CN101787238A - 一种高耐污隔热型uv固化氟涂料的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种高耐污隔热型UV固化氟涂料的制备方法，属于光固化涂料技术领域。本发明取分散剂、稀释剂和不同的纳米粉体分别置于烧杯中，调节pH 9.0～10.0，在磁力搅拌器上搅拌30～60min后，超声分散30～60min。停止超声搅拌，得到纳米粉体浆料。按照不同的纳米粉体质量比，把这几种浆料混合并搅拌均匀；得到的纳米粉体混合浆料加入UV固化氟树脂、消泡剂、增稠剂，调节pH9.0～10.0，得到一种高耐污隔热型UV固化氟涂料。本发明制备方法简单，不需要昂贵的设备，制备及施工工艺简便，原材料要比ATO、ITO便宜，有效降低生产成本，利于向市场推广。本发明的氟涂料有较高的可见光透光率、红外反射性、涂膜透明、硬度强、附着力好、耐污、耐紫外线老化，高耐污。

Description

一种高耐污隔热型UV固化氟涂料的制备方法

技术领域

本发明涉及用在建筑物玻璃上的耐污透明隔热紫外光固化氟涂料，特别涉及其制备方法，属于光固化涂料技术领域。

背景技术

随着社会经济的快速发展，节能已成为全社会日益关注的焦点。由于普通玻璃对太阳光不具有选择性，当太阳光透过玻璃窗户的同时，太阳光辐射所产生的热量也同时传递进室内，使室内温度升高。普通玻璃的隔热效果差，是造成建筑物能量损失或能耗增加的主要原因之一，炎热的夏天使空调负荷明显增大。氟碳涂料由于其良好的性能，在许多领域被广泛应用。如在建筑物、文物保护方面使用氟碳涂料可以抵挡风雨的侵蚀，氟碳涂料以其低表面能而作为防污涂料。在中国，建筑业是涂料应用最大的领域，也是氟碳涂料大的市场。常见的氟涂料有常温干燥溶剂型氟碳涂料和水性氟碳涂料，而光固化氟涂料的报道很少，还没有工业化生产。

目前，市场上采用的金属镀膜热反射玻璃和各种热反射贴膜，虽然能阻隔部分太阳光的透过而达到隔热降温的目的，但这些产品在应用时都存在一些问题，金属镀膜热反射玻璃具有良好的隔热效果，但可见光的透过率很低，应用于建筑物玻璃上会影响室内的采光；金属镀膜热反射玻璃对可见光的高反射会造成光污染，目前在建筑物中禁止应用。热反射贴膜玻璃虽然具有较高的可见光透过率，但隔热效果差。还有以上两种隔热方式，需要昂贵的设备，大量的能耗，成本很高，不利于市场大面积推广。

近年来，随着无机/有机复合技术和纳米技术的不断发展，采用有机/无机纳米复合技术将具有良好的光学性能、热血性能的无机纳米材料与具有良好成膜性能、力学性能的有机高分子复合形成具有有机、无机双重优良性能的多功能纳米复合涂料。

无机纳米半导体材料由于其特殊的结构，具有较高的禁带宽度和高导电性能，因而具有一系列独特的光电性能，如在可见光具有高的透光率，对红外线有较高的反射率，同时可以吸收紫外线，是一种优良的光谱选择性材料。将无机纳米半导体材料与光固化氟涂料复合可以制成具有光谱选择性的防污透明隔热纳米涂料，将其应用于各种基材上，可以制得综合性能良好的防污透明隔热涂层。将其用于建筑物的玻璃上，对于可见光具有高的透过率，还可以反射近红外光，因此可以降低空调的能耗，从而达到节能的目的。由于氟涂料具有高耐污性能，所以这种隔热涂料可以使玻璃表面不易粘附灰尘，更易于清洗。

