本发明涉及玻璃涂料领域，具体涉及透明隔热玻璃涂料领域，特别涉及一种用于高层玻璃的透明隔热涂料及其制备方法。
背景技术：
1、随着人们对生产生活要求的逐渐提高，各种功能涂料的开发研究变得越来越广泛。在建筑物玻璃中，尤其是高层玻璃，人们不仅需要其具有高透光的特点，而且还期望其具有降低室内红外线辐射在热效应损失方面的功能，但是普通玻璃的热红外反射率仅为百分之十，远远不能满足对红外线的阻隔需求，因此对于高层玻璃透明隔热涂料的开发变得愈发重要。
2、目前，主要采取的解决方法是添加ito(氧化铟锡)、ato(氧化锡锑)等无机功能材料助剂以制备隔热涂料，但这两种材料均只能阻隔近红外线的长波部分，存在隔热效果不理想的问题，并且其施工难度大、无法良好地平衡涂料隔热率与透光率之间的矛盾。近些年，稀土材料对于红外线的吸收性能以及对紫外线的屏蔽作用被科研工作者们逐步挖掘，稀土材料也被广泛地应用于隔热涂料领域，但稀土材料仍然存在一些缺陷，例如稀土材料涂层的强度以及硬度较低，容易受到机械磨损，从而导致涂料的隔热性能降低；稀土材料涂层易受到温度以及湿度的影响，从而使涂层的寿命降低；稀土材料在树脂中的分散性不佳从而导致涂层的致密性、附着力以及粘结性不足，导致涂层的隔热性能以及使用寿命降低。
3、专利cn 106167657a公开了一种水性玻璃透明反射隔热涂料，该申请采用多种稀土和有机金属氧化物复合作为隔热材料，可以起到良好的红外线反射作用，但其形成的涂层强度不足，导致其附着力较差，使用寿命较短；专利cn 106883735a公开了一种透明隔热玻璃涂料及其制备方法，该申请采用改性水性环氧树脂为主体树脂，分别添加保温隔热填料和紫外线遮蔽纳米材料分散液，使涂料具有良好的隔热性和较高的透明度，但并未提及涂料的强度、耐温性、耐湿性以及致密性等方面的问题。
4、因此，市面上亟需一种具有高强度、耐温、耐湿、致密以及透明隔热性能的高层玻璃涂料。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本发明选用环氧树脂为涂料的主体树脂成分，再加入改性稀土隔热填料、偶联剂和复合固化剂在混合有机溶剂中制备合成了一种用于高层玻璃的涂料，具有高强度、耐温、耐湿、致密以及透明隔热的优点。
2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
3、本发明一方面提供了一种用于高层玻璃的透明隔热涂料，按照重量份数计，所述涂料包括以下原料：环氧树脂15-25份，改性稀土隔热填料1-5份，偶联剂0.2-1份，复合固化剂1-5份，混合有机溶剂55-65份。
4、在本发明的一些实施方案中，所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂。
5、优选地，所述双酚a型环氧树脂的型号为e44型环氧树脂。
6、本发明对所述e44型环氧树脂的来源不做特殊限制，可通过市售购买得到，包括但不限于购自山东品尚新材料有限公司。
7、申请人选用e44型双酚a型环氧树脂作为涂料的主体树脂成分，使涂料具有透明、耐污抗腐蚀、耐温、耐磨以及耐候性强等优点。
8、在本发明的一些实施方案中，所述改性稀土隔热填料的制备方法包括以下步骤：
9、①将六水合硝酸钇、正硅酸乙酯和无水乙醇加入反应釜中，加入硝酸，搅拌20-40min后加入氨水，搅拌10-20min，得到混合溶液备用；
10、②取步骤①的混合溶液，加入六水合硝酸钐、无水乙醇和去离子水，搅拌20-40min后在55-65℃下干燥10-14h，研磨后煅烧得到混合粉体备用；
11、③将硬脂酸溶于无水乙醇中，在70-90℃条件下搅拌2-4h，加入步骤②的混合粉体，搅拌1-2h，在100-120℃下干燥22-26h，煅烧，研磨即得改性稀土隔热填料。
12、优选地，所述改性稀土隔热填料的制备方法包括以下步骤：
