CN103184005A - 隔热涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种隔热涂料，该隔热涂料包括0.5-5份的纳米稀土六硼化物、0-5份的纳米二氧化钛(TiO₂)、5-20份的透明纳米粉体、0.5-5份的助剂、20-65份的溶剂以及25-65份粘结剂。同时，本发明还揭示了一种该隔热涂料的制备方法：将纳米稀土六硼化物和透明纳米粉体进行真空干燥；将干燥后的所述纳米稀土六硼化物和透明纳米粉体加入到溶剂中，制得初级分散液；向所述初级分散液中加入纳米二氧化钛，将所述初级分散液放入球磨机球磨，得到二级分散液；将所述二级分散液和粘结剂混合，搅拌均匀，熟化，得到透明的隔热涂料。与现有技术相比，所述隔热涂料在可见光区有高的透光率、对红外光区有优异的阻隔率，并且所述隔热涂料耐候性、硬度、施工性能好，成本较低。

Description

隔热涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及化工涂料技术领域，特别是涉及一种隔热涂料及其制备方法。

背景技术

半个世纪以来，随着世界不可再生资源石油、煤矿、天然气等能源的大量开采，尤其经历了2004年的能源危机以后，人们更高度重视节能降耗。面对全球气候变暖的严峻威胁，建筑节能是世界各国面临的重要课题，并已成为时代的迫切要求和发展趋势。中国既有建筑约420亿平方米，95％为高能耗建筑，既有建筑占了中国总能耗25％以上。而构成建筑物室内的热环境，不但来自墙体、屋面热量的吸收与传导，还有来自玻璃门窗等透明材质的热幅射。尤其是夏季，透过玻璃门窗进入室内的太阳热，不但直接增加了室内的热量及加大了空调负荷，而且间接增加了二氧化碳的排放。有资料表明，其玻璃门窗的吸热量占整个建筑物结构热量的40％以上，也就是说，建筑物玻璃门窗的吸热耗能占了中国总能耗10％以上。因此，玻璃门窗的隔热技术是实现建筑物节能降耗、减少碳排放的重中之重，是顺应“低碳”发展的又一次科技革命与进步。

为了节能，本领域技术人员进行了广泛的研究和探索，先后研制成金属镀膜隔热玻璃、真空玻璃、贴膜玻璃等节能产品，但这些产品也存在一些问题，主要问题是在可见光区的不透明性和高反射率限制了其应用范围。透过率低、隔热效果不佳，工艺条件控制复杂、且价格昂贵，例如，贴膜玻璃的成本费用为普通玻璃的十几倍，这就极大地限制了节能产品的应用推广。近年来，随着纳米技术研究的不断发展，出现了纳米材料的纳米透明隔热涂料、纳米透明阻热辐射复合涂料。隔热涂料具备制备工艺简单、透光率高的优点，因此隔热涂料得到广泛地研究。但是现有的隔热涂料还是存在着一些问题，如现有的隔热涂料的价格比较昂贵、隔热性能不甚理想等问题。

因此，如何提供一种隔热涂料及其制备方法，能够解决现有的隔热涂料的价格比较昂贵、隔热性能不甚理想等问题，已成为本领域技术人员需要解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种隔热涂料及其制备方法，能够制备出在可见光区有高的透光率、对红外光区有优异的阻隔率的隔热涂料，并且所述隔热涂料具有较好的耐候性、硬度、施工性和较低生产成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种隔热涂料，包括：

进一步的，在所述隔热涂料中，所述纳米稀土六硼化物为六硼化镧、六硼化铈、六硼化镨、六硼化钕、六硼化钷、六硼化钐、六硼化铕、六硼化钆、六硼化铽、六硼化镝、六硼化钬、六硼化铒、六硼化铥、六硼化镱或六硼化镥中的一种或几种的组合。

进一步的，在所述隔热涂料中，所述纳米稀土六硼化物的平均粒径为50nm-100nm。

进一步的，在所述隔热涂料中，所述纳米二氧化钛的平均粒径为50nm-100nm。

进一步的，在所述隔热涂料中，所述透明纳米粉体为氧化铟锡、氧化锡锑或氧化锌铝中的一种或几种的组合。

进一步的，在所述隔热涂料中，所述透明纳米粉体的平均粒径为50nm-100nm。

进一步的，在所述隔热涂料中，所述助剂包括偶联剂、分散剂。

进一步的，在所述隔热涂料中，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述分散剂为烷羟基铵盐和三乙醇胺。