本发明方法设备简单，施工易行，合成了一种新的结构的具有光固化的氟涂料，材料成本低，所用的纳米材料比ATO、ITO便宜，从而可以有效降低生产成本，利于大面积推广。

发明内容

本发明的目的在于制备一种耐污透明隔热光固化氟涂料。该涂料具有较高的可见光透过率、红外反射性能、耐污性能、涂膜综合性能良好。

本发明的技术方案：1、一种高耐污隔热型UV固化氟涂料的制备方法，步骤如下：

(1)混合纳米粉体浆料的制备：

称量分散剂、稀释剂和不同种的纳米粉体分别放入烧杯中，调节pH值为9.0～10.0，在磁力搅拌器上搅拌30～60min后，超声分散30～60min，得到不同种的纳米粉体浆料；然后将得到的不同种的纳米粉体浆料混在一起再经磁力搅拌30min，得到混合纳米粉体浆料；

各原料的质量份数如下：分散剂：0.2～0.5，稀释剂：90～95，纳米粉体：5～10；

纳米粉体包括二氧化钛、二氧化硅、二氧化锡、氧化钴，其质量分数如下：二氧化钛：0.5～1，二氧化硅：0.5～1，二氧化锡：1～2，氧化钴：1～2；

分散剂为聚丙烯酸酯型防聚凝分散剂EFKA-4050、E4046或EFKA-4330；

稀释剂为二缩三丙二醇三丙烯酸酯TPGDA、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA或新戊二醇二丙烯酸酯NPGDA；

(2)高耐污隔热型UV固化氟涂料的制备：

取步骤(1)得到的混合纳米粉体浆料，加入UV固化氟树脂、消泡剂、增稠剂，在磁力搅拌器上搅拌30～60min，得到高耐污隔热型UV固化氟涂料，各原料质量分数为：

混合纳米粉体浆料：10～50，

紫外光固化树脂：50～60，

消泡剂：0.2～0.5，

增稠剂：0.2～0.5，

消泡剂为聚硅氧烷硅脂BYK-065，BYK-022，BYK-020或BYK-057；

增稠剂为非离子型聚氨酯增稠剂CA-902。

步骤(2)中的UV固化氟树脂，其合成步骤为：

a、一种含氟单体全氟辛酸甲基丙烯酰胺基乙酯和几种丙烯酸类单体放入烧瓶，含氟单体∶几种丙烯酸类单体的质量比为1∶3～4，通氮气，用一种含硫的化合物十二硫醇和引发剂过氧化二苯甲酰BPO共同溶解在溶剂二甲苯中滴加，十二硫醇的用量为含氟单体用量的5％-10％，过氧化二苯甲酰的用量为含氟单体用量的5％-10％，二甲苯的用量为含氟单体用量的2-3倍，在反应开始时滴加4h，停止滴加，剩余10％～20％，待继续反应2h后再滴加剩余的量，滴加完毕后再反应1h，温度严格控制在130～140℃；

b、用另一种含双键和环氧基的单体甲基丙烯酸缩水甘油酯和步骤a得到的产物反应，严格控制温度110℃，得到UV固化氟树脂。

本发明高耐污隔热型UV固化氟涂料的性能：

可见光透过率：＞80％，

红外反射率：＞70％，

附着力：1级，

涂膜铅笔硬度：1H，

涂层耐温变：不粉化，不脱落。

耐紫外线老化(30d)：不起泡，不剥落，不裂纹。

本发明的有益效果：上述方法可以得到一种高耐污隔热型UV固化氟涂料。本发明制备方法及设备简单，工艺易行，能有效降低成本，利于市场大面积推广。本发明得到的高耐污隔热型UV固化氟涂料具有较高的可见光透过率、红外反射性能、涂膜均匀透明、硬度强、耐老化、耐高温、耐污。

