一种自清洁纳米透明隔热涂层的制备方法与流程

本发明涉及玻璃涂层，特别是涉及一种自清洁纳米透明隔热涂层的制备方法。

背景技术：

1、随着人类长期对煤炭、石油等传统能源的使用，能源紧缺与环境污染已成当今社会发展过程中两大亟待解决的重点问题。各国除了加紧在新能源上的开发，同时也在寻找更多能够减少能源消耗和污染排放的有效方法。由于太阳辐射，尤其是红外线辐射会产生大量热量，这些热量对人们的生产生活造成极大地影响，特别是在建筑、汽车等领域，大量的透明玻璃材料被使用，能耗问题尤其突出。为降低太阳热辐射对生活生产造成的影响，人们广泛使用制冷设备降温，对能源的消耗与日俱增，同时也加剧了温室气体排放。隔热功能材料因其具有隔绝热量传导的功能，当运用在房屋或者汽车外表面时，可有效降低内部温度，减少制冷设备的使用程度，起到节能减排的作用。如何更便捷有效持久的隔绝太阳光的热辐射，又不降低玻璃等材质的透光度，一直是相关领域研究人员在努力解决的问题。

2、传统解决玻璃等透明基材的隔热问题，主要有两种途径，一种是使用隔热贴膜贴在玻璃上，这种贴膜虽然一定程度上发挥隔热性，但它也存在很多的缺点，例如，透明性不够好，影响视线；在太阳的照射下，易发生老化，造成龟裂、起泡、脱落等问题；价格贵，但使用寿命短；这些贴膜本身以及使用的粘合剂还会释放挥发性有机物(vocs)，如甲醛、苯、甲苯等，对健康有害；废弃的贴膜因难以降解，进一步造成环境污染。另一种是使用隔热涂料，主要是将具有隔热效果的二氧化锡锑(ato)，氧化铟锡(ito)或者六硼化镧(lab6)等粉体分散到透明树脂(例如，水性聚氨酯wpu)中，再将这种涂料涂覆到玻璃等基材表面形成隔热涂层。这种方法虽然得到了一定的发展，但市场还未对该类产品有较高的接受度，实际应用有限。究其原因，主要是还存在以下问题：第一，这些粉体材料本身有固有的颜色，会影响透明度及外观；第二，这些重金属氧化物粉体材料很容易发生团聚，难以均匀分散，密度与树脂相差较大，易发生沉降，稳定性差，实际使用时会在基材表面形成明显有碍视觉的“瘤点”，涂层均匀度亦难以控制；第三，这种树脂涂层的硬度、耐老化、耐磨、耐水等性能不佳。尤其是耐老化性能，因为无机粉体材料吸收红外线导致涂层本身温度明显升高，涂层中树脂更容易发生慢热老化。另外，涂层如果在玻璃等基材外侧，其承受雨水浸泡的能力较差，会产生裂纹、起泡，甚至脱层，耐候性差。因此，开发一种新的、效果更佳、耐候性更好的透明隔热涂层非常有必要。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述不足，提供一种自清洁纳米透明隔热涂层的制备方法，该方法制备的自清洁纳米透明隔热涂层具有优良的可见光透光度，耐久性、耐候性、隔热效率以及表面自清洁能力均显着提高，实现了节能节水、减碳环保等目的。

2、一种自清洁纳米透明隔热涂层的制备方法，包括以下步骤：

3、s1：配制酸性水溶液，并加入聚氧乙烯二壬基苯基醚及石墨烯；

4、s2：将钛酸酯、锌醇盐、铝醇盐、硅氧烷加入酸性水溶液，并反应得到透明复合纳米溶胶；

5、s3：将所述透明复合纳米溶胶喷涂至透明基材表面，形成初级涂层；

6、s4：向所述初级涂层喷涂稀碱性溶液，使初级涂层中各组分缩合、交联，并在透明基材表面原位生成透明纳米膜。

7、在其中一个实施例中，酸性水溶液中，各组分的质量分数为：聚氧乙烯二壬基苯基醚0.05-0.1％，石墨烯0.001-0.01％，钛酸酯2-3％，锌醇盐0.5-2％，铝醇盐0.5-2％，硅氧烷1-3％，余量为酸和水。

