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合成聚氨酯玻璃隔熱涂料配方及其制備方法

文章出處:網責任編輯:作者:人氣:-發表時間:2023-11-27 10:41:00

 本發明公開了一種合成聚氨酯玻璃隔熱涂料及其制備方法,該涂料包括40-90%(重量)合成聚氨酯樹脂、10-60%納米ATO漿料和稀釋劑,納米ATO漿料的固含量為10-30%,粒徑為50-100nm,涂料濕膜厚度為20~400微米。其制備方法是:先將10-60%的固含量為10-30%的納米ATO漿料滴加到40-90%的水性聚氨酯中,并攪拌10-30分鐘,得合成聚氨酯玻璃隔熱涂料。用這種涂料制成的玻璃有較高的可見光透過率,同時對紅外線(熱輻射)的反射率很高,具有阻隔熱輻射直接透過的作用。本發明通過簡單的工藝在常溫下即可制成透明隔熱涂料,與其他的鍍膜玻璃相比,成本大為降低,可廣泛用于民用建筑。

一種合成聚氨酯玻璃隔熱涂料及其制備方法

                          技術領域
本發明涉及納米功能涂料,具體涉及一種合成聚氨酯玻璃隔熱涂料及其制備方法。
                          背景技術
目前市面上的節能玻璃主要有熱反射鍍膜玻璃和低輻射鍍膜玻璃。熱反射玻璃是在玻璃表面鍍上金屬、非金屬及其氧化物薄膜使其具有一定的反射效果,能將太陽能反射回大氣中,達到阻擋太陽熱能進入室內的目的。太陽能進入室內的量越少,空調負荷也就越少。熱反射玻璃的反射率越高說明其對太陽能的控制越強,但是玻璃的可見光透過率會隨著反射率的升高而降低從而使透光性能降低,影響采光效果,太高的玻璃反射率也可能出現光污染問題。熱反射鍍膜玻璃可見光透過率較低,一般為20~30%。由于熱反射鍍膜玻璃可見光透過率低,極大地影響室內采光,致使照明費用增加。
低輻射玻璃是通過在玻璃表面涂敷低輻射涂層使表面的輻射率低于普通玻璃,從而減少熱量的輻射損失來達到降低采暖費用,實現節能目的。輻射率越低,通過玻璃表面發生的輻射熱損失越少,玻璃的節能效果越好。玻璃鍍上低輻射膜,其隔熱性能大大改善。冬季,它對室內散熱片及室內物體散發的遠紅外線,幾乎像絕緣鏡一樣,大部分反射回室內,保證室內熱量不向室外散失,從而可以節約取暖費用。夏季,它可阻止室外地面、建筑發出的熱輻射進入室內,節約空調費用。對可見光的透過率適中,可見光反射率低,可避免光污染的產生,營造良好的光環境。目前市面上主要有磁控濺射法和浮法在線化學氣相沉積法(CVD)生產的低輻射鍍膜玻璃,但價格較高,難以進入尋常百姓家。
此外,已有的納米透明隔熱玻璃涂層使用時需要在烘箱里進行烘烤固化,不利于現場施工。
                          發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的缺點,提供一種同時兼具優良隔熱性能和透明性,且生產工藝簡單易行,施工方便,生產成本低的合成聚氨酯玻璃隔熱涂料及其制備方法。
本發明通過以下技術方案實現:
一種合成聚氨酯玻璃隔熱涂料,以重量百分比計,包括如下組分:
合成聚氨酯樹脂                40-90%
納米ATO漿料                   10-60%
稀釋劑                        0-5%
所述的納米ATO(摻銻二氧化錫)漿料的固含量為10-30%,粒徑為50-100nm;所述涂料濕膜厚度為20~400微米。
所述的合成聚氨酯樹脂為水性聚氨酯。
所述合成聚氨酯樹脂為油性的聚氨酯清漆,由聚氨酯清漆A和聚氨酯清漆B組成,使用時,由聚氨酯清漆A和聚氨酯清漆B按8∶5的比例配制。
所述聚氨酯清漆通過稀釋劑稀釋,所述稀釋劑為紅人牌聚氨酯漆溶劑。
