CN107629666A

CN107629666A - 石墨烯玻璃透明隔热涂料的制备方法及其产品和应用

Info

Publication number: CN107629666A
Application number: CN201711066513.2A
Authority: CN
Inventors: 何丹农; 徐少洪; 张现; 林琳; 陈超; 金彩虹
Original assignee: Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Current assignee: Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Priority date: 2017-11-02
Filing date: 2017-11-02
Publication date: 2018-01-26

Abstract

本发明是一种石墨烯玻璃透明隔热涂料的制备方法及其产品和应用，纳米隔热粉体、分散剂以及溶剂，将其充分搅拌，然后加入纳米研磨机中，调节转速研磨使得纳米隔热粉分散粒径在100nm以下。通过超声配制石墨烯分散液，将上述分散液加入到树脂中，然后分别加入消泡剂、流平剂、附着力促进剂、固化剂、流变触变剂等，搅拌均匀，即得含有石墨烯的玻璃透明隔热涂料。采用本发明所述方法制备的石墨烯玻璃透明隔热涂料，散热快，在保证透光率的基础上，提高了隔热效率，降低了玻璃破碎的风险，并且传热系数也有一定降低，具有广阔的应用前景。

Description

石墨烯玻璃透明隔热涂料的制备方法及其产品和应用

技术领域

本发明环保领域，具体涉及一种石墨烯玻璃透明隔热涂料的制备方法及其产品和应用。

背景技术

当今世界经济高速发展，能源日趋紧张，我国为例，目前我国是煤炭消耗第一大国，石油消耗第二大国，近年来电荒、油荒、气荒等频频出现在我们的日常生活中，能源问题不容忽视。能源安全已成为本世纪我国一个十分紧迫和现实的问题。现在世界常规油气资源发现的高峰期已过，在21世纪不论是发达国家还是发展中国家，最终都会面临空前的能源危机。

面对即将到来的能源危机，我国必须采取开源节流的战略，即一方面节约能源，另一方面开发新能源。在节能方面我国有巨大的潜力，我国单位产品能耗高，单位GDP产值能耗高，建筑能耗约占人类总能耗的30%-40%，其中约半数是由建筑采暖或制冷等空调造成的，而通过门窗散失的热量约占整个建筑空调能耗的30%。另一方面，随着现代建筑对室外景观和室内采光等要求的提高，往往采用较大面积的玻璃窗或玻璃幕墙结构，而建筑玻璃作为隔热玻璃的薄弱环节，在保证玻璃彩钢的同时如何提高其保温隔热性能成为降低建筑能耗的重要途径。

目前主要的途径是在涂料树脂中添加ATO、WO3、ITO等无机粉体来制备玻璃隔热涂料。这些无机粉体在红外波段有优异的吸收效果，并通过优异的分散使其达到在可见光波段优异的透过率。但是由于上述提到的目前普遍使用的粉体均是通过吸收近红外线的方式，达到隔热的效果，而不是利用发射的方式，这就导致了在夏天，这些玻璃涂料在太阳的照射下，会吸收大量的热量，并储存在玻璃上，导致玻璃温度非常高，这一方面导致了玻璃通过热辐射的方式继续将热量传递到室内，另一方面这也加剧了玻璃破碎，进而有巨大的伤人风险。除此之外，玻璃透明隔热涂料由于其厚度较低，其传热系数一般比较小，这也限制了其在工业生活中的应用。

发明内容

针对现有玻璃透明隔热涂料隔热系数低，热传导效率过高的缺点，本发明的目的在于：提供一种采用石墨烯改进玻璃透明隔热涂料的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供上述方法制备的产品。

本发明的又一目的在于：提供上述产品应用。

本发明目的通过下述方案实现：一种石墨烯玻璃透明隔热涂料的制备方法，其特征在于：按照配方将纳米隔热粉体、分散剂以及溶剂充分搅拌，在纳米研磨机研磨，使得纳米隔热粉分散粒径在100nm以下；然后通过超声配制石墨烯分散液，最终将上述分散液加入到树脂中，然后分别加入消泡剂、流平剂、附着力促进剂、固化剂、流变触变剂，搅拌均匀，即得含有石墨烯的玻璃透明隔热涂料。

在上述方案基础上，所述石墨烯玻璃透明隔热涂料的制备方法包括步骤如下：

1）按照配方精确称取一定量纳米隔热粉体、分散剂以及溶剂，将其充分搅拌，然后加入纳米研磨机中，调节一定转速500～4000转/分钟并研磨一段时间0.1～24小时，使得纳米隔热粉分散粒径在100nm以下，其中纳米隔热粉体为ATO、ITO、WO3、钨酸铯，分散剂为十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基磺酸钠，溶剂为水、异丙醇、乙醇、丙二醇甲醚醋酸酯，纳米隔热粉体与分散剂的质量比为1:0.05～1，纳米隔热粉体与溶剂的质量比为1:1～20；

2）精确称取一定量氧化石墨烯，将其加入溶剂中，通过超声仪10～60KHz分散5～180分钟，其中溶剂为水、异丙醇、乙醇、丙二醇甲醚醋酸酯，并与步骤1）中的溶剂一致，且溶剂与石墨烯粉体的质量比为1:0.00001～0.01；