8、在其中一个实施例中，所述钛酸酯为钛酸乙酯、钛酸丁酯或钛酸四异丙酯中的至少一种；所述锌醇盐为2-甲氧乙氧基基锌、二异丙氧基锌或二乙氧基锌中的至少一种；所述铝醇盐为异丙醇铝或三乙氧基铝中的至少一种；所述硅氧烷为四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷或3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

9、在其中一个实施例中，所述石墨烯为酸化单层石墨烯，其横向尺寸为100-400nm。

10、在其中一个实施例中，所述酸性水溶液由醋酸、盐酸或硝酸中的至少一种经蒸馏水稀释得到，所述酸性水溶液的ph值为1-3。

11、在其中一个实施例中，所述稀碱性溶液由氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的至少一种经蒸馏水稀释得到，所述稀碱性溶液ph值为10-12。

12、在其中一个实施例中，步骤s2的反应温度为50-90℃，反应时间为4-6h，反应过程中持续搅拌。

13、在其中一个实施例中，步骤s3和s4中，喷涂作业设备为电动纳米雾化喷枪，喷涂距离为10-30厘米，喷涂量为30-50克液体每平方米。

14、实施本发明的自清洁纳米透明隔热涂层的制备方法，通过将钛酸酯、锌醇盐、铝醇盐、硅氧烷等前驱体经水解、缩合后得到由二氧化钛、氧化锌、氧化铝及聚硅氧烷复合纳米涂层，利用这些纳米氧化物可吸收红外、紫外线的功能，以及石墨烯的量子协同效应，实现隔热、屏蔽紫外线的目的；多羟基的聚硅氧烷和二氧化钛复合涂层具有极好的亲水性，可使被处理的表面具有超亲水效应，有利于自然雨水的浸润及自动清洗表面；含石墨烯的复合纳米涂层还具有抗静电效果，可减少灰尘的吸附，结合超亲水易清洁的表面特性，可减少清洁工序及清洁用水；该复合纳米涂层是在被处理表面原位生成及交联的，具有更好的均匀度、致密性及更强的附着力，可耐擦洗；该复合纳米涂层为无机自交联体系，不会用到易老化的树脂、粘合剂或者聚合物膜，耐候性更好。

技术特征：

1.一种自清洁纳米透明隔热涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，酸性水溶液中，各组分的质量分数为：聚氧乙烯二壬基苯基醚0.05-0.1％，石墨烯0.001-0.01％，钛酸酯2-3％，锌醇盐0.5-2％，铝醇盐0.5-2％，硅氧烷1-3％，余量为酸和水。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述钛酸酯为钛酸乙酯、钛酸丁酯或钛酸四异丙酯中的至少一种；所述锌醇盐为2-甲氧乙氧基基锌、二异丙氧基锌或二乙氧基锌中的至少一种；所述铝醇盐为异丙醇铝或三乙氧基铝中的至少一种；所述硅氧烷为四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷或3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯为酸化单层石墨烯，其横向尺寸为100-400nm。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述酸性水溶液由醋酸、盐酸或硝酸中的至少一种经蒸馏水稀释得到，所述酸性水溶液的ph值为1-3。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述稀碱性溶液由氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的至少一种经蒸馏水稀释得到，所述稀碱性溶液ph值为10-12。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤s2的反应温度为50-90℃，反应时间为4-6h，反应过程中持续搅拌。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤s3和s4中，喷涂作业设备为电动纳米雾化喷枪，喷涂距离为10-30厘米，喷涂量为30-50克液体每平方米。

技术总结
本发明涉及玻璃涂层技术领域，具体公开了一种自清洁纳米透明隔热涂层的制备方法，包括以下步骤：S1、配制酸性水溶液，并加入聚氧乙烯二壬基苯基醚及石墨烯；S2、将钛酸酯、锌醇盐、铝醇盐、硅氧烷加入酸性水溶液，并反应得到透明复合纳米溶胶；S3、将透明复合纳米溶胶喷涂至透明基材表面，形成初级涂层；S4、向初级涂层喷涂稀碱性溶液，使初级涂层中各组分缩合、交联，并在透明基材表面原位生成透明纳米膜。上述制备方法制备的自清洁纳米透明隔热涂层具有优良的可见光透光度，耐久性、耐候性、隔热效率以及表面自清洁能力均显着提高，实现了节能节水、减碳环保等目的。

技术研发人员：卢海峰,王晓文,高伟业
受保护的技术使用者：森宝科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19