13、①将六水合硝酸钇、正硅酸乙酯和无水乙醇加入反应釜中，加入硝酸，搅拌30min后加入氨水，搅拌15min，得到混合溶液备用；
14、②取步骤①的混合溶液，加入六水合硝酸钐、无水乙醇和去离子水，搅拌30min后在60℃下干燥12h，研磨至180-200目后置于800℃煅烧3h得到混合粉体备用；
15、③将硬脂酸溶于无水乙醇中，在80℃条件下搅拌3h，加入步骤②的混合粉体，搅拌1.5h，在110℃下干燥24h，在800℃煅烧4h，研磨即得改性稀土隔热填料，
16、其中，步骤②中，步骤①的混合溶液和六水合硝酸钐的质量比为1：(0.04-0.06)。
17、在本发明的一些实施方案中，所述步骤①中，六水合硝酸钇和正硅酸乙酯的质量比为(0.35-0.55)：1；步骤③中，硬脂酸和步骤②的混合粉体的质量比为(0.06-0.1)：1。
18、优选地，所述步骤①中，六水合硝酸钇和正硅酸乙酯的质量比为0.45：1；步骤③中，硬脂酸和步骤②的混合粉体的质量比为0.08：1。
19、红外线是我们感受到热的主要原因，申请人通过在涂料中添加稀土元素，使其吸收红外光波，从而达到隔热的目的，稀土元素钇因具有含量丰富、产地来源广泛的优点被广泛应用，钇本身不具备吸收红光的能力，但其化合物，如氧化钇等在掺杂其他稀土元素后可以实现对红光的吸收和发射，是一种良好的玻璃隔热涂层添加剂，但是氧化钇存在强度以及致密性不好的缺陷，从而导致其作为隔热涂层添加剂的使用寿命受到限制。
20、申请人以六水合硝酸钇为钇源，正硅酸乙酯为硅源，无水乙醇为溶剂，在硝酸催化以及氨水的分散作用下合成了y2o3-sio2复合材料，y2o3晶格中的一些氧离子被si取代，使氧离子在y2o3中更好地迁移，从而提高y2o3的稳定性，进一步增强钇稀土材料的强度，并且y2o3和sio2之间的掺杂，可以降低y2o3的孔隙率，实现了钇稀土材料的致密化，并且申请人通过控制六水合硝酸钇和正硅酸乙酯的反应质量比，使正硅酸乙酯微过量，使涂料中存在一定量残留的正硅酸乙酯，正硅酸乙酯加热后会水解二氧化硅，从而增加涂料对玻璃的附着力，起到涂层转化剂的作用；一方面，申请人向y2o3-sio2复合材料中引入具有sm3+的六水合硝酸钐，sm3+与y3+半径相近，化学性质相近，可以在煅烧的过程中良好地掺杂在一起，通过提高y2o3晶格畸变程度，从而填补钇稀土填料晶界的孔隙，从而增加稀土填料的致密性以及力学性能，并且sm3+的引入还增加了稀土填料对紫外线的阻隔作用，同时sio2可以降低sm3+的光催化活性，使稀土填料的耐紫外线性能更加持久；另一方面，申请人在上述混合粉体中添加硬脂酸乙醇溶液，不仅可以利用硬脂酸的润滑性使改性稀土填料在涂料中更好地分散以及硬脂酸的抗氧化性从而增强涂料对紫外线的防御作用，而且硬脂酸乙醇溶液可以将硬脂酸的疏水性饱和烃基长直链键合到稀土钇混合粉体表面，从而使涂料的疏水性能得到提高，并且脂肪酸的-cooh可以使其与sio2结合更加紧密，使涂料具有长效的疏水性能。
21、在本发明的一些实施方案中，所述偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷和四正丙氧基硅烷的混合物。
22、优选地，所述3-氨基丙基三乙氧基硅烷和四正丙氧基硅烷的质量比为1：(0.5-2)。
23、更优选地，所述3-氨基丙基三乙氧基硅烷和四正丙氧基硅烷的质量比为1：1。
24、在本发明的一些实施方案中，所述复合固化剂为改性双氰胺和2-乙基-4甲基咪唑的混合物，质量比为(3.5-4.5)：1。
25、优选地，所述复合固化剂为改性双氰胺和2-乙基-4甲基咪唑的混合物，质量比为4：1。
26、在本发明的一些实施方案中，所述改性双氰胺的制备方法包括以下步骤：
27、(1)将聚醚胺、腰果酚加入反应容器中，边升温边搅拌，待升温至80-85℃，滴加糠醛，在100-105℃回流2-4h，得到反应产物备用；
