐磨汽车隔热玻璃。实例3 纳米改性有机硅溶胶58
纳米氧化硅溶胶10
纳米氧化铟锡浆料7
癸二酯混合物(LJj92)2
聚醚改性聚硅氧烷(BI333)0.5
聚丙烯酸酯(EFKA-3777)1
氨基甲酸酯共聚物(TEG0 710)1
聚硅氧烷(Β (141)0.5 乙醇 5 异丙酮醇 10 乙二醇丁醚 5 制备方法
先按照纳米氧化铟锡浆料预分散工艺制备纳米氧化铟锡浆料预分散体，然后将预分散体缓慢添加到高速搅拌的纳米有机硅树脂中，然后加入其它助剂，高速搅拌30分钟后加入稀释剂和成膜助剂和纳米氧化硅溶胶低速分散后静止10分钟后即刻密封包装，即得纳米有机硅隔热材料成品。使用方法
首先用氨基表面活性剂的玻璃水擦洗玻璃表面并用去离子水冲洗干净，烘干后将纳米隔热材料采用淋涂的方法在汽车玻璃内表面成膜，膜层实干后即得纳米高硬度高耐磨汽车隔热玻璃。
国家安全玻璃及石英玻璃质量监督检验中心和国家涂料质量监督检验中心对本发明制备的纳米透明汽车隔热玻璃膜层做了一系列的光学和力学性能检测。检测报告表明隔热膜层硬度达到了超高的9Η (日本三菱铅笔);耐磨性能卓越，抗刮性能好；附着力为0级；耐水性能优异，膜层水泡2个月后附着力依然为0级；180°C烘烤3小时或者IOOOh氙灯加速老化后表面无黄变、起泡和开裂等现象；汽车隔热玻璃的透光率接近85%，近红外线阻隔率超过85% (780 — 2500nm波段)，紫外线吸收率超过95%。因此本发明所制备的纳米汽车隔热玻璃具有非常高的透光率、优异的红外线阻隔率和紫外线吸收率、卓越的附着力和超高的膜层硬度。可以在汽车隔热玻璃领域大规模使用。上述描述和说明只是表达了本发明的技术构思和特点及其有代表性的实施案例， 并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明构思实质所做的等效变化或者修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.-种汽车玻璃纳米隔热材料，包括组分和含量(重量百分数)纳米改性有机硅溶胶50% 70%纳米氧化硅溶胶5%、^ 10%纳米氧化铟锡浆料5% ‘15%有机溶剂10%- 20%成膜物质 '5% -,PJ
2.如权利要求1所述的汽车玻璃纳米隔热材料，其特征是还包括助剂2.39Γ6% (重量百分数)，所述的助剂包括耐侯助剂1^-3%消泡剂0.1% 0.5%流平剂0. 5% 润湿剂0.2% 0.5%分散剂0. 5% 1%。
3.如权利要求1或者2所述的汽车玻璃纳米隔热材料，其特征是所述的有机溶剂为乙醇和异丙酮醇，其中有机溶剂中的乙醇和异丙酮醇各占5% 10% (重量百分数)；成膜物质为二乙二醇乙醚或者乙二醇丁醚。
4.如权利要求2所述的汽车玻璃纳米隔热材料，其特征是所述的消泡剂为Β (-141， BYK-O24, TEG0-920 中的一种；流平剂为 ΒΥΚ-333，TEG0-450, EFKA-3777 中的一种；润湿齐[J 为 BGS-9370 或 ΒΥΚ-348 ；分散剂为 TEGO Dispers 710 或 TEGO Dispers 610 ；耐侯助剂为 LJ-292,LJ-113,B57,B97 中的一种。
5.如权利要求3所述的汽车玻璃纳米隔热材料，其特征是所述的纳米改性有机硅溶胶为Y-氨丙基三乙氧基硅烷，异丁基三乙氧基硅烷，苯基三乙氧基硅烷，甲基三乙氧基硅烷，Ν-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，胺丙基三丁氧基硅烷，四丁氧基硅烷等有机硅偶联剂中的两种或者三种与双酚A和环氧氯丙烷的缩聚物化合而成。
6.如权利要求5所述的汽车玻璃纳米隔热材料，其特征是所述的纳米隔热材料粒子的平均粒径在5(Tl00nm ；固含量为20% 25%。
7.一种汽车玻璃纳米隔热材料的制备方法，包括步骤A)将50% 70%(重量百分数)纳米改性有机硅溶胶，5% 10% (重量百分数)纳米氧化硅溶胶，5% 15% (重量百分数)纳米氧化铟锡浆料，耐侯助剂 3% (重量百分数)，有机溶剂10% 20% (重量百分数)，成膜物质 5% (重量百分数)充分混合， 所述各组分之和为100% ；B)将混合后的体系在搅拌机上以150(Γ2000转/分钟的速度剪切搅拌15 40分钟，制备纳米有机硅高硬度高耐磨隔热材料。
8.如权利要求7所述的汽车玻璃纳米隔热材料的制备方法，其特征是所述的纳米氧化铟锡浆料在与混合体系混合前需要进行预分散，其中预分散修饰好的纳米氧化铟锡分散体的固含量为20% 30%，平均粒径为2(T50nm。
9.如权利要求8所述的汽车玻璃纳米隔热材料的制备方法，其特征是所述的纳米改性有机硅溶胶为Y-氨丙基三乙氧基硅烷，异丁基三乙氧基硅烷，苯基三乙氧基硅烷，甲基三乙氧基硅烷，Ν-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，胺丙基三丁氧基硅烷，四丁氧基硅烷等有机硅偶联剂中的两种或者三种与双酚A和环氧氯丙烷的缩聚物化合而成；所述的有机溶剂为乙醇和异丙酮醇，其中有机溶剂中的乙醇和异丙酮醇各占5% 10%(重量百分数)；成膜物质为二乙二醇乙醚或者乙二醇丁醚；耐侯助剂为LJ492、LJ-113、B57、B97 中的一种。
全文摘要
本发明公开了一种汽车玻璃纳米隔热材料的制作方法。所述纳米材料主要的组分和含量为纳米改性有机硅溶胶50％~70％，纳米氧化硅溶胶5％~10％，纳米氧化铟锡浆料5％～15％，有机溶剂10％～20％，成膜物质1％～5％；所述各组分之和为100%。本发明将具有隔热功能的纳米浆料通过有机硅载体在汽车玻璃内表面成膜，从而使玻璃具有隔热功能，同时具有非常高的可见光透过率、优异的红外线阻隔率和紫外线吸收率、卓越的附着力和超高的膜层硬度。
文档编号C09D5/33GK102153948SQ20101057698
公开日2011年8月17日 申请日期2010年12月7日 优先权日2010年12月7日
发明者刘远, 李海洋 申请人:李海洋