CN101792636A - 可紫外光固化的水性隔热纳米复合涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可紫外光固化的水性节能隔热纳米复合涂料及其制备方法，特征是按质量将0.1-0.5份消泡剂、0.2-0.5份分散剂、0.2-2.0份流平剂和0.5-3.0份光引发剂加入到60-85份成膜乳液中，再加入pH调节剂至其pH值与即将加入的含有氧化锡的纳米浆料的pH值相同，然后滴加入10-35份该含有氧化锡的纳米浆料，分散均匀后，即得到可紫外光固化的水性节能隔热纳米复合涂料。本发明的制备方法具有环境友好、节约能源等优点；所制备的纳米复合涂料固化速度快、力学性能好；使用时将该涂料涂于基材上，经紫外光固化得到的固化薄膜具有良好的透明效果和隔热性能，可用作汽车或建筑物玻璃的隔热保护涂层。
Description
技术领域
本发明属于节能隔热涂料技术领域，具体涉及可紫外光固化的水性节能隔热纳米复合涂料及其制备方法。
背景技术
夏季炙热的阳光照在建筑物或车辆上，墙体玻璃或者车体玻璃透过的热量导致室内或车内的气温上升，为此而使用的空调、风扇、冷气机等制冷降温设备所消耗的能量十分巨大。为了减少墙体玻璃或车体玻璃对于太阳能的透过率，达到节能的目的，隔热涂料应运而生。
中国专利公开号CN101029206A报道的一种纳米复合水性隔热外墙涂料及其制备方法，使用了金红石型钛白粉，虽然遮盖能力提高了，但由于可见光不能透过，采用该方法制成的涂料不透明，限制了其应用。中国专利公开号CN101319121A报道的一种多功能高效保温隔热涂料，也使用了金红石型钛白粉，从而存在着同样的问题。中国专利公开号CN1583895A报道的一种隔热涂料及其制备方法，采用了溶剂型成膜树脂，其中所使用的二甲苯溶剂会对人体和环境造成危害。中国专利公开号CN101108931A报道的一种水性弹性保温隔热涂料及其制备方法，通过加入闭式空心玻璃微珠来减小导热系数从而达到隔热效果，但是采用闭式空心玻璃微珠会导致涂料的弹性变差，而且也限制了涂膜的厚度。中国专利公开号CN1552779A报道的一种高温远红外涂料存在附着力不足的缺陷，而且其制备方法中的前处理需要喷刷含有PA80胶或水玻璃与羧甲基纤维素水乳液，增加了工序和成本。
发明内容
本发明的目的是提出一种可紫外光固化的水性节能隔热纳米复合涂料，以克服现有技术的上述缺陷。
本发明的可紫外光固化的水性节能隔热纳米复合涂料，特征在于含有以下组份及其质量份数：成膜乳液60-85、含有氧化锡的纳米浆料10-35、光引发剂0.5-3.0、pH调节剂0.1-1.0、消泡剂0.1-0.5、分散剂0.2-0.5和流平剂0.2-2.0；所述成膜乳液为可紫外光固化的环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、不饱和聚酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯或丙烯酸树脂的水性乳液；所述含有氧化锡的纳米浆料为纳米氧化锡锑(ATO)浆料、纳米氧化铟锡(ITO)浆料或纳米掺氟氧化锡(FTO)浆料；所述光引发剂选自2-羟基-2-甲基-1-(4-甲基乙烯基-苯基)丙酮的水乳液(KIPEM)、[双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦]的水乳液(819DW)、2-羟基-3-(2’-硫杂蒽酮氧基)-N，N，N-三甲基-1-丙胺氯化物(QTX)或2-羟基-2-甲基-1-对羟乙基醚基苯基丙酮(Irgacure 2959)；所述pH调节剂为氨水或2-氨基-2-甲基-1-丙醇；所述消泡剂为聚丙烯酸酯、聚二甲基硅油或改性聚硅氧烷；所述分散剂为多价羧酸盐类聚合物或聚丙烯酸胺盐类；所述流平剂选自聚丙烯酸酯或有机硅树脂。