28、(2)取步骤(1)的反应产物，加入双氰胺、环氧丙烷、苯基缩水甘油醚和稀盐酸，在130-140℃加热回流5.5-6.5h，减压蒸馏至无液体抽出，即得到改性双氰胺。
29、优选地，所述双氰胺为微粉双氰胺。
30、本发明对所述微粉双氰胺的来源不做特殊限制，可通过市售购买得到，包括但不限于购自广州市新稀冶金化工有限公司。
31、在本发明的一些实施方案中，所述步骤(2)中，步骤(1)的反应产物、双氰胺、环氧丙烷和苯基缩水甘油醚的质量比为1：(3-5)：(0.4-0.6)：(5-6)。
32、优选地，所述步骤(2)中，步骤(1)的反应产物、双氰胺、环氧丙烷和苯基缩水甘油醚的质量比为1：4：0.5：5.5。
33、双氰胺，是一种环氧树脂常用的潜伏型固化剂，具有高效、稳定、易操作以及不易产生挥发性物质的优点，但是双氰胺单独作为环氧树脂固化剂时，其固化温度很高，而很多材料无法承受该固化温度，导致其使用范围受限，因此必须降低双氰胺固化剂的固化温度，常用的方法是加入促进剂或对双氰胺进行化学改性，然而加入促进剂会导致双氰胺的储存期缩短，耐水性也会受到影响，化学改性则存在无法均匀分散以及稳定性不足的缺点。一方面，申请人通过引入潜伏型固化剂2-乙基-4甲基咪唑和双氰胺类固化剂以一定的质量比组成复合固化剂，2-乙基-4甲基咪唑中的咪唑环的1位氮原子的未共用电子对参与双氰胺的环状共轭，对双氰胺固化环氧树脂起协同加速效应，从而可降低双氰胺的固化温度，但2-乙基-4甲基咪唑存在吸水率较高，耐温、耐老化性能较差的缺点；另一方面，申请人通过对双氰胺进行化学改性，以提高复合固化剂的综合性能，聚醚胺分子中含有柔性好的醚键结构，并且胺基可以促进环氧树脂与双氰胺之间发生反应，将聚醚胺引入双氰胺的结构中，可以有效地改善双氰胺韧性以及降低双氰胺的固化温度，但聚醚胺同样存在耐热性较差的缺点，申请人对聚醚胺进行曼尼希反应改性，通过引入具有长链结构的腰果酚以及成本低廉的糠醛，使聚醚胺结构中含有耐热性好的酚醛骨架结构，从而使改性双氰胺具有高固化活性的同时具有高强度、高韧性、耐高温的特点，进一步地，申请人将苯基缩水甘油醚和环氧丙烷引入双氰胺反应体系中，利用相似相容的原理，引入与环氧树脂相似的苯环和环氧丙烷结构，增强改性双氰胺固化剂与环氧树脂之间的相容性。
34、在本发明的一些实施方案中，按照重量份数计，所述混合有机溶剂包括以下原料：丙二醇甲醚2-3份，丙二醇甲醚醋酸酯1.5-2份，乙二醇丁醚0.5-1份，乙二醇丁醚醋酸酯53-54份。
35、本发明另一方面还提供了上述技术方案所述的用于高层玻璃的透明隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：
36、s1、将环氧树脂溶于混合有机溶剂中，搅拌至澄清透明后，得到混合物备用；
37、s2、将改性稀土隔热填料、偶联剂和复合固化剂加入步骤s1的混合物中，在40-50℃，800-900r/min条件下搅拌30-60min，即得到高层透明隔热玻璃涂料。
38、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
39、(1)本发明以环氧树脂为主要成分，与改性稀土隔热填料、偶联剂、复合固化剂和混合有机溶剂合成了用于高层玻璃的涂料，具有高强度、耐温、耐湿、致密以及透明隔热的特点。
40、(2)本发明采用六水合硝酸钇、正硅酸乙酯、六水合硝酸钐和硬脂酸合成了一种改性稀土隔热填料，在提高稀土材料隔热和防紫外线性能的同时，进一步地改善了稀土材料的强度和致密性。
41、(3)本发明以潜伏型固化剂双氰胺为主体成分，引入曼尼希改性的聚醚胺等对双氰胺进行改性，并与另一种咪唑类潜伏型固化剂复配作为复合固化剂，有效地降低了双氰胺固化剂的固化温度，提高了涂料的强度、耐水性、耐温和耐老化性能，并且增加了涂料成分之间的相容性。
42、(4)本发明所制备的涂料具有强度、耐温、耐湿、致密以及透明隔热性能性能，可广泛应用于高层玻璃涂料领域领域，具有较好的商业应用价值。