进一步的，在所述隔热涂料中，所述溶剂为无水乙醇、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、异丙醇、丙醇、正丁醇、乙二醇或乙二醇甲醚中的一种或几种的组合。

进一步的，在所述隔热涂料中，所述粘结剂为透明聚氨酯树脂、透明氟碳树脂、透明硅类树脂或无机醇溶透明树脂。

根据本发明的另一面，本发明还提供一种隔热涂料的制备方法，包括：

1)分别对0.5-5份的纳米稀土六硼化物和5-20份的透明纳米粉体进行真空干燥；

2)将干燥后的所述纳米稀土六硼化物和透明纳米粉体加入20-65份的溶剂中，再向混合溶液加入0.1-2份的偶联剂，并调节混合溶液的pH值为8-9，超声分散，制得初级分散液；

3)向所述初级分散液中滴加0.2-5份的分散剂，并加入0-5份的纳米二氧化钛，再放入球磨机球磨，得到二级分散液；

4)将所述二级分散液和25-65份的粘结剂混合，搅拌均匀，熟化，得到所述隔热涂料。

与现有技术相比，本发明提供隔热涂料及其制备方法具有以下优点：

本发明提供的隔热涂料及其制备方法，该隔热涂料包括0.5-5份的纳米稀土六硼化物、0-5份的纳米二氧化钛、5-20份的透明纳米粉体、0.5-5份的助剂、20-65份的溶剂以及25-65份粘结剂，与现有技术相比，所述隔热涂料在可见光区有高的透光率、对红外光区有优异的阻隔率，从而防止热辐射，并且所述隔热涂料具有较好的耐候性、硬度、施工性和较低的生产成本。

具体实施方式

下面将对本发明的隔热涂料及其制备方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能、组成和步骤，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关***或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

本发明的核心思想在于，提供一种隔热涂料，所述隔热涂料包括0.5-5份的纳米稀土六硼化物、0-5份的纳米二氧化钛(TiO₂)、5-20份的透明纳米粉体、0.5-5份的助剂、20-65份的溶剂以及25-65份粘结剂，与现有技术相比，所述隔热涂料在可见光区有高的透光率、对红外光区有优异的阻隔率，并且所述隔热涂料耐候性、硬度、施工性能好，成本较低。

其中，所述纳米稀土六硼化物在所述隔热涂料中占0.5-5份，例如1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份等，具体根据所述隔热涂料对可见光透过率和红外阻隔率的要求决定。所述纳米稀土六硼化物可以为六硼化镧、六硼化铈、六硼化镨、六硼化钕、六硼化钷、六硼化钐、六硼化铕、六硼化钆、六硼化铽、六硼化镝、六硼化钬、六硼化铒、六硼化铥、六硼化镱或六硼化镥中的一种或几种的组合，但所述纳米稀土六硼化物并不限于上面所列的稀土六硼化物，只要是具有红外阻隔功能的稀土六硼化物，亦在本发明的思想范围之内。较佳的，所述纳米稀土六硼化物的平均粒径为50nm-100nm，例如60nm、70nm、80nm、90nm等，所述纳米稀土六硼化物的平均粒径为50nm-100nm时，在所述溶剂内具有较好的分散性，从而可以提高所述隔热涂料的可见光透过率和红外阻隔率，但所述纳米稀土六硼化物的平均粒径并不限于为50nm-100nm，只要能使所述纳米稀土六硼化物均匀地分散在所述溶剂内，亦在本发明的思想范围之内。

所述纳米二氧化钛在所述隔热涂料中占0-5份，例如0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份等，具体根据所述隔热涂料对可见光透过率和红外阻隔率的要求决定，所述纳米二氧化钛可以与所述纳米稀土六硼化物与所述透明纳米粉体配合达到更佳的红外阻隔率与可见光透过率，但也可不添加所述纳米二氧化钛。所述纳米二氧化钛的平均粒径为50nm-100nm，例如60nm、70nm、80nm、90nm等，所述纳米二氧化钛的平均粒径为50nm-100nm时，在所述溶剂内具有较好的分散性，从而可以提高所述隔热涂料的可见光透过率和红外阻隔率，但所述纳米二氧化钛的平均粒径并不限于为50nm-100nm，只要能使所述二氧化钛均匀地分散在所述溶剂内，亦在本发明的思想范围之内。