3）将步骤1）制备的分散液与步骤2）制备的石墨烯分散液加入到树脂中，然后分别加入消泡剂、流平剂、附着力促进剂、固化剂、流变触变剂，搅拌均匀，即得含有石墨烯的玻璃透明隔热涂料，其中树脂为水性聚氨酯、丙烯酸树脂、环氧树脂，且树脂与石墨烯粉体的质量比为1:0.00001～0.01，树脂与纳米隔热粉体的质量比为1:0.001～1。

本发明通过将石墨烯引入透明隔热涂料中，利用石墨烯极其优异的导电导热性能，将无机粉体吸收的热量传导到窗框上，一方面提高其隔热效率，另一方面降低玻璃破碎伤人的风险。与此同时，石墨烯在纵向有优异的阻隔性能，还可以起到一定隔绝热量的效果，降低透明隔热涂料的热传导效率。因此，将石墨烯引入玻璃透明隔热涂料具有技术上的新颖性和创造性，并且在实际应用中有巨大的前景。

本发明提供一种石墨烯玻璃透明隔热涂料，根据上述任一方法制备得到。

本发明提供一种石墨烯涂料在透明玻璃隔热方面的应用。

采用本发明所述方法制备的石墨烯玻璃透明隔热涂料，玻璃传热快，提高了隔热效率，并且传热系数也有一定降低，在保证透光率的基础上，提高了隔热效率，降低了玻璃破碎的风险，具有很大的应用前景。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明，而不是限制本发明的范围。

实施例1

准确称量纳米隔热粉体、分散剂以及溶剂（纳米隔热粉体为ATO，分散剂为十二烷基硫酸钠，溶剂为水，纳米隔热粉体与分散剂的质量比为1:0.2，纳米隔热粉体与溶剂的质量比为1:3），将其充分搅拌，然后加入纳米研磨机中，调节一定转速（2000转/分钟）并研磨一段时间（2小时），使得纳米隔热粉分散粒径在100nm以下。称取一定量氧化石墨烯，将其加入溶剂中（溶剂为水，石墨烯与溶剂的质量比为1:0.001），通过超声仪（30KHz）分散一定时间（30分钟）。将分散液与石墨烯分散液加入到树脂中（树脂为水性聚氨酯，树脂与石墨烯粉体的质量比为1:0.0001，树脂与纳米隔热粉体的质量比为1:0.02），然后分别加入消泡剂、流平剂、附着力促进剂、固化剂、流变触变剂等，搅拌均匀，即得含有石墨烯的玻璃透明隔热涂料。

实施例2

准确称量纳米隔热粉体、分散剂以及溶剂（纳米隔热粉体为ITO，分散剂为烷基酚聚氧乙烯醚，溶剂为丙三醇甲醚醋酸酯，纳米隔热粉体与分散剂的质量比为1:0.15，纳米隔热粉体与溶剂的质量比为1:5），将其充分搅拌，然后加入纳米研磨机中，调节一定转速（1500转/分钟）并研磨一段时间（5小时），使得纳米隔热粉分散粒径在100nm以下。称取一定量氧化石墨烯，将其加入溶剂中（溶剂为丙三醇甲醚醋酸酯，石墨烯与溶剂的质量比为1:0.002），通过超声仪（40KHz）分散一定时间（20分钟）。将分散液与石墨烯分散液加入到树脂中（树脂为丙烯酸树脂，树脂与石墨烯粉体的质量比为1:0.0002，树脂与纳米隔热粉体的质量比为1:0.01），然后分别加入消泡剂、流平剂、附着力促进剂、固化剂、流变触变剂等，搅拌均匀，即得含有石墨烯的玻璃透明隔热涂料。

实施例3

准确称量纳米隔热粉体、分散剂以及溶剂（纳米隔热粉体为WO3，分散剂为烷基酚聚氧乙烯醚，溶剂为乙醇，纳米隔热粉体与分散剂的质量比为1:0.35，纳米隔热粉体与溶剂的质量比为1:6），将其充分搅拌，然后加入纳米研磨机中，调节一定转速（2500转/分钟）并研磨一段时间（8小时），使得纳米隔热粉分散粒径在100nm以下。称取一定量氧化石墨烯，将其加入溶剂中（溶剂为乙醇，石墨烯与溶剂的质量比为1:0.003），通过超声仪（25KHz）分散一定时间（60分钟）。将分散液与石墨烯分散液加入到树脂中（树脂为环氧树脂，树脂与石墨烯粉体的质量比为1:0.0004，树脂与纳米隔热粉体的质量比为1:0.05），然后分别加入消泡剂、流平剂、附着力促进剂、固化剂、流变触变剂等，搅拌均匀，即得含有石墨烯的玻璃透明隔热涂料。

附表1 采用本发明方法制备的石墨烯玻璃透明隔热涂料性能

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Claims

1.一种石墨烯玻璃透明隔热涂料的制备方法，其特征在于：按照配方将纳米隔热粉体、分散剂以及溶剂充分搅拌，在纳米研磨机研磨，使得纳米隔热粉分散粒径在100nm以下；然后通过超声配制石墨烯分散液，最终将上述分散液加入到树脂中，然后分别加入消泡剂、流平剂、附着力促进剂、固化剂、流变触变剂，搅拌均匀，即得含有石墨烯的玻璃透明隔热涂料。

2.根据权利要求1所述的石墨烯玻璃透明隔热涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

3.一种石墨烯玻璃透明隔热涂料，其特征在于根据权利要求1或2所述方法制备得到隔热涂料。

4.根据权利要求3所述石墨烯隔热涂料在透明玻璃隔热方面的应用。