制備合成聚氨酯玻璃隔熱涂料的一種方法:以重量百分比計,先將10-60%的固含量為10-30%的納米ATO漿料滴加到40-90%的水性聚氨酯中,并攪拌10-30分鐘,得合成聚氨酯玻璃隔熱涂料。
制備合成聚氨酯玻璃隔熱涂料的另一種方法:以重量百分比計,先將40-90%的由聚氨酯清漆A、B組分按重量百分比8∶5配制油性聚氨酯清漆,隨后和0-5%的稀釋劑混合,攪拌10~30分鐘,再將固含量為10-30%的納米ATO漿料緩慢滴加到混合物中,并用磁力攪拌器攪拌10~30分鐘,得合成聚氨酯玻璃隔熱涂料。
本發明的原理:將具有隔熱功能的納米粉體通過一種載體涂于玻璃表面,從而使玻璃具有隔熱功能,同時在可見光范圍內具有高的可見光透過率。
相對于現有技術本發明具有如下優點:
(1)涂好的膜層無需烘干,即可自行干燥,生產工藝簡單易行,施工方便。
(2)克服了以往開發的涂料雖有隔熱性但透明性差,或雖透明但隔熱性差的缺點,將兩者的優點集于一身。如目前6mm厚白玻璃涂膜后遮陽系數SC已經可以低至0.61(6mm厚白玻璃的遮陽系數SC是0.94,涂布后玻璃的遮陽系數比空白玻璃低35%,隔熱性能有較大幅度的提高),且對應的可見光透過率較高,在60%左右。
(3)生產成本低。首先,不需要昂貴的設備投資,生產簡單易行;其次,生產出的涂膜玻璃價格較低。
(4)玻璃表面光滑平整可視性好,用線棒涂布器將隔熱涂料涂于干凈的玻璃表面,涂料能夠自動流平,表面平整光滑,透過玻璃看物體也比較清楚。
                          附圖說明
圖1為實施例1~5制備的涂膜玻璃的透過率曲線圖;
圖2為實施例6~10制備的涂膜玻璃的透過率曲線圖。
                          具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明,但本發明要求保護的范圍并不局限于實施例表示的范圍。
納米ATO漿料的配置:
固含量為20%的納米ATO漿料配方及配制過程:(其它固含量可參展配置)
原料為ATO粉體(一次晶粒尺寸小于20nm);
溶劑為甲醇、乙醇、異丙醇和正丁醇的混合物;
分散劑為十六烷基苯磺酸鈉;
設備:振動磨
配料:ATO粉體200克;甲醇200克,乙醇200克,異丙醇200克,正丁醇200克,分散劑1克
分散制備過程:
按照上述配比,將溶劑加入振動磨機,其次加入分散劑,最后加入ATO粉體,振動分散2小時,即可得到分散性良好,固體含量為20%左右的ATO分散液。
實施例1~5
實施例1~5水性聚氨酯透明隔熱涂料的制備配方如表1所示。制備時,首先將納米ATO(摻銻二氧化錫)漿料緩慢滴加到水性聚氨酯中,并用磁力攪拌器攪拌。然后取適量的涂料用線棒涂布器或QZB濕膜制備器均勻涂于干凈的玻璃表面,經過30-50分鐘后,膜層自動硬化,無需在烘箱烘干。
          表1實施例1~5水性聚氨酯透明隔熱涂料的配方及制備情況表
組分  實施實例(重量百分比%)
 1   2   3   4  5
  水性聚氨酯納米ATO漿料攪拌時間涂膜工具膜層自動硬化時間  4060(16%)10分鐘QZB濕膜制備器50分鐘   5050(20%)15分鐘線棒涂布器38分鐘   7525(20%)20分鐘線棒涂布器35分鐘   8317(20%)25分鐘線棒涂布器30分鐘  9010(16%)30分鐘QZB濕膜制備器30分鐘
  濕膜厚度  100微米   80微米   60微米   20微米  400微米
表中納米ATO漿料括號的百分數為固含量數。
所述水性聚氨酯為DH-24,廣州恒太化工有限公司生產。
所述納米粉體漿料為ATO納米漿料,醇性,其中固含量10-30%,粒徑范圍是50-100nm可由上述方法制備,也可購買由西安建筑科技大學生產的產品。
