合成聚氨酯玻璃隔热涂料配方及其制备方法
本发明公开了一种合成聚氨酯玻璃隔热涂料及其制备方法，该涂料包括40－90％(重量)合成聚氨酯树脂、10－60％纳米ATO浆料和稀释剂，纳米ATO浆料的固含量为10－30％，粒径为50－100nm，涂料湿膜厚度为20～400微米。其制备方法是：先将10－60％的固含量为10－30％的纳米ATO浆料滴加到40－90％的水性聚氨酯中，并搅拌10－30分钟，得合成聚氨酯玻璃隔热涂料。用这种涂料制成的玻璃有较高的可见光透过率，同时对红外线(热辐射)的反射率很高，具有阻隔热辐射直接透过的作用。本发明通过简单的工艺在常温下即可制成透明隔热涂料，与其他的镀膜玻璃相比，成本大为降低，可广泛用于民用建筑。
技术领域
本发明涉及纳米功能涂料，具体涉及一种合成聚氨酯玻璃隔热涂料及其制备方法。
背景技术
目前市面上的节能玻璃主要有热反射镀膜玻璃和低辐射镀膜玻璃。热反射玻璃是在玻璃表面镀上金属、非金属及其氧化物薄膜使其具有一定的反射效果，能将太阳能反射回大气中，达到阻挡太阳热能进入室内的目的。太阳能进入室内的量越少，空调负荷也就越少。热反射玻璃的反射率越高说明其对太阳能的控制越强，但是玻璃的可见光透过率会随着反射率的升高而降低从而使透光性能降低，影响采光效果，太高的玻璃反射率也可能出现光污染问题。热反射镀膜玻璃可见光透过率较低，一般为20～30％。由于热反射镀膜玻璃可见光透过率低，极大地影响室内采光，致使照明费用增加。
低辐射玻璃是通过在玻璃表面涂敷低辐射涂层使表面的辐射率低于普通玻璃，从而减少热量的辐射损失来达到降低采暖费用，实现节能目的。辐射率越低，通过玻璃表面发生的辐射热损失越少，玻璃的节能效果越好。玻璃镀上低辐射膜，其隔热性能大大改善。冬季，它对室内散热片及室内物体散发的远红外线，几乎像绝缘镜一样，大部分反射回室内，保证室内热量不向室外散失，从而可以节约取暖费用。夏季，它可阻止室外地面、建筑发出的热辐射进入室内，节约空调费用。对可见光的透过率适中，可见光反射率低，可避免光污染的产生，营造良好的光环境。目前市面上主要有磁控溅射法和浮法在线化学气相沉积法(CVD)生产的低辐射镀膜玻璃，但价格较高，难以进入寻常百姓家。
此外，已有的纳米透明隔热玻璃涂层使用时需要在烘箱里进行烘烤固化，不利于现场施工。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种同时兼具优良隔热性能和透明性，且生产工艺简单易行，施工方便，生产成本低的合成聚氨酯玻璃隔热涂料及其制备方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种合成聚氨酯玻璃隔热涂料，以重量百分比计，包括如下组分：
合成聚氨酯树脂 40-90％
纳米ATO浆料 10-60％
稀释剂 0-5％
所述的纳米ATO(掺锑二氧化锡)浆料的固含量为10-30％，粒径为50-100nm；所述涂料湿膜厚度为20～400微米。
所述的合成聚氨酯树脂为水性聚氨酯。
所述合成聚氨酯树脂为油性的聚氨酯清漆，由聚氨酯清漆A和聚氨酯清漆B组成，使用时，由聚氨酯清漆A和聚氨酯清漆B按8∶5的比例配制。
所述聚氨酯清漆通过稀释剂稀释，所述稀释剂为红人牌聚氨酯漆溶剂。
制备合成聚氨酯玻璃隔热涂料的一种方法：以重量百分比计，先将10-60％的固含量为10-30％的纳米ATO浆料滴加到40-90％的水性聚氨酯中，并搅拌10-30分钟，得合成聚氨酯玻璃隔热涂料。
制备合成聚氨酯玻璃隔热涂料的另一种方法：以重量百分比计，先将40-90％的由聚氨酯清漆A、B组分按重量百分比8∶5配制油性聚氨酯清漆，随后和0-5％的稀释剂混合，搅拌10～30分钟，再将固含量为10-30％的纳米ATO浆料缓慢滴加到混合物中，并用磁力搅拌器搅拌10～30分钟，得合成聚氨酯玻璃隔热涂料。
本发明的原理：将具有隔热功能的纳米粉体通过一种载体涂于玻璃表面，从而使玻璃具有隔热功能，同时在可见光范围内具有高的可见光透过率。
相对于现有技术本发明具有如下优点：
(1)涂好的膜层无需烘干，即可自行干燥，生产工艺简单易行，施工方便。
