专利名称：一种poss改性水性纳米透明隔热涂料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种涂料，尤其涉及一种具有高表面硬度的水性纳米透明隔热涂料及其制备方法。
背景技术：
随着“低碳”观念被越来越多人所接受，减少能源消耗成为大势所趋。在能源消耗中，建筑物及汽车的采暖与空调制冷占有相当大的一部分。目前，我国对建筑物主要推行外墙保温和屋面保温，该方面技术相对较成熟。众所周知，在建筑物和汽车中，透明的玻璃门窗是不可缺少的一部分，而透明玻璃的保温隔热技术相对比较落后，因此，该方面已成为隔热或保暖最大的缺口。而且在现代建筑中为了提高室内的采光明亮度，窗户面积都较大。因此，透明隔热涂料的研制具有非常重要的现实意义。纳米透明隔热涂料的基本原理是利用掺杂在其中的纳米级半导体材料对含有大量能量的红外光进行吸收和反射，而对可见光透过率的影响很小，从而达到了既隔热又透明的效果。目前国内已有不少人做过这方面的研究。陈飞霞等(陈飞霞，等.涂料工业， 2004,2 :48-50)采用在水中分散好的氧化铟锡(ITO)水浆，以及有机硅树脂成膜剂，通过加入共溶剂并调整体系PH值，制得了透明隔热涂料，该涂料具有良好的光谱选择性，在可见光区具有高的透过性，并能有效阻隔红外光区的热辐射。赵石林等(中国发明专利，公开号CN1563231A，纳米透明隔热复合涂料及该涂料的隔热效果测试装置)公开了一种由ITO 粉体，纳米氧化锡锑(ATO)粉体，涂料助剂和稀释剂等组成的涂料，附着力强，透明，能屏蔽红外线隔热。李冬霜等(中国发明专利，公开号CN101108946A，纳米透明隔热涂料及其制备方法)公开了一种以具有核/壳结构的无机纳米粒子杂化高分子树脂为成膜剂制备透明隔热的方法。李彦峰等(中国发明专利，公开号CN101538444，一种用于玻璃的水性隔热纳米涂料及其制备方法)提供了一种同时兼具优良隔热性能和透明性，具有耐候性好、生产工艺简单易行，施工方便，生产成本低的玻璃隔热涂料及其制备方法。刘成楼(刘成楼.现代涂料与涂装，2010，2 6-9)以有机硅乳液改性丙烯酸树脂为成膜物，以纳米ATO粉体为颜填料，在助剂的配合下制备成水性纳米透明隔热涂料，在满足采光需要的同时，又使玻璃具有一定的隔热功能。这些透明隔热涂料往往都具有较高的红外线阻隔率和可见光透过率， 但是表面硬度(H)低这个缺点使它们难以满足日常的清洗条件，严重影响了透明隔热涂料的实际使用效果。因此在不影响透明隔热涂料光学性能的基础上，充分提高其表面硬度，使其耐刮擦耐清洗已成为研制新型透明隔热涂料的关键。多面体低聚倍半硅氧烷(P0SQ是一种近年来在国际上受到广泛关注的聚合物增强材料，它属于纳米尺度的二氧化硅/硅氧烷杂化物，可以与多种有机聚合物结合，形成纳米尺度的无机-有机杂化增强聚合物，显著提高材料的耐热性、耐摩擦性能和力学性能。 POSS改性聚合物制备有机-无机纳米杂化材料，工艺简单，无机纳米颗粒和空穴在体系中具有均勻的分散度，而且POSS和基体之间往往具有较强的表面结合力。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种多面体低聚倍半硅氧烷(P0SQ改性水性纳米透明隔热涂料及其制备方法，改性后的透明隔热涂料提高了透明隔热涂料表面硬度，同时具有高红外线阻隔率和可见光透过率的特点。所述POSS改性水性纳米透明隔热涂料的组分及各组分的质量百分比如下硅丙乳液40% 60%;纳米ATO浆料5% 15% ；
去离子水20% 30% ；
成膜助剂2% 6% ；
消泡剂0. 0. 5% ；
流平剂0. 0. 5% ；
多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)改性剂5% 15%。
所述硅丙乳液的固含量可为50%。所述纳米ATO浆料固含量可为30%。所述成
