紫外光固化水性纳米隔热涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及涂料领域，尤其涉及一种紫外光固化水性纳米隔热涂料及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 当今，面对世界能源、资源日趋紧张的局面，我国大力提倡构建可持续发展、节约 型社会，节能涂料的推广和应用有着重要意义。在各类能源消耗中，建筑物采暖及空调耗能 占有相当大的比重，而通过门窗散失的热量约占整个建筑采暖及空调耗能的60%左右。近 年来人们采取了各种方式进行隔热节能处理，如贴膜玻璃、阳光控制镀膜玻璃和低辐射玻 璃等，前两者的可见光透过率较低，后者虽有着较好的光热性能，但生产价格较高，难以进 入寻常百姓家。因此，研制一种隔热的透明涂料是进行玻璃隔热节能的最佳选择，但要同时 满足其功能、使用性能和环境保护等方面，还需解决很多问题，例如：溶剂型隔热涂料，虽然 分散液稳定性较好，耐水、耐溶剂性好，但挥发性有机溶剂对环境污染很大；水分散型隔热 涂料，虽然实现了环保，但在使用时其耐水、耐候性较差，成膜性能不好；传统的制备方法是 将功能粉体和基体树脂进行物理共混，涂料存在分散性差、稳定性差、极易团聚的问题，导 致纳米涂料的隔热效果差。
[0003] 水性紫外光（UV)固化涂料技术因其符合环保、节能、清洁生产理念而日益为人们 所关注。其优点主要有：不必借助活性稀释剂来调节粘度，可解决挥发性溶剂及毒性、刺激 性的问题；可降低固化膜的收缩率，提高固化膜对底材的附着性；易于得到光固化前的无 粘性干膜；可得到薄膜型固化膜；可用水或增稠剂方便地控制流变性，便于喷涂；设备、容 器等易于清洗；降低了涂料的易燃性。
【发明内容】
[0004] 鉴于此，有必要提供了一种固化后难以黄变的紫外光固化水性纳米隔热涂料及其 制备方法。
[0005] -种紫外光固化水性纳米隔热涂料，按重量份数计包括如下组分：
[0006] 聚氨酯丙烯酸酯分散体60至85 wt% 纳米浆料 10至40 wt% 光引发剂 2至6 wt% 流平剂 0,1至Uvt% 分散削0.1至I wt% 消泡剂 0.1至l\vt%;
[0007] 其中，所述聚氨酯丙烯酸酯分散体通过如下方法制备：
[0008] 在氮气保护下，将二异氰酸酯和二元醇在50~70°C条件下搅拌反应3~4h，其 中，所述二异氰酸酯的质量分数为16~58%，所述二元醇的质量分数为20~67% ;
[0009] 接着，加入多羟基羧酸及催化剂，在70~80°C之间搅拌反应1~2h，其中，所述多 羟基羧酸的质量分数为3~8%，所述催化剂的质量分数为0. 1~1% ;
[0010] 然后，降温至50°c至60°C，加入混有阻聚剂的烯类封端剂反应0. 5~Ih，后升温至 75°C，并用丙酮调节粘度，反应1~2h，其中，所述烯类封端剂的质量分数为9~60%、所 述阻聚剂的质量分数为0. 1~0. 5% ;
[0011] 接着，降温至40 °C至50 °C，再加入三乙胺，反应0. 5~I. 0h，并降温到30 °C至 40°C，得到透明的聚氨酯丙烯酸酯预聚体，所述三乙胺的质量分数为2~9% ;
[0012] 最后，在300~400rmp转速下搅拌，向所述聚氨酯丙稀酸酯预聚体中缓慢加入 30°C~60°C的去离子水，于400~600rmp乳化分散30~40min，并降至室温即得聚氨酯丙 烯酸酯分散体，所述聚氨酯丙烯酸预聚体的质量分数为30~50%，所述去离子水的质量分 数为40~60%。
[0013] 优选地，所述二异氰酸酯为二甲苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、二苯甲 烷二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯、己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或 一种以上的混合物。
[0014] 优选地，所述二元醇为聚醚二元醇、聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二元醇中的一种或 一种以上的混合物。
[0015] 优选地，所述多羟基羧酸为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的一种或混合物。
[0016] 优选地，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。
[0017] 优选地，烯类封端剂为甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、季戊四醇三丙烯酸酯、 甲基丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟丙酯、三羟甲基丙烷二丙烯酸酯中的一种或一种以上混合物。