(2)克服了以往开发的涂料虽有隔热性但透明性差，或虽透明但隔热性差的缺点，将两者的优点集于一身。如目前6mm厚白玻璃涂膜后遮阳系数SC已经可以低至0.61(6mm厚白玻璃的遮阳系数SC是0.94，涂布后玻璃的遮阳系数比空白玻璃低35％，隔热性能有较大幅度的提高)，且对应的可见光透过率较高，在60％左右。
(3)生产成本低。首先，不需要昂贵的设备投资，生产简单易行；其次，生产出的涂膜玻璃价格较低。
(4)玻璃表面光滑平整可视性好，用线棒涂布器将隔热涂料涂于干净的玻璃表面，涂料能够自动流平，表面平整光滑，透过玻璃看物体也比较清楚。
附图说明
图1为实施例1～5制备的涂膜玻璃的透过率曲线图；
图2为实施例6～10制备的涂膜玻璃的透过率曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
纳米ATO浆料的配置：
固含量为20％的纳米ATO浆料配方及配制过程：(其它固含量可参展配置)
原料为ATO粉体(一次晶粒尺寸小于20nm)；
溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇和正丁醇的混合物；
分散剂为十六烷基苯磺酸钠；
设备：振动磨
配料：ATO粉体200克；甲醇200克，乙醇200克，异丙醇200克，正丁醇200克，分散剂1克
分散制备过程：
按照上述配比，将溶剂加入振动磨机，其次加入分散剂，最后加入ATO粉体，振动分散2小时，即可得到分散性良好，固体含量为20％左右的ATO分散液。
实施例1～5
实施例1～5水性聚氨酯透明隔热涂料的制备配方如表1所示。制备时，首先将纳米ATO(掺锑二氧化锡)浆料缓慢滴加到水性聚氨酯中，并用磁力搅拌器搅拌。然后取适量的涂料用线棒涂布器或QZB湿膜制备器均匀涂于干净的玻璃表面，经过30-50分钟后，膜层自动硬化，无需在烘箱烘干。
表1实施例1～5水性聚氨酯透明隔热涂料的配方及制备情况表
| 组分 | 实施实例(重量百分比％) | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| 水性聚氨酯纳米ATO浆料搅拌时间涂膜工具膜层自动硬化时间 | 4060(16％)10分钟QZB湿膜制备器50分钟 | 5050(20％)15分钟线棒涂布器38分钟 | 7525(20％)20分钟线棒涂布器35分钟 | 8317(20％)25分钟线棒涂布器30分钟 | 9010(16％)30分钟QZB湿膜制备器30分钟 |
| 湿膜厚度 | 100微米 | 80微米 | 60微米 | 20微米 | 400微米 |
表中纳米ATO浆料括号的百分数为固含量数。
所述水性聚氨酯为DH-24，广州恒太化工有限公司生产。
所述纳米粉体浆料为ATO纳米浆料，醇性，其中固含量10-30％，粒径范围是50-100nm可由上述方法制备，也可购买由西安建筑科技大学生产的产品。
所述线棒涂布器：天津华视科技发展公司生产；QZB湿膜制备器：天津永利达材料试验机有限公司生产。
本发明采用了紫外光-可见光-红外分光光度计(HITACHI U-4100)对涂膜玻璃进行光热性能的表征，然后计算出涂膜玻璃的遮阳系数和可见光区的透过率。结果如表2所示：
表2涂膜玻璃的可见光透过率和遮阳系数
| 实施实例 | 可见光透过率％ | 遮阳系数(SC) |
| 01234 | 89.3239666.1075463.0564876.4681187.42266 | 0.942710.689730.667620.765830.90839 |
| 5 | 71.73262 | 0.71618 |
表中，实施例0#为未涂膜的6mm厚空白玻璃，其它的则为由同样的6mm空白玻璃涂成的涂膜玻璃。