膜助剂可为醇酯十二等。所述消泡剂可为Dow C0rningl63硅氧烷等。所述流平剂可为有机硅丙烯酸酯类AHL 203等。所述多面体低聚倍半硅氧烷(P0SQ改性剂的制备方法如下1)以二甲苯做为溶剂，氩气保护下，控制反应温度90 130°C，然后在34% 42%二甲苯溶剂量依次加入1.6% 2%含多面体低聚倍半硅氧烷的乙烯基单体(POSS)和 0. 8% 1. 6%过氧化二异丙苯，反应后加入34% 42%甲基丙烯酸甲酯、3% 12%丙烯酸丁酯、2% 25%丙烯酸甲酯和0. 15% 0. 25%链转移剂3-琉基丙酸异辛酯，反应12 16h，冷却至室温后，加入乙醇将共聚物沉淀，过滤，用热水洗涤，并用甲醇淋洗数次后干燥含多面体低聚倍半硅氧烷的乙烯基单体(POSS)结构如下，其中R = -CH2CH(CH3)2， η = 3 6。
权利要求
1.一种POSS改性水性纳米透明隔热涂料，其特征在于其组分及各组分的质量百分比如下硅丙乳液40% 60%，纳米ATO浆料5% 15%，去离子水20% 30%，成膜助剂 2 % 6 %，消泡剂0. 1 % 0. 5 %，流平剂0. 1 % 0. 5 %，多面体低聚倍半硅氧烷改性剂 5% 15%。
2.如权利要求1所述的一种POSS改性水性纳米透明隔热涂料，其特征在于所述硅丙乳液的固含量为50%。
3.如权利要求1所述的一种POSS改性水性纳米透明隔热涂料，其特征在于所述纳米 ATO浆料固含量为30%。
4.如权利要求1所述的一种POSS改性水性纳米透明隔热涂料，其特征在于所述成膜助剂为醇酯十二。
5.如权利要求1所述的一种POSS改性水性纳米透明隔热涂料，其特征在于所述消泡剂为 Dow Corningl63 硅氧烷。
6.如权利要求1所述的一种POSS改性水性纳米透明隔热涂料，其特征在于所述流平剂为有机硅丙烯酸酯类AHL 203。
7.如权利要求1所述的一种POSS改性水性纳米透明隔热涂料，其特征在于所述多面体低聚倍半硅氧烷改性剂的制备方法如下1)以二甲苯做为溶剂，氩气保护下，控制反应温度90 130°C，然后在34% 42%二甲苯溶剂量依次加入1. 6% 2%含多面体低聚倍半硅氧烷的乙烯基单体和0. 8% 1. 6% 过氧化二异丙苯，反应后加入 42%甲基丙烯酸甲酯、3% 12%丙烯酸丁酯、2% 25%丙烯酸甲酯和0. 15% 0. 25%链转移剂3-琉基丙酸异辛酯，反应12 16h，冷却至室温后，加入乙醇将共聚物沉淀，过滤，用热水洗涤，并用甲醇淋洗数次后干燥备用；2)按质量百分比，将10% 12%的步骤1)产物溶于20% 30%6#溶剂油中，再与 55% 60%去离子水、3. 5% 5%分散剂混合，经充分乳化后得多面体低聚倍半硅氧烷改性剂。
8.如权利要求7所述的一种POSS改性水性纳米透明隔热涂料，其特征在于所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠。
9.如权利要求7所述的一种POSS改性水性纳米透明隔热涂料，其特征在于所述含多面体低聚倍半硅氧烷的乙烯基单体结构如下
10.如权利要求1所述的一种POSS改性水性纳米透明隔热涂料的制备方法，其特征在于步骤如下按各组分配比，在硅丙乳液中加入消泡剂分散均勻，然后加入到纳米ATO浆料中并搅拌，再依次加入去离子水、流平剂、成膜助剂和多面体低聚倍半硅氧烷改性剂，混合后即得 POSS改性水性纳米透明隔热涂料。
全文摘要
一种POSS改性水性纳米透明隔热涂料及其制备方法，涉及一种隔热涂料，所述涂料的组分为硅丙乳液40％～60％，纳米ATO浆料5％～15％，去离子水20％～30％，成膜助剂2％～6％，消泡剂0.1％～0.5％，流平剂0.1％～0.5％，多面体低聚倍半硅氧烷改性剂5％～15％。制备方法为按各组分配比，在硅丙乳液中加入消泡剂分散均匀，然后加入到纳米ATO浆料中并搅拌，再依次加入去离子水、流平剂、成膜助剂和多面体低聚倍半硅氧烷改性剂，混合后即得POSS改性水性纳米透明隔热涂料。改性后的涂料涂层硬度最高达到铅笔硬度4H，同时具有高红外线阻隔率和可见光透过率及很好的抗紫外线的老化能力和耐候性等特点。
文档编号C09D7/12GK102241937SQ20111014095
公开日2011年11月16日 申请日期2011年5月27日 优先权日2011年5月27日
发明者刘杰, 戴李宗, 曾碧榕, 罗伟昂, 蒋斌杰, 许一婷 申请人:厦门大学