较佳的，所述透明纳米粉体为氧化铟锡、氧化锡锑或氧化锌铝中的一种或几种的组合，氧化铟锡(ITO)、氧化锡锑(ATO)或氧化锌铝(ZAO)在所述溶剂中均具有较好的可见光透过率，可以使所述隔热涂料具有较好的可见光透过率，由于氧化铟锡的红外阻隔率较好，所以以下的实施例中所述透明纳米粉体均以氧化铟锡为例，但氧化锡锑或氧化锌铝等具有较好的可见光透过率的透明纳米粉体，亦在本发明的思想范围之内。所述透明纳米粉体的平均粒径为50nm-100nm，例如60nm、70nm、80nm、90nm等，所述透明纳米粉体的平均粒径为50nm-100nm时，在所述溶剂内具有较好的分散性，从而可以提高所述隔热涂料的可见光透过率和红外阻隔率，但所述透明纳米粉体的平均粒径并不限于为50nm-100nm，只要能使所述透明纳米粉体均匀地分散在所述溶剂内，亦在本发明的思想范围之内。

较佳的，所述助剂包括偶联剂、分散剂，可以提高所述纳米稀土六硼化物、所述纳米二氧化钛和所述透明纳米粉体等无机纳米粉体在所述溶剂内的分散性。优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述分散剂为烷羟基铵盐和三乙醇胺，可以使所述纳米稀土六硼化物、所述纳米二氧化钛和所述透明纳米粉体等无机纳米粉体很好地分散在所述溶剂内，但所述偶联剂并不限于为硅烷偶联剂，所述分散剂并不限于为烷羟基铵盐和三乙醇胺，例如，但所述偶联剂并不限于为硅烷偶联剂，还可以为钛酸铵盐酯偶联剂，所述分散剂并不限于为烷羟基铵盐和三乙醇胺，还可以为聚羧酸类分散剂，亦可以使无机纳米粉体很好地分散在所述溶剂内，均在本发明的思想范围之内。

较佳的，所述溶剂为无水乙醇、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、异丙醇、丙醇、正丁醇、乙二醇或乙二醇甲醚中的一种或几种的组合，可以与所述粘结剂互溶。

优选的，所述粘结剂为透明聚氨酯树脂、透明氟碳树脂、透明硅类树脂或无机醇溶透明树脂等透明树脂，透明聚氨酯树脂、透明氟碳树脂、透明硅类树脂或无机醇溶透明树脂等透明树脂具有较好的可见光透过率，但所述粘结剂并不限于为透明聚氨酯树脂、透明氟碳树脂、透明硅类树脂或无机醇溶透明树脂等透明树脂，如环氧树脂或液体光学透明粘合剂(LOCA)等，亦具有较好的可见光透过率，亦在本发明的思想范围之内。

结合上述核心思想，本发明还提供一种隔热涂料的制备方法，包括：

1)分别将0.5-5份的纳米稀土六硼化物和5-20份的透明纳米粉体进行真空干燥，其中干燥温度和干燥时间不作具体限制，较佳的，干燥温度为40℃～100℃，干燥时间为1h～10h；

2)将干燥后的所述纳米稀土六硼化物和透明纳米粉体加入20-65份的溶剂中，形成混合溶液，再向所述混合溶液加入0.1-2份的偶联剂，并调节混合溶液的pH值为8-9，可以加入氨水等弱碱调节pH值，超声分散1小时-4小时，制得初级分散液，但超声分散的时间不做具体限制，只要能使所述纳米稀土六硼化物和透明纳米粉体在所述溶剂分散均匀即可；

3)向所述初级分散液中滴加0.2-5份的分散剂，并加入0-5份的纳米二氧化钛，将所述初级分散液放入球磨机球磨4小时以上，得到二级分散液，但球磨的时间不做具体限制，只要能使无机纳米粉体在所述溶剂分散均匀即可；

4)将所述二级分散液和25-65份的粘结剂混合，搅拌均匀，熟化1分钟-20分钟，得到透明的隔热涂料，但熟化的时间不做具体限制。

以下列举所述隔热涂料及其制备方法的几个实施例，以清楚说明本发明的内容，应当明确的是，本发明的内容并不限制于以下实施例，其他通过本领域普通技术人员的常规技术手段的改进亦在本发明的思想范围之内。