所述線棒涂布器:天津華視科技發展公司生產;QZB濕膜制備器:天津永利達材料試驗機有限公司生產。
本發明采用了紫外光-可見光-紅外分光光度計(HITACHI U-4100)對涂膜玻璃進行光熱性能的表征,然后計算出涂膜玻璃的遮陽系數和可見光區的透過率。結果如表2所示:
       表2涂膜玻璃的可見光透過率和遮陽系數
  實施實例   可見光透過率%   遮陽系數(SC)
  01234   89.3239666.1075463.0564876.4681187.42266   0.942710.689730.667620.765830.90839
  5   71.73262   0.71618
表中,實施例0#為未涂膜的6mm厚空白玻璃,其它的則為由同樣的6mm空白玻璃涂成的涂膜玻璃。
遮陽系數的高低決定了涂膜玻璃隔熱性的好壞,遮陽系數SC越小,則節能效果越好(隔熱性好);遮陽系數SC越大,則節能效果越差(隔熱性差)。由實驗得出遮陽系數隨著涂料配方中納米ATO漿料的比重的增大而降低,隨著涂膜厚度的增大而降低。從表2的數據可以看出,末涂膜的空白玻璃遮陽系數為0.94271,而實施例1、2制備的水性聚氨酯透明隔熱涂料膜層的遮陽系數較小,SC1=0.68973,SC2=0.66762,較空白玻璃的遮陽系數有較大幅度的下降,實施例2例的膜層遮陽系數較空白玻璃的下降29.2%,隔熱效果較好。上述實施例制備的膜層雖然遮陽系數低(隔熱性好),但同時在可見光區仍然有著較高的可見光透過率,可見光的透過率都高于60%,最高達87.42266%。實施例4由于配方中納米ATO漿料比重低,并且濕膜厚度僅為20微米,所以遮陽系數較空白玻璃下降不大,但還是有一定的效果。另外通過增加涂膜的厚度,可以達到較好的效果。如實施例雖然配比中漿料比重只有10%,但其濕膜厚度較大,SC5=0.71618,較空白玻璃也有較大幅度的下降。
太陽光中的熱量有約49%集中在紅外區,紅外光區透過率下降意味著隔熱性能的提高,圖1為實施例1~5制備的涂膜玻璃的透過率曲線圖,其中圖中的曲線的引線標號為實施例號,0號為空白玻璃的透過率曲線。從圖1中可以明顯地看出在紅外區(700~2000nm)本發明實施例1~5的涂膜玻璃比空白玻璃的透過率都有明顯的下降,而可見光區又有著較高的可見光透過率。
實施例6-10
表3實施例6~10聚氨酯清漆透明隔熱涂料的配方及制備情況表
組分   實施實例(重量百分比%)
  6   7   8   9   10
  聚氨酯清漆納米ATO漿料稀釋劑第一次攪拌時間第二次攪拌時間涂膜工具膜層自動硬化時間   4060(20%)010分鐘10分鐘50分鐘   5050(16%)010分鐘15分鐘40分鐘   6633(16%)110分鐘20分鐘QZB濕膜制備器40分鐘   7423(16%)10分鐘25分鐘35分鐘   878(20%)10分鐘30分鐘30分鐘
  濕膜厚度   100微米   100微米   200微米   400微米   400微米
實施例6~10聚氨酯清漆透明隔熱涂料的配方如表3所示,制備時,首先將聚氨酯清漆A、B組分按8∶5的重量百分比進行混和,并用攪拌器攪拌10分鐘(也就是表中第一次攪拌),攪拌過程中有的配方需要加入一定量的稀釋劑,具體見表3。再將納米ATO(氧化錫銻)漿料緩慢滴加到混和好的聚氨酯清漆中,并用磁力攪拌攪拌(也就是下表3中的第二次攪拌),然后取適量的涂料用濕膜制備器均勻涂于干凈的玻璃表面,經過30-50分鐘后,膜層自動硬化,無需在烘箱烘干。
表3中納米ATO漿料括號的百分數為固含量數,聚氨酯清漆由其A、B組分按重量百分比8∶5進行配制,表3中所述的聚氨酯清漆為按比例配好的。所述聚氨酯清漆為紅人牌聚氨酯清漆,由深圳桂化涂料聯合實業有限公司生產。所述稀釋劑為紅人牌,由深圳桂化涂料聯合實業有限公司生產。
