本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种高强度透明隔热玻璃涂料及制备方法。
背景技术：
涂料是现代生活中必不可少的装饰材料，涂料可对被涂物体进行装饰和保护。涂料覆于被涂物表面后形成高分子膜，使被涂物美观并得到保护，或者在被涂物表面形成具有其他特殊功能的膜类物质。近年来，用于玻璃制品上的涂料，具有附着力强、提供多种装饰色彩等特点，得到了人们的广泛青睐。目前市场上用于玻璃底材涂装的涂料一般是聚氨酯涂料或水性涂料。聚氨酯涂料涂装前需要混合双组份并在活化期内完成施工，存在施工麻烦的特点；同时聚氨酯涂料存在大量有机溶剂，挥发后会破坏环境。水性玻璃漆对施工环境要求高，干燥较慢效率低。
透明隔热玻璃涂料目前基本上是采用有机成膜物质，其在使用过程中，经紫外线照射，温湿度的高低循环变化，会逐渐老化、黄变、粉化，故其耐候性、耐化学品、耐水、硬度等均不太理想，而隔热功能材料基本上选用ato或ito近红外短波阻隔纳米材料分散液，但是这两种材料均只能阻隔近红外的长波部分，也就是说只能阻隔太阳热辐射的一部分，隔热效果不理想，其遮蔽系数基本上在0.75左右。
因此，研究开发一种既具有较好的玻璃附着性能，施工方便，又具有较好的隔热效果的玻璃涂料具有重要意义，也符合目前市场的需求，具有较好的应用前景。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高强度透明隔热玻璃涂料及制备方法，所述涂料应用于玻璃表面具有涂覆效果好，施工方便的特点，还具有高透明度及较好的隔热保温的作用，且所述涂料具有较好的粘结性能及耐刮擦性能，避免使用过程中的脱落现象，提高了涂料的使用寿命，降低了使用成本，具有较好的应用价值。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明涉及一种高强度透明隔热玻璃涂料，包括如下重量份的各原料：石墨烯改性聚甲基丙烯酸酯30~45份、有机硅改性环氧树脂20~30份、酚醛树脂10~18份、脲醛树脂8~15份、聚乙烯醇5~10份、丙烯酸酯12~20份、十二烷基苯磺酸钠6~13份、过硫酸钾3~7份、对苯二甲酸乙二醇酯5~9份、膏状凹凸棒石粘土12~17份、纳米二氧化钛7~15份、纳米二氧化硅5~12份、固化剂3~8份、消泡剂2~6份，还包括适量溶剂。
优选地，所述石墨烯改性聚甲基丙烯酸酯38份、有机硅改性环氧树脂22份、酚醛树脂13份、脲醛树脂9份、聚乙烯醇7份、丙烯酸酯16份、十二烷基苯磺酸钠10份、过硫酸钾5份、对苯二甲酸乙二醇酯8份、膏状凹凸棒石粘土15份、纳米二氧化钛11份、纳米二氧化硅8份、固化剂6份、消泡剂4份，还包括适量溶剂。
优选地，所述膏状凹凸棒石粘土为天然凹凸棒石粘土经提纯、改性之后加水制备而成的膏状物，其中含水量为40%~70%。
优选地，所述固化剂为乙烯基三胺、三甲基六亚甲基二胺中的任一种。
优选地，所述溶剂包括水、乙醇、乙酸乙酯、正丁醇中的任一种。
本发明还涉及一种制备高强度透明隔热玻璃涂料的方法，包括如下步骤：
（1）按照配比分别称取酚醛树脂、脲醛树脂、丙烯酸酯、十二烷基苯磺酸钠、过硫酸钾、对苯二甲酸乙二醇酯及溶剂加入到反应釜中，反应生成预聚体，然后向混合物中加入石墨烯改性聚甲基丙烯酸酯、有机硅改性环氧树脂和聚乙烯醇，升温至70~90℃，混合反应1~3h；
（2）向步骤（1）中得到的混合物中加入膏状凹凸棒石粘土、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和消泡剂，混合搅拌均匀，然后置于超声波中超声20~30min；