本发明的可紫外光固化的水性节能隔热纳米复合涂料的制备方法，其特征在于：按质量将0.1-0.5份消泡剂、0.2-0.5份分散剂、0.2-2.0份流平剂和0.5-3.0份光引发剂加入到60-85份成膜乳液中，再加入pH调节剂至其pH值与即将加入的含有氧化锡的纳米浆料的pH值相同，然后滴加入10-35份该含有氧化锡的纳米浆料，分散均匀后，即得到可紫外光固化的水性节能隔热纳米复合涂料。
所述消泡剂选自聚丙烯酸酯、聚二甲基硅油或改性聚硅氧烷；
所述分散剂为多价羧酸盐类聚合物或聚丙烯酸胺盐类；
所述流平剂选自聚丙烯酸酯、聚二甲基硅油或改性聚硅氧烷；
所述光引发剂选自2-羟基-2-甲基-1-(4-甲基乙烯基-苯基)丙酮的水乳液(KIPEM)、[双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦]的水乳液(819DW)、2-羟基-3-(2’-硫杂蒽酮氧基)-N，N，N-三甲基-1-丙胺氯化物(QTX)或2-羟基-2-甲基-1-对羟乙基醚基苯基丙酮(Irgacure 2959)；
所述成膜乳液选自环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、不饱和聚酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯或丙烯酸树脂的水性乳液；
所述pH调节剂为氨水或2-氨基-2-甲基-1-丙醇；
所述含有氧化锡的纳米浆料选自纳米氧化锡锑(ATO)浆料、纳米氧化铟锡(ITO)浆料或纳米掺氟氧化锡(FTO)浆料；
所述分散采用转速大于500转/分钟(rpm)的高速乳化机分散或采用频率范围在30kHz至100kHz的超声分散。
使用时，将本发明制备的可紫外光固化的水性节能隔热纳米复合涂料涂于基材上，采用紫外光辐照至固化成膜。
由于本发明中采用了可紫外光固化的水性成膜乳液，与现有的隔热涂料相比，具有环境友好、固化速度快、节约能源、成本低廉等优点；本发明的可紫外光固化的水性节能隔热纳米复合涂料的制备方法，可以使纳米粒子具有很好的分散效果，同时具有很好的稳定性；所采用的含有氧化锡的纳米浆料对于近红外光(1400-2500nm)具有很好的阻隔性，能够大大降低热量的吸收率，从而达到良好的节能隔热的效果。
附图说明
图1为紫外光固化的水性节能隔热纳米氧化锡锑复合涂料薄膜的紫外-可见-近红外透射光谱。
具体实施方式
实施例1：
本实施例中按质量份的纳米氧化锡锑复合涂料配方为：
聚氨酯丙烯酸酯水性乳液 85份
纳米氧化锡锑浆料 10份
Irgacure 2959 3.0份
氨水 0.2份
消泡剂(BYK-088) 0.5份
分散剂(SN-5040) 0.5份
流平剂(BYK-302) 0.8份
按上述配方，将0.5份改性聚硅氧烷类消泡剂(BYK-088)、0.5份多价羧酸盐类聚合物分散剂(SN-5040)、0.8份有机硅树脂型流平剂(BYK-302)、3.0份光引发剂Irgacure 2959添加到聚氨酯丙烯酸酯的水性乳液中，用高速机械乳化机在500rpm转速下搅拌30min，将0.2份pH调节剂氨水滴加到上述乳液中调节其pH值至与即将加入的纳米氧化锡锑浆料的pH值相同，然后提高转速至1500rpm，滴加10份该纳米氧化锡锑浆料，继续搅拌分散15min，即得到可紫外光固化的水性节能隔热纳米复合涂料。
采用涂布器将该纳米复合涂料涂于玻璃基材上，利用波长范围在200-400nm的1000W的紫外光源辐照十秒钟，即得到固化的薄膜。经检测，该固化薄膜的隔热效果为：室温25℃时隔热6-8℃。
实施例2：
本实施例中按质量份的纳米氧化锡锑复合涂料配方为：
聚氨酯丙烯酸酯水性乳液 65份
纳米氧化锡锑浆料 20份
Irgacure 2959 3.0份
2-氨基-2-甲基-1-丙醇 1.0份
消泡剂(BYK-020) 0.2份
分散剂(德谦912) 0.3份
流平剂(BYK-361) 0.5份