所述納米粉體漿料為ATO納米漿料,醇性,由西安建筑科技大學生產,其中固含量10-30%,粒徑范圍是50-100nm。
所述線棒涂布器由天津華視科技發展公司生產;QZB濕膜制備器由天津永利達材料試驗機有限公司生產。
采用紫外光-可見光-紅外分光光度計(HITACHI U-4100)對涂膜玻璃進行光熱性能的表征,然后計算出涂膜玻璃的遮陽系數和可見光區的透過率,結果如下表:
      表4涂膜玻璃的可見光透過率和遮陽系數
  實施實例   可見光透過率%   遮陽系數(SC)
  06789   89.3239670.7925172.7134666.7436958.34385   0.942710.699770.729580.675930.60699
  10   73.56305   0.74114
實施例中0#為未涂膜的6mm厚空白玻璃,其它的則為由同樣的6mm空白玻璃涂成的涂膜玻璃。
從表4的數據可以看出,未涂膜的空白玻璃遮陽系數為0.94271,6-10#實施例制備的聚氨酯透明隔熱涂料涂膜玻璃的遮陽系數較空白玻璃的有較大幅度的下降,如實施例9的涂膜玻璃的遮陽系數SC9=0.60699較空白玻璃SC0=0.94271的下降35.6%,說明其隔熱效果較好。在相同涂膜厚度的情況下,實施例6由于納米ATO漿料固含量高以及在配方中所占比重大,所以其遮陽系數較實施例7的遮陽系數低。實施例9的涂膜厚度都為400微米,涂膜玻璃的可見光透過率為58.3%,非常接近60%的較高可見光透過率,而其它的則高于66%,遮陽系數降低的同時,有著較高的可見光透過率,說明其透明性好。

太陽光中的熱量有約49%集中在紅外區,紅外光區透過率下降意味著隔熱性能的提高,圖2為實施例6~10制備的涂膜玻璃的透過率曲線圖,其中圖中的曲線的引線標號為實施例號,0號為空白玻璃的透過率曲線。從圖2中可以明顯地看出在紅外區(700~2000nm)本發明實施例6~10的涂膜玻璃比空白玻璃的透過率有明顯的下降,而可見光區又有著較高的可見光透過率。
1、一種合成聚氨酯玻璃隔熱涂料,其特征在于,以重量百分比計,包括如下組分:
合成聚氨酯樹脂    40-90%
納米ATO漿料       10-60%
稀釋劑            0-5%
所述的納米ATO漿料的固含量為10-30%,粒徑為50-100nm;
涂料濕膜厚度為20~400微米。
2、根據權利要求1所述的合成聚氨酯玻璃隔熱涂料,其特征在于,所述的合成聚氨酯樹脂為水性聚氨酯。
3、根據權利要求1所述的合成聚氨酯玻璃隔熱涂料,其特征在于,所述合成聚氨酯樹脂為油性的聚氨酯清漆,由聚氨酯清漆A和聚氨酯清漆B組成,使用時,由聚氨酯清漆A和聚氨酯清漆B按8∶5的比例配制。
4、根據權利要求1所述的合成聚氨酯玻璃隔熱涂料,其特征在于,所述聚氨酯清漆通過稀釋劑稀釋,所述稀釋劑為紅人牌聚氨酯漆溶劑。
5、制備權利要求1所述合成聚氨酯玻璃隔熱涂料的方法,其特征在于,以重量百分比計,先將10-60%的固含量為10-30%的納米ATO漿料滴加到40-90%的水性聚氨酯中,并攪拌10-30分鐘,得合成聚氨酯玻璃隔熱涂料。
6、制備權利要求1所述合成聚氨酯玻璃隔熱涂料的方法,其特征在于,以重量百分比計,先將40-90%的由聚氨酯清漆A、B組分按重量百分比8∶5配制油性聚氨酯清漆,隨后和0-5%的稀釋劑混合,攪拌10~30分鐘,再將固含量為10-30%的納米ATO漿料緩慢滴加到混合物中,并用磁力攪拌器攪拌10~30分鐘,得合成聚氨酯玻璃隔熱涂料。
合成聚氨酯玻璃隔熱涂料配方及其制備方法
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