（3）将步骤（2）反应得到的产物加入到剪切机中剪切10~30min，然后再向混合物中加入固化剂，混合均匀，即得所述玻璃涂料。
优选地，所述步骤（1）中加入溶剂的量为各组分总重量的2~5倍。
优选地，所述步骤（2）中膏状凹凸棒石粘土的制备方法为：取天然凹凸棒土进行粉碎至200~300目，加入凹凸棒土质量10~20倍的水，搅拌形成悬浮泥浆，取上层悬浊液于2000~3500转/min的离心机中离心处理5~10min，真空抽滤；将滤饼置于烧瓶中，加入2mol/l的稀盐酸，于60~80℃搅拌回流20~30min，真空抽滤，并用蒸馏水清洗至ph为6~7，得滤饼，再将滤饼加水混合制得含水量为40~70%的膏状凹凸棒石粘土。
优选地，所述步骤（2）中纳米二氧化钛、纳米二氧化硅加入前先对其进行研磨处理，使得粒径小于200目。
优选地，所述步骤（3）中剪切机的转速为2000~3500转/min。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明所述的高强度透明隔热玻璃涂料，应用于玻璃表面具有涂覆效果好，施工方便的特点，还具有高透明度及较好的隔热保温的作用，且所述涂料具有较好的粘结性能及耐刮擦性等优异的力学性能，避免使用过程中的脱落现象，提高了涂料的使用寿命，降低了使用成本，具有较好的应用价值。
（2）本发明所述的高强度透明隔热玻璃涂料中添加有石墨烯改性聚甲基丙烯酸酯，由于石墨烯具有片层共轭结构，层层叠加形成致密的防腐层，能够有效抑制水对涂层的浸润与渗透，从而使得石墨烯改性后的聚合物应用于涂料增加了涂料的防水防腐性能；此外，由于石墨烯优异的力学性能及化学稳定性，使得改性后的聚合物涂料具有较好的耐磨、耐刮擦的力学性能及化学稳定性。
（3）本发明所述高强度透明隔热玻璃涂料中添加有膏状凹凸棒粘土，具有较好的粘性和可塑性，乳化率较高，节省了乳化生产过程，降低了生产成本，有利于原料之间的乳化和粘结，能够大大增加玻璃涂料的粘结性能、抗剥落性能和防水效果。由于凹凸棒土还具有较好的悬浮性、流平性及增稠性，因此，还可以代替原有的悬浮剂、增稠剂及稳定剂，具有一剂多用的特点，大大降低了原料消耗及原料成本。再加上凹凸棒土独特的层链状结构，使其具有一定的隔热作用，应用在玻璃涂料中，大大增强了玻璃的隔热效果，提高了能源利用率。
（4）本发明所述高强度透明隔热玻璃涂料中还添加有脲醛树脂，与聚乙烯醇结合应用于涂料中，大大提高了涂料的抗冻性能，保证了涂料在严寒的冬季能够正常使用，扩大了涂料的应用领域。
（5）本发明所述高强度透明隔热玻璃涂料的制备工艺简单、条件温和，制备过程无污染物产生，安全环保，适合工业化推广生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，例如sambrook等分子克隆：实验室手册（newyork:coldspringharborlaboratorypress,1989）中所述的条件，或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1：
本发明优选实施例的一种高强度透明隔热玻璃涂料及制备方法；
所述高强度透明隔热玻璃涂料，由如下重量份数的各原料制备而成：
石墨烯改性聚甲基丙烯酸酯38份、有机硅改性环氧树脂22份、酚醛树脂13份、脲醛树脂9份、聚乙烯醇7份、丙烯酸酯16份、十二烷基苯磺酸钠10份、过硫酸钾5份、对苯二甲酸乙二醇酯8份、膏状凹凸棒石粘土15份、纳米二氧化钛11份、纳米二氧化硅8份、固化剂6份、消泡剂4份，还包括适量溶剂。