按该配方将0.2份改性聚硅氧烷类消泡剂(BYK-020)、0.3份聚丙烯酸胺盐类分散剂(912)、0.5份聚丙烯酸酯型流平剂(BYK-361)、3.0份光引发剂Irgacure 2959添加到聚氨酯丙烯酸酯水性乳液中，用RS-120E型超声波清洗机在40kHz的频率下分散15min，将0.2份pH调节剂2-氨基-2-甲基-1-丙醇滴加到上述乳液中调节其pH值至与即将加入的纳米氧化锡锑浆料的pH值相同，滴加20份该纳米氧化锡锑浆料，继续超声分散10min，即得到可紫外光固化的水性节能隔热纳米复合涂料。
使用涂布器将该涂料涂于玻璃基材上，利用波长范围在200-400nm的100W的紫外光源辐照固化一分钟，即得到紫外光固化薄膜。经检测该固化薄膜的隔热效果为：室温25℃时隔热12-15℃。
实施例3：
本实施例中按质量份的纳米氧化锡锑复合涂料配方为：
环氧丙烯酸酯水性乳液 75份
纳米氧化锡锑浆料 25份
KIPEM 3.0份
氨水 0.6份
消泡剂(DCA-330) 0.3份
分散剂(SN-5040) 0.3份
流平剂(BYK-306) 0.8份
按该配方将0.3份聚丙烯酸酯类消泡剂(DCA-330)、0.3份多价羧酸盐类聚合物分散剂(SN-5040)、0.8份有机硅树脂型流平剂(BYK-306)、3.0份光引发剂KIPEM添加到环氧丙烯酸酯水性乳液中，用高速机械乳化机在1500rpm转速下搅拌20min，将0.6份氨水滴加到上述乳液中调节其pH值至与即将加入的纳米氧化锡锑浆料的pH值相同，然后提高转速至2500rpm，滴加25份该纳米氧化锡锑浆料，继续搅拌分散10min，即得到可紫外光固化的水性节能隔热纳米复合涂料。
用涂布器将该涂料涂于玻璃基材上，利用波长范围在200-400nm的150W的紫外光源辐照固化一分钟，得到紫外光固化薄膜。经检测该固化薄膜的隔热效果为：室温25℃时隔热9-12℃。
实施例4：
本实施例中按质量份的纳米氧化锡锑复合涂料配方为：
不饱和聚酯水性乳液 75份
纳米氧化锡锑浆料 30份
819DW 3.0份
氨水 0.6份
消泡剂(201) 0.3份
分散剂(DP-518) 0.3份
流平剂(BYK-346) 0.8份
按该配方将0.3份聚二甲基硅油型消泡剂(201)、0.3份聚丙烯酸胺盐类分散剂(DP-518)、0.8份有机硅树脂型流平剂(BYK-346)、3.0份光引发剂819DW添加到不饱和聚酯水性乳液中，用高速机械乳化机在2500rpm转速下搅拌15min，将0.6份氨水滴加到上述乳液中调节其pH值至与即将加入的纳米氧化锡锑浆料的pH值相同，然后提高转速至3000rpm，滴加30份该纳米氧化锡锑浆料，继续搅拌分散8min，即得到可紫外光固化的水性节能隔热纳米复合涂料。
用涂布器将该涂料涂于玻璃基材上，利用波长范围在200-400nm的150W的紫外光源辐照固化一分钟，得到紫外光固化薄膜。经检测该固化薄膜的隔热效果为：室温25℃时隔热8-12℃。
实施例5：
本实施例中按质量份的纳米氧化锡锑复合涂料配方为：
聚酯丙烯酸酯水性乳液 75份
纳米氧化锡锑浆料 20份
QTX 3.0份
2-氨基-2-甲基-1-丙醇 0.6份
消泡剂(BYK-020) 0.3份
分散剂(DP-518) 0.3份
流平剂(德谦495) 0.8份
按该配方，将0.3份改性聚硅氧烷类消泡剂(BYK-020)、0.3份聚丙烯酸胺盐类分散剂(DP-518)、0.8份聚丙烯酸酯型流平剂(德谦495)、3.0份光引发剂QTX添加到聚酯丙烯酸酯水性乳液中，用RS-120E型超声波清洗机在40kHz的频率下分散15min，将0.6份2-氨基-2-甲基-1-丙醇滴加到上述乳液中调节其pH值至与即将加入的纳米氧化锡锑浆料的pH值相同，滴加20份该纳米氧化锡锑浆料，继续超声分散10min，即得到可紫外光固化的水性节能隔热纳米复合涂料。
使用涂布器将该涂料涂于玻璃基材上，利用波长范围在200-400nm的100W的紫外光源辐照固化一分钟，得到紫外光固化薄膜。经检测该固化薄膜的隔热效果为：室温25℃时隔热10-13℃。
实施例6：
本实施例中按质量份的纳米氧化铟锡复合涂料配方为：
聚醚丙烯酸酯水性乳液 75份