[0018] 优选地，所述阻聚剂为对甲氧基苯酚。
[0019] 另外，本发明还提供了一种紫外光固化水性纳米隔热涂料的制备方法，包括以下 步骤：
[0020] 将纳米粉体加入去离子水混合均匀，在磁力搅拌条件下，依次加入硅烷偶联剂、 润湿剂及分散剂，以1000~1500r/min转速分散2~3h，所述纳米粉末为ATO及TIO 2，上述 纳米粉体、去离子水、硅烷偶联剂、润湿剂、分散剂的质量分数分别为~30%、65~99%、 0· 5 ~3%、0· 1 ~1%、0· 5 ~2% ;
[0021] 用氨水调节上述反应物的PH至8~10,在超声波中继续分散10~30min,过滤， 即可得ATO纳米浆料及TIO 2纳米浆料；
[0022] 将所述聚氨酯丙烯酸酯分散体、所述ATO纳米浆料及TIO2纳米浆料搅拌均匀，再 依次加入0. 3~3%助剂和2~6%光引发剂，搅拌分散15~30min，过滤分装，即得光固化 纳米隔热涂料。
[0023] 优选地，所述硅烷偶联剂为KH-570,润湿剂为CA-165,所述分散剂为螯合型分散 剂SN5040、深圳海川化工有限公司螯合型分散剂2320或电解质型高分子分散剂P30中的一 种或一种以上的混合物。
[0024] 优选地，所述助剂包括分散剂、流平剂和消泡剂，所述的分散剂为BYK028, BYK093 中的一种或两种的混合物；所述的流平剂为BYK346和BYK333的一种或两种的混合物；所 述的分散剂为TEGO 192。
[0025] 优选地，所述的光引发剂选为1-羟基-环己基-苯甲酮、2,4,6_三甲基苯甲酰 基-二苯基氧化勝、2_羟基_2_甲基-苯基丙酬_1、2_羟基_2_甲基-对轻乙基酿基苯基 丙酮-1、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基）-2-吗啉基-1-丙酮和2-异丙基硫杂蒽酮中的一种 或一种以上的混合物。
[0026] 上述紫外光固化水性纳米隔热涂料，采用以二异氰酸酯、二元醇、二羟基羧酸、丙 烯酸羟基酯和三乙胺为主要原料合成了聚氨酯丙烯酸预聚体，不需使用任何乳化剂，即可 获得具有粒径小，稳定性高的树脂乳液；此外，通过本发明制备的涂料将纳米TiOjP ATO浆 料通过硅烷偶联剂和分散剂处理后，再与聚氨酯丙烯酸酯分散体按照一定比例复合，制得 TiO2ATO填料水性紫外光固化透明隔热涂料，该涂料兼备ATO的辐射隔热与1102的反射隔 热功能，提高了涂料的隔热效果。
【附图说明】
[0027] 图1为一实施方式的聚氨酯丙烯酸酯分散体的制备方法流程图。
[0028] 图2为一实施方式的的紫外光固化水性纳米隔热涂料的制备方法流程图。
【具体实施方式】
[0029] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发 明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用 于限定本发明。
[0030] 一实施方式的紫外光固化水性纳米隔热涂料，按重量份数计包括如下组分：
[0031] 聚氨醋丙烯酸醋分散体60至85 wt%
[0032] 纳米浆料 10至40 wt% 光引发剂2至6 wt% 流平剂 O 1至lwt% 分散剂 0.1至I wt% 消泡剂CU至lwt%:
[0033] 请参阅图1，第二聚氨酯丙烯酸酯分散体通过如下方法制备：
[0034] S10、在氮气保护下，将二异氰酸酯和二元醇在50~70°C条件下搅拌反应3~4h， 其中，所述二异氰酸酯的质量分数为16~58%，所述二元醇的质量分数为20~67% ;
[0035] 优选地，所述二异氰酸酯为二甲苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、二苯甲 烷二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯、己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或 一种以上的混合物。
[0036] 所述二元醇为聚醚二元醇、聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二元醇中的一种或一种以 上的混合物。
[0037] S20、加入多羟基羧酸及催化剂，在70~80°C之间搅拌反应1~2h，其中，所述多 羟基羧酸的质量分数为3~8%，所述催化剂的质量分数为0. 1~1% ;
[0038] 优选地，所述多羟基羧酸为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的一种或混合物。
[0039] 优选地，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。
[0040] S30、降温至50 °C至60 °C，加入混有阻聚剂的烯类封端剂反应0. 5~Ih，后升温至 75