【第一实施例】

本第一实施例为对比实施例，所述隔热涂料中未添加所述纳米稀土六硼化物，但未添加所述纳米二氧化钛。

首先，进行步骤1)，将20份的透明纳米粉体进行真空干燥，其中，干燥温度为50℃，干燥时间为2h。

然后，进行步骤2)，将干燥后的所述透明纳米粉体加入35份的溶剂中，形成混合溶液，再向所述混合溶液加入0.5份的硅烷偶联剂KH-570，并滴加氨水调节混合溶液的pH值为8-9，超声分散6小时，制得初级分散液。

随后，进行步骤3)，向所述初级分散液中滴加1份的BYK-180和0.5份的三乙醇胺，并加入1份的纳米二氧化钛后，将所述初级分散液放入球磨机球磨5小时，得到二级分散液。

最后，进行步骤4)，将所述二级分散液和42份的粘结剂混合，搅拌均匀，熟化5分钟，得到透明的隔热涂料。

【第二实施例】

本第二实施例的所述隔热涂料中添加所述纳米稀土六硼化物为纳米六硼化镨。

首先，进行步骤1)，分别将1份的纳米六硼化镨和10份的透明纳米粉体进行真空干燥，其中，干燥温度为70℃，干燥时间为3h。

然后，进行步骤2)，将干燥后的所述透明纳米粉体加入30份的溶剂中，形成混合溶液，再向所述混合溶液加入0.5份的硅烷偶联剂KH-570，并滴加氨水调节混合溶液的pH值为8-9，超声分散6小时，制得初级分散液。

随后，进行步骤3)，向所述初级分散液中滴加1份的BYK-180和0.5份的三乙醇胺，并加入1份的纳米二氧化钛后，将所述初级分散液放入球磨机球磨5小时，得到二级分散液。

最后，进行步骤4)，将所述二级分散液和57份的粘结剂混合，搅拌均匀，熟化6分钟，得到透明的隔热涂料。

【第三实施例】

本第三实施例的所述隔热涂料中添加所述纳米稀土六硼化物为纳米六硼化镨。

首先，进行步骤1)，分别将2份的纳米六硼化镨和10份的透明纳米粉体进行真空干燥，其中，干燥温度为40℃，干燥时间为6h。

然后，进行步骤2)，将干燥后的所述透明纳米粉体加入40份的溶剂中，形成混合溶液，再向所述混合溶液加入0.5份的硅烷偶联剂KH-570，并滴加氨水调节混合溶液的pH值为8-9，超声分散4小时，制得初级分散液。

随后，进行步骤3)，向所述初级分散液中滴加1份的BYK-180和0.5份的三乙醇胺，并加入1份的纳米二氧化钛后，将所述初级分散液放入球磨机球磨5小时，得到二级分散液。

最后，进行步骤4)，将所述二级分散液和45.5份的粘结剂混合，搅拌均匀，熟化8分钟，得到透明的隔热涂料。

【第四实施例】

本第四实施例的所述隔热涂料中添加所述纳米稀土六硼化物为纳米六硼化铈。

首先，进行步骤1)，分别将1份的纳米六硼化铈和10份的透明纳米粉体进行真空干燥，其中，干燥温度为80℃，干燥时间为2h。

然后，进行步骤2)，将干燥后的所述透明纳米粉体加入45份的溶剂中，形成混合溶液，再向所述混合溶液加入1份的硅烷偶联剂KH-570，并滴加氨水调节混合溶液的pH值为8-9，超声分散6小时，制得初级分散液。

随后，进行步骤3)，向所述初级分散液中滴加2份的BYK-180和1份的三乙醇胺，并加入1份的纳米二氧化钛后，将所述初级分散液放入球磨机球磨3小时，得到二级分散液。

最后，进行步骤4)，将所述二级分散液和39份的粘结剂混合，搅拌均匀，熟化10分钟，得到透明的隔热涂料。

【第五实施例】

本第五实施例的所述隔热涂料中添加所述纳米稀土六硼化物为纳米六硼化铈。

首先，进行步骤1)，分别将2份的纳米六硼化铈和10份的透明纳米粉体进行真空干燥，其中，干燥温度为60℃，干燥时间为4h。

然后，进行步骤2)，将干燥后的所述透明纳米粉体加入35份的溶剂中，形成混合溶液，再向所述混合溶液加入0.5份的硅烷偶联剂KH-570，并滴加氨水调节混合溶液的pH值为8-9，超声分散4小时，制得初级分散液。