纳米氧化铟锡浆料 20份
Irgacure 2959 3.0份
2-氨基-2-甲基-1-丙醇 0.6份
消泡剂(BYK-020) 0.3份
分散剂(SN-5040) 0.3份
流平剂(Flow ZFS 460) 0.8份
按该配方将0.3份改性聚硅氧烷类消泡剂(BYK-020)、0.3份多价羧酸盐类聚合物分散剂(SN-5040)、0.8份聚丙烯酸酯型流平剂(Flow ZFS 460)、3.0份光引发剂Irgacure 2959添加到聚醚丙烯酸酯水性乳液中，用高速机械乳化机在2500rpm转速下搅拌15min，将0.6份2-氨基-2-甲基-1-丙醇滴加到上述乳液中调节其pH值至与即将加入的纳米氧化锡锑浆料的pH值相同，然后提高转速至3000rpm，滴加20份该纳米氧化铟锡浆料，继续搅拌分散8min，即得到可紫外光固化的水性节能隔热纳米复合涂料。
用涂布器将该涂料涂于玻璃基材上，利用波长范围在200-400nm的1000W的紫外光源辐照固化十秒钟，得到紫外光固化薄膜。经检测该固化薄膜的隔热效果为：室温25℃时隔热10-12℃。
实施例7：
本实施例中按质量份的纳米掺氟氧化锡复合涂料配方为：
丙烯酸树脂水性乳液 75份
纳米掺氟氧化锡浆料 20份
Irgacure 2959 3.0份
2-氨基-2-甲基-1-丙醇 0.6份
消泡剂(DCA-330) 0.3份
分散剂(SN-5040) 0.3份
流平剂(BYK-306) 0.8份
按该配方将0.3份聚丙烯酸酯类消泡剂(DCA-330)、0.3份多价羧酸盐类聚合物分散剂(SN-5040)、0.8份有机硅树脂型流平剂(BYK-306)、3.0份光引发剂Irgacure 2959添加到丙烯酸树脂水性乳液中，用高速机械乳化机在2500rpm转速下搅拌15min，将0.6份2-氨基-2-甲基-1-丙醇滴加到上述乳液中调节其pH值至与即将加入的纳米氧化锡锑浆料的pH值相同，然后提高转速至3000rpm，滴加20份该纳米掺氟氧化锡浆料，继续搅拌分散8min，即得到可紫外光固化的水性节能隔热纳米复合涂料。
用涂布器将该涂料涂于玻璃基材上，利用波长范围在200-400nm的1000W的紫外光源辐照固化十秒钟，得到紫外光固化薄膜。经检测该固化薄膜的隔热效果为：室温25℃时隔热9-12℃。
对比例：
按质量份的可紫外光固化涂料配方为：
聚氨酯丙烯酸酯水性乳液 85份
Irgacure 2959 3.0份
消泡剂(BYK-088) 0.5份
分散剂(SN-5040) 0.5份
流平剂(BYK-302) 0.8份
按该配方，将0.5份改性聚硅氧烷类消泡剂(BYK-088)、0.5份多价羧酸盐类聚合物分散剂(SN-5040)、0.8份有机硅树脂型流平剂(BYK-302)、3.0份光引发剂Irgacure 2959添加到聚氨酯丙烯酸酯的水性乳液中，用高速机械乳化机在500rpm转速下搅拌30min，即得到可紫外光固化涂料。
采用涂布器将该对比例涂料涂于玻璃基材上，利用波长范围在200-400nm的1000W的紫外光源辐照十秒钟，即得到固化的薄膜。经检测，该固化薄膜的隔热效果为：室温25℃时隔热0-2℃。
图1给出了紫外光固化的水性节能隔热纳米氧化锡锑复合涂料薄膜的紫外-可见-近红外透射光谱。其中曲线a为对比例1中产品的紫外-可见-近红外透射曲线；曲线b为实施例1中产品的紫外-可见-近红外透射曲线；曲线c为实施例2中产品的紫外-可见-近红外透射曲线；曲线d为实施例3中产品的紫外-可见-近红外透射曲线；曲线e为实施例4中产品的紫外-可见-近红外透射曲线；从图中曲线可以看出：本发明的可紫外光固化的水性隔热纳米复合涂料经紫外光源辐照后所得到的固化薄膜对于近红外区的光具有良好的阻隔性，而且绝大部分可见光是可以透过的，即在隔热的同时还具有较好的透明性。
从上述实施例可以看出：本发明的可紫外光固化的水性隔热纳米复合涂料制备方法简单易行；所制备的可紫外光固化的水性隔热纳米复合涂料经紫外光源辐照固化后得到的固化薄膜具有良好的透明效果和隔热性能，可用作汽车或建筑物玻璃的隔热保护涂层。