具体实施方式

实施例1：

取全氟辛酸甲基丙烯酰胺基乙酯30g，制得的含氟单体加丙烯酸3.0g，丙烯酸丁酯40.0g，甲基丙烯酸甲酯50.0g，甲基丙烯酸羟乙酯20.0g，往滴液漏斗里加十二硫醇2.00g，BPO 2.00g，二甲苯70g。往烧瓶中通氮气，开始加热反应，温度140℃以下，同时控制滴液漏斗中的溶液滴加速率，在反应4h内滴入80％～90％到烧瓶中，待再反应2h后滴加剩余的量，并继续反应1h，得到分子量在2000～5000的树脂，往烧瓶中加入甲基丙烯酸缩水甘油酯20g，4-甲氧基酚0.2g，三乙胺0.36g，反应温度控制在110℃，反应2h，得到UV固化氟树脂。

取纳米级二氧化锡，氧化钴，二氧化钛，二氧化硅各5.00g，分别加入到四个烧杯中，并滴加分散剂(EFKA4050)0.5g，加NPGDA至50g，用磁力搅拌器搅拌均匀，并用超声分散60min得到四种纳米浆料。取二氧化锡浆料20g，氧化钴浆料20g，二氧化钛浆料5g，二氧化硅浆料5g放入烧杯中，用磁力搅拌器搅拌均匀，得到混合纳米浆料。

往混合纳米浆料中加入制得的UV固化氟树脂50g，消泡剂(BYK-065)0.5g，增稠剂(CA-902)0.5g，得到高耐污隔热型UV固化氟涂料，其性能：

可见光透过率：＞80％

红外反射率：＞75％

附着力：1级

涂膜铅笔硬度：2H

涂层耐温：不粉化，不脱落。

耐紫外线老化(30d)：不起泡，不剥落，不裂纹。

实施例2：

取全氟辛酸甲基丙烯酰胺基乙酯28g，制得的含氟单体加丙烯酸3.0g，丙烯酸丁酯45.0g，甲基丙烯酸甲酯45.0g，甲基丙烯酸羟乙酯18.0g，往滴液漏斗里加十二硫醇2.00g，BPO 2.00g，二甲苯70g。往烧瓶中通氮气，开始加热反应，温度140℃以下，同时控制滴液漏斗中的溶液滴加速率，在反应4h内滴入80％～90％到烧瓶中，待再反应2h后滴加剩余的量，并继续反应1h，得到分子量在2000～5000的树脂，往烧瓶中加入甲基丙烯酸缩水甘油酯22g，4-甲氧基酚0.2g，三乙胺0.36g，反应温度控制在110℃，反应2h，得到UV固化氟树脂。

取纳米级二氧化锡，氧化钴，二氧化钛，二氧化硅各5.00g，分别加入到四个烧杯中，并滴加分散剂(EFKA4330)0.5g，加TPGDA至50g，用磁力搅拌器搅拌均匀，并用超声分散60min得到四种纳米浆料。取二氧化锡浆料18g，氧化钴浆料18g，二氧化钛浆料5g，二氧化硅浆料5g放入烧杯中，用磁力搅拌器搅拌均匀，得到混合纳米浆料。

往混合纳米浆料中加入制得的UV固化氟树脂48g，消泡剂(BYK-057)0.5g，增稠剂(CA-902)0.5g，得到高耐污隔热型UV固化氟涂料，其性能：

可见光透过率：＞82％

红外反射率：＞70％

附着力：1级

涂膜铅笔硬度：1H

涂层耐温：不粉化，不脱落。

耐紫外线老化(30d)：不起泡，不剥落，不裂纹。

实施例3：

取全氟辛酸甲基丙烯酰胺基乙酯32g，制得的含氟单体加丙烯酸3.0g，丙烯酸丁酯42.0g，甲基丙烯酸甲酯52.0g，甲基丙烯酸羟乙酯22.0g，往滴液漏斗里加十二硫醇2.00g，BPO 2.00g，二甲苯70g。往烧瓶中通氮气，开始加热反应，温度140℃以下，同时控制滴液漏斗中的溶液滴加速率，在反应4h内滴入80％～90％到烧瓶中，待再反应2h后滴加剩余的量，并继续反应1h，得到分子量在2000～5000的树脂，往烧瓶中加入甲基丙烯酸缩水甘油酯18g，4-甲氧基酚0.2g，三乙胺0.36g，反应温度控制在110℃，反应2h，得到UV固化氟树脂。