所述膏状凹凸棒石粘土为天然凹凸棒石粘土经提纯、改性之后加水制备而成的膏状物，其中含水量为60%。
采用膏状凹凸棒粘土，由于其具有较好的粘性和可塑性，乳化率较高，节省了乳化生产过程，降低了生产成本，有利于原料之间的乳化和粘结，能够大大增加玻璃涂料的粘结性能、抗剥落性能和防水效果。由于凹凸棒土还具有较好的悬浮性、流平性及增稠性，因此，还可以代替原有的悬浮剂、增稠剂及稳定剂，具有一剂多用的特点，大大降低了原料消耗及原料成本。再加上凹凸棒土独特的层链状结构，使其具有一定的隔热作用，应用在玻璃涂料中，大大增强了玻璃的隔热效果，提高了能源利用率。
所述固化剂为三甲基六亚甲基二胺。
所述溶剂包括乙醇。
本发明所述制备高强度透明隔热玻璃涂料的方法，包括如下步骤：
（1）按照配比分别称取酚醛树脂、脲醛树脂、丙烯酸酯、十二烷基苯磺酸钠、过硫酸钾、对苯二甲酸乙二醇酯及各组分总重量的3倍量的溶剂加入到反应釜中，反应生成预聚体，然后向混合物中加入石墨烯改性聚甲基丙烯酸酯、有机硅改性环氧树脂和聚乙烯醇，升温至80℃，混合反应2h；
（2）向步骤（1）中得到的混合物中加入膏状凹凸棒石粘土、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和消泡剂，混合搅拌均匀，然后置于超声波中超声25min；
（3）将步骤（2）反应得到的产物加入到转速为3000转/min的剪切机中剪切20min，然后再向混合物中加入固化剂，混合均匀，即得所述玻璃涂料。
步骤（2）中膏状凹凸棒石粘土的制备方法为：取天然凹凸棒土进行粉碎至200~300目，加入凹凸棒土质量16倍的水，搅拌形成悬浮泥浆，取上层悬浊液于3000转/min的离心机中离心处理10min，真空抽滤；将滤饼置于烧瓶中，加入2mol/l的稀盐酸，于80℃搅拌回流20min，真空抽滤，并用蒸馏水清洗至ph为6~7，得滤饼，再将滤饼加水混合制得含水量为60%的膏状凹凸棒石粘土。
步骤（2）中纳米二氧化钛、纳米二氧化硅加入前先对其进行研磨处理，使得粒径小于200目。
实施例2：
本发明优选实施例的一种高强度透明隔热玻璃涂料及制备方法；
所述高强度透明隔热玻璃涂料，由如下重量份数的各原料制备而成：
石墨烯改性聚甲基丙烯酸酯30份、有机硅改性环氧树脂20份、酚醛树脂10份、脲醛树脂8份、聚乙烯醇5份、丙烯酸酯12份、十二烷基苯磺酸钠6份、过硫酸钾3份、对苯二甲酸乙二醇酯5份、膏状凹凸棒石粘土12份、纳米二氧化钛7份、纳米二氧化硅5份、固化剂3份、消泡剂2份，还包括适量溶剂。
所述膏状凹凸棒石粘土为天然凹凸棒石粘土经提纯、改性之后加水制备而成的膏状物，其中含水量为40%。
所述固化剂为乙烯基三胺。
所述溶剂包括水。
本发明所述制备高强度透明隔热玻璃涂料的方法，包括如下步骤：
（1）按照配比分别称取酚醛树脂、脲醛树脂、丙烯酸酯、十二烷基苯磺酸钠、过硫酸钾、对苯二甲酸乙二醇酯及各组分总重量的2倍量的溶剂加入到反应釜中，反应生成预聚体，然后向混合物中加入石墨烯改性聚甲基丙烯酸酯、有机硅改性环氧树脂和聚乙烯醇，升温至70℃，混合反应3h；
（2）向步骤（1）中得到的混合物中加入膏状凹凸棒石粘土、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和消泡剂，混合搅拌均匀，然后置于超声波中超声20min；