Claims (10)
1.一种可紫外光固化的水性节能隔热纳米复合涂料，特征在于含有以下组份及其质量份数：成膜乳液60-85、含有氧化锡的纳米浆料10-35、光引发剂0.5-3.0、pH调节剂0.1-1.0、消泡剂0.1-0.5、分散剂0.2-0.5和流平剂0.2-2.0；所述成膜乳液为可紫外光固化的环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、不饱和聚酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯或丙烯酸树脂的水性乳液；所述含有氧化锡的纳米浆料为纳米氧化锡锑浆料、纳米氧化铟锡浆料或纳米掺氟氧化锡浆料；所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-(4-甲基乙烯基-苯基)丙酮的水乳液、[双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦]的水乳液、2-羟基-3-(2’-硫杂蒽酮氧基)-N，N，N-三甲基-1-丙胺氯化物或2-羟基-2-甲基-1-对羟乙基醚基苯基丙酮；所述pH调节剂为氨水或2-氨基-2-甲基-1-丙醇；所述消泡剂为聚丙烯酸酯、聚二甲基硅油或改性聚硅氧烷；所述分散剂为多价羧酸盐类聚合物或聚丙烯酸胺盐类；所述流平剂为聚丙烯酸酯或有机硅树脂。
2.权利要求1所述可紫外光固化的水性节能隔热纳米复合涂料的制备方法，其特征在于：按质量将0.1-0.5份消泡剂、0.2-0.5份分散剂、0.2-2.0份流平剂和0.5-3.0份光引发剂加入到60-85份成膜乳液中，再加入pH调节剂至其pH值与即将加入的含有氧化锡的纳米浆料的pH值相同，然后滴加入10-35份该含有氧化锡的纳米浆料，分散均匀后，即得到可紫外光固化的水性节能隔热纳米复合涂料。
3.如权利要求2所述可紫外光固化的水性节能隔热纳米复合涂料的制备方法，特征在于所述消泡剂选自聚丙烯酸酯、聚二甲基硅油或改性聚硅氧烷。
4.如权利要求2所述可紫外光固化的水性节能隔热纳米复合涂料的制备方法，特征在于所述分散剂为多价羧酸盐类聚合物或聚丙烯酸胺盐类。
5.如权利要求2所述可紫外光固化的水性节能隔热纳米复合涂料的制备方法，特征在于所述流平剂选自聚丙烯酸酯、聚二甲基硅油或改性聚硅氧烷。
6.如权利要求2所述可紫外光固化的水性节能隔热纳米复合涂料的制备方法，特征在于所述光引发剂选自2-羟基-2-甲基-1-(4-甲基乙烯基-苯基)丙酮的水乳液、[双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)苯基氧化膦]的水乳液、2-羟基-3-(2’-硫杂蒽酮氧基)-N，N，N-三甲基-1-丙胺氯化物或2-羟基-2-甲基-1-对羟乙基醚基苯基丙酮。
7.如权利要求2所述可紫外光固化的水性节能隔热纳米复合涂料的制备方法，特征在于所述成膜乳液选自环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、不饱和聚酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯或丙烯酸树脂的水性乳液。
8.如权利要求2所述可紫外光固化的水性节能隔热纳米复合涂料的制备方法，特征在于所述pH调节剂为氨水或2-氨基-2-甲基-1-丙醇。
9.如权利要求2所述可紫外光固化的水性节能隔热纳米复合涂料的制备方法，特征在于所述含有氧化锡的纳米浆料选自纳米氧化锡锑浆料、纳米氧化铟锡浆料或纳米掺氟氧化锡浆料。
10.如权利要求2所述可紫外光固化的水性节能隔热纳米复合涂料的制备方法，特征在于所述分散采用转速大于500转/分钟的高速乳化机分散或采用频率范围在30kHz至100kHz的超声分散。
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