取纳米级二氧化锡，氧化钴，二氧化钛，二氧化硅各5.00g，分别加入到四个烧杯中，并滴加分散剂(EFKA4046)0.5g，加TMPTA至50g，用磁力搅拌器搅拌均匀，并用超声分散60min得到四种纳米浆料。取二氧化锡浆料20g，氧化钴浆料20g，二氧化钛浆料5g，二氧化硅浆料5g放入烧杯中，用磁力搅拌器搅拌均匀，得到混合纳米浆料。

往混合纳米浆料中加入制得的UV固化氟树脂52g，消泡剂(BYK-022)0.5g，增稠剂(CA-902)0.5g，得到高耐污隔热型UV固化氟涂料，其性能：

可见光透过率：＞80％

红外反射率：＞70％

附着力：1级

涂膜铅笔硬度：2H

涂层耐温：不粉化，不脱落。

耐紫外线老化(30d)：不起泡，不剥落，不裂纹。

Claims (2)

1.一种高耐污隔热型UV固化氟涂料的制备方法，其特征在于步骤如下：

(1)混合纳米粉体浆料的制备：

称量分散剂、稀释剂和不同种的纳米粉体分别放入烧杯中，调节pH值为9.0～10.0，在磁力搅拌器上搅拌30～60min后，超声分散30～60min，得到不同种的纳米粉体浆料；然后将得到的不同种的纳米粉体浆料混在一起再经磁力搅拌30min，得到混合纳米粉体浆料；

各原料的质量份数如下：分散剂：0.2～0.5，稀释剂：90～95，纳米粉体：5～10；

纳米粉体包括二氧化钛、二氧化硅、二氧化锡、氧化钴，其质量分数如下：二氧化钛：0.5～1，二氧化硅：0.5～1，二氧化锡：1～2，氧化钴：1～2；

分散剂为聚丙烯酸酯型防聚凝分散剂EFKA4050、EFKA4046或EFKA4330；

稀释剂为二缩三丙二醇三丙烯酸酯TPGDA、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA或新戊二醇二丙烯酸酯NPGDA；

(2)高耐污隔热型UV固化氟涂料的制备：

取步骤(1)得到的混合纳米粉体浆料，加入UV固化氟树脂、消泡剂、增稠剂，在磁力搅拌器上搅拌30～60min，得到高耐污隔热型UV固化氟涂料，各原料质量分数为：

混合纳米粉体浆料：10～50，

紫外光固化氟树脂：50～60，

消泡剂：0.2～0.5，

增稠剂：0.2～0.5，

消泡剂为聚硅氧烷硅脂BYK-065，BYK-022，BYK-020，BYK-057；

增稠剂为非离子型聚氨酯增稠剂CA-902。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(2)中的UV固化氟树脂，其合成步骤为：

a、一种含氟单体全氟辛酸甲基丙烯酰胺基乙酯和几种丙烯酸类单体放入烧瓶，含氟单体∶几种丙烯酸类单体的质量比为1∶3～4，通氮气，用一种含硫的化合物十二硫醇和引发剂过氧化二苯甲酰BPO共同溶解在溶剂二甲苯中滴加，十二硫醇的用量为含氟单体用量的5％-10％，过氧化二苯甲酰的用量为含氟单体用量的5％-10％，二甲苯的用量为含氟单体用量的2-3倍，在反应开始时滴加4h，停止滴加，剩余10％～20％，待继续反应2h后再滴加剩余的量，滴加完毕后再反应1h，温度严格控制在130～140℃；

b、用另一种含双键和环氧基的单体甲基丙烯酸缩水甘油酯和步骤a得到的产物反应，严格控制温度110℃，得到UV固化氟树脂。