随后，进行步骤3)，向所述初级分散液中滴加1份的BYK-180和0.5份的三乙醇胺，并加入1份的纳米二氧化钛后，将所述初级分散液放入球磨机球磨5小时，得到二级分散液。

最后，进行步骤4)，将所述二级分散液和50.5份的粘结剂混合，搅拌均匀，熟化5分钟，得到透明的隔热涂料。

将上述第一实施例-第五实施例中制备的隔热涂料，在3mm的普通白玻璃上进行涂膜，膜厚为10μm，并用一没有涂膜的普通白玻璃作为空白页以作对比，具体性能见表1和表2。

表1、用1400nm光学性能测试仪检测的光学性能结果

表2、物理性能测试结果

性能项目	第一实施例	第二实施例	第三实施例	第四实施例	第五实施例
						外观	正常	正常	正常	正常	正常
附着力	0	0	0	0	0
						铅笔硬度	8	9	9	9	9
耐划伤性	1000g	1300g	1300g	1300g	1300g
						表干时间	30min	30min	25min	25min	25min

从表1可以看出，添加了六硼化镨或六硼化铈的隔热涂料能够大大降低ITO的用量，可以在低的ITO的用量的情况下提高所述隔热涂料的红外阻隔以及紫外阻隔，从而防止热辐射；并且，从表2可以看出，添加了六硼化镨或六硼化铈的隔热涂料的铅笔硬度、耐划伤性、表干时间等物理性能均有提高，因此，本发明的隔热涂料成本低，并且性能好。

综上所述，本发明提供一种隔热涂料，该隔热涂料所述隔热涂料包括0.5-5份的纳米稀土六硼化物、0-5份的纳米二氧化钛(TiO₂)、5-20份的透明纳米粉体、0.5-5份的助剂、20-65份的溶剂以及25-65份粘结剂。与现有技术相比，本发明具有以下优点：

所述隔热涂料在可见光区有高的透光率、对红外光区有优异的阻隔率，从而防止热辐射，并且所述隔热涂料耐候性、硬度、施工性能好，成本较低。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种隔热涂料，按涂料重量100份计包括以下组份：

2.如权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，所述纳米稀土六硼化物为六硼化镧、六硼化铈、六硼化镨、六硼化钕、六硼化钷、六硼化钐、六硼化铕、六硼化钆、六硼化铽、六硼化镝、六硼化钬、六硼化铒、六硼化铥、六硼化镱或六硼化镥中的一种或几种的组合。

3.如权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，所述纳米稀土六硼化物的平均粒径为50nm-100nm。

4.如权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，所述纳米二氧化钛的平均粒径为50nm-100nm。

5.如权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，所述透明纳米粉体为氧化铟锡、氧化锡锑或氧化锌铝中的一种或几种的组合。

6.如权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，所述透明纳米粉体的平均粒径为50nm-100nm。

7.如权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，所述助剂包括偶联剂、分散剂。

8.如权利要求7所述的隔热涂料，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂，所述分散剂为烷羟基铵盐和三乙醇胺。

9.如权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，所述溶剂为无水乙醇、乙酸乙酯、甲苯、二甲苯、异丙醇、丙醇、正丁醇、乙二醇或乙二醇甲醚中的一种或几种的组合。

10.如权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，所述粘结剂为透明聚氨酯树脂、透明氟碳树脂、透明硅类树脂或无机醇溶透明树脂。

11.一种隔热涂料的制备方法，包括：

1)分别对0.5-5份的纳米稀土六硼化物和5-20份的透明纳米粉体进行真空干燥；

2)将干燥后的所述纳米稀土六硼化物和透明纳米粉体加入20-65份的溶剂中，再向混合溶液加入0.1-2份的偶联剂，并调节混合溶液的pH值为8-9，超声分散，制得初级分散液；

3)向所述初级分散液中滴加0.2-5份的分散剂，并加入0-5份的纳米二氧化钛，再放入球磨机球磨，得到二级分散液；

4)将所述二级分散液和25-65份的粘结剂混合，搅拌均匀，熟化，得到所述隔热涂料。