（3）将步骤（2）反应得到的产物加入到转速为2000转/min的剪切机中剪切30min，然后再向混合物中加入固化剂，混合均匀，即得所述玻璃涂料。
步骤（2）中膏状凹凸棒石粘土的制备方法为：取天然凹凸棒土进行粉碎至200~300目，加入凹凸棒土质量10倍的水，搅拌形成悬浮泥浆，取上层悬浊液于2000转/min的离心机中离心处理10min，真空抽滤；将滤饼置于烧瓶中，加入2mol/l的稀盐酸，于60℃搅拌回流30min，真空抽滤，并用蒸馏水清洗至ph为6~7，得滤饼，再将滤饼加水混合制得含水量为40%的膏状凹凸棒石粘土。
步骤（2）中纳米二氧化钛、纳米二氧化硅加入前先对其进行研磨处理，使得粒径小于200目。
实施例3：
本发明优选实施例的一种高强度透明隔热玻璃涂料及制备方法；
所述高强度透明隔热玻璃涂料，由如下重量份数的各原料制备而成：
石墨烯改性聚甲基丙烯酸酯45份、有机硅改性环氧树脂30份、酚醛树脂18份、脲醛树脂15份、聚乙烯醇10份、丙烯酸酯20份、十二烷基苯磺酸钠13份、过硫酸钾7份、对苯二甲酸乙二醇酯9份、膏状凹凸棒石粘土17份、纳米二氧化钛15份、纳米二氧化硅12份、固化剂8份、消泡剂6份，还包括适量溶剂。
所述膏状凹凸棒石粘土为天然凹凸棒石粘土经提纯、改性之后加水制备而成的膏状物，其中含水量为70%。
所述固化剂为乙烯基三胺。
所述溶剂包括正丁醇。
本发明所述制备高强度透明隔热玻璃涂料的方法，包括如下步骤：
（1）按照配比分别称取酚醛树脂、脲醛树脂、丙烯酸酯、十二烷基苯磺酸钠、过硫酸钾、对苯二甲酸乙二醇酯及各组分总重量的5倍量的溶剂加入到反应釜中，反应生成预聚体，然后向混合物中加入石墨烯改性聚甲基丙烯酸酯、有机硅改性环氧树脂和聚乙烯醇，升温至90℃，混合反应1h；
（2）向步骤（1）中得到的混合物中加入膏状凹凸棒石粘土、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和消泡剂，混合搅拌均匀，然后置于超声波中超声30min；
（3）将步骤（2）反应得到的产物加入到转速为2000~3500转/min的剪切机中剪切10~30min，然后再向混合物中加入固化剂，混合均匀，即得所述玻璃涂料。
步骤（2）中膏状凹凸棒石粘土的制备方法为：取天然凹凸棒土进行粉碎至200~300目，加入凹凸棒土质量20倍的水，搅拌形成悬浮泥浆，取上层悬浊液于3500转/min的离心机中离心处理5min，真空抽滤；将滤饼置于烧瓶中，加入2mol/l的稀盐酸，于80℃搅拌回流20min，真空抽滤，并用蒸馏水清洗至ph为6~7，得滤饼，再将滤饼加水混合制得含水量为70%的膏状凹凸棒石粘土。
步骤（2）中纳米二氧化钛、纳米二氧化硅加入前先对其进行研磨处理，使得粒径小于200目。
将实施例1~3制备得到的玻璃涂料分别按照jg/t338-2011《建筑玻璃用隔热涂料》进行性能检测，其中，对照组为市场上常规玻璃涂料，具体结果如下表所示：
由上表可知，本发明制备得到的玻璃涂料的附着力及耐刮擦性及透光性能均优于现有技术中存在的玻璃涂料，具有较好的应用价值。
综上所述，本发明所述的高强度透明隔热玻璃涂料，应用于玻璃表面具有涂覆效果好，施工方便的特点，还具有高透明度及较好的隔热保温的作用，且所述涂料具有较好的粘结性能及耐刮擦性等优异的力学性能，避免使用过程中的脱落现象，提高了涂料的使用寿命，降低了使用成本，具有较好的应用价值。所述涂料的制备工艺简单、条件温和，制备过程无污染物产生，安全环保，适合工业化推广生产。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。