遮阳系数的高低决定了涂膜玻璃隔热性的好坏，遮阳系数SC越小，则节能效果越好(隔热性好)；遮阳系数SC越大，则节能效果越差(隔热性差)。由实验得出遮阳系数随着涂料配方中纳米ATO浆料的比重的增大而降低，随着涂膜厚度的增大而降低。从表2的数据可以看出，末涂膜的空白玻璃遮阳系数为0.94271，而实施例1、2制备的水性聚氨酯透明隔热涂料膜层的遮阳系数较小，SC1＝0.68973，SC2＝0.66762，较空白玻璃的遮阳系数有较大幅度的下降，实施例2例的膜层遮阳系数较空白玻璃的下降29.2％，隔热效果较好。上述实施例制备的膜层虽然遮阳系数低(隔热性好)，但同时在可见光区仍然有着较高的可见光透过率，可见光的透过率都高于60％，最高达87.42266％。实施例4由于配方中纳米ATO浆料比重低，并且湿膜厚度仅为20微米，所以遮阳系数较空白玻璃下降不大，但还是有一定的效果。另外通过增加涂膜的厚度，可以达到较好的效果。如实施例虽然配比中浆料比重只有10％，但其湿膜厚度较大，SC5＝0.71618，较空白玻璃也有较大幅度的下降。
太阳光中的热量有约49％集中在红外区，红外光区透过率下降意味着隔热性能的提高，图1为实施例1～5制备的涂膜玻璃的透过率曲线图，其中图中的曲线的引线标号为实施例号，0号为空白玻璃的透过率曲线。从图1中可以明显地看出在红外区(700～2000nm)本发明实施例1～5的涂膜玻璃比空白玻璃的透过率都有明显的下降，而可见光区又有着较高的可见光透过率。
实施例6-10
表3实施例6～10聚氨酯清漆透明隔热涂料的配方及制备情况表
| 组分 | 实施实例(重量百分比％) | ||||
| 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | |
| 聚氨酯清漆纳米ATO浆料稀释剂第一次搅拌时间第二次搅拌时间涂膜工具膜层自动硬化时间 | 4060(20％)010分钟10分钟50分钟 | 5050(16％)010分钟15分钟40分钟 | 6633(16％)110分钟20分钟QZB湿膜制备器40分钟 | 7423(16％)10分钟25分钟35分钟 | 878(20％)10分钟30分钟30分钟 |
| 湿膜厚度 | 100微米 | 100微米 | 200微米 | 400微米 | 400微米 |
实施例6～10聚氨酯清漆透明隔热涂料的配方如表3所示，制备时，首先将聚氨酯清漆A、B组分按8∶5的重量百分比进行混和，并用搅拌器搅拌10分钟(也就是表中第一次搅拌)，搅拌过程中有的配方需要加入一定量的稀释剂，具体见表3。再将纳米ATO(氧化锡锑)浆料缓慢滴加到混和好的聚氨酯清漆中，并用磁力搅拌搅拌(也就是下表3中的第二次搅拌)，然后取适量的涂料用湿膜制备器均匀涂于干净的玻璃表面，经过30-50分钟后，膜层自动硬化，无需在烘箱烘干。
表3中纳米ATO浆料括号的百分数为固含量数，聚氨酯清漆由其A、B组分按重量百分比8∶5进行配制，表3中所述的聚氨酯清漆为按比例配好的。所述聚氨酯清漆为红人牌聚氨酯清漆，由深圳桂化涂料联合实业有限公司生产。所述稀释剂为红人牌，由深圳桂化涂料联合实业有限公司生产。
所述纳米粉体浆料为ATO纳米浆料，醇性，由西安建筑科技大学生产，其中固含量10-30％，粒径范围是50-100nm。
所述线棒涂布器由天津华视科技发展公司生产；QZB湿膜制备器由天津永利达材料试验机有限公司生产。
采用紫外光-可见光-红外分光光度计(HITACHI U-4100)对涂膜玻璃进行光热性能的表征，然后计算出涂膜玻璃的遮阳系数和可见光区的透过率，结果如下表：
表4涂膜玻璃的可见光透过率和遮阳系数
| 实施实例 | 可见光透过率％ | 遮阳系数(SC) |
| 06789 | 89.3239670.7925172.7134666.7436958.34385 | 0.942710.699770.729580.675930.60699 |
| 10 | 73.56305 | 0.74114 |
实施例中0#为未涂膜的6mm厚空白玻璃，其它的则为由同样的6mm空白玻璃涂成的涂膜玻璃。
从表4的数据可以看出，未涂膜的空白玻璃遮阳系数为0.94271，6-10#实施例制备的聚氨酯透明隔热涂料涂膜玻璃的遮阳系数较空白玻璃的有较大幅度的下降，如实施例9的涂膜玻璃的遮阳系数SC9＝0.60699较空白玻璃SC0＝0.94271的下降35.6％，说明其隔热效果较好。在相同涂膜厚度的情况下，实施例6由于纳米ATO浆料固含量高以及在配方中所占比重大，所以其遮阳系数较实施例7的遮阳系数低。实施例9的涂膜厚度都为400微米，涂膜玻璃的可见光透过率为58.3％，非常接近60％的较高可见光透过率，而其它的则高于66％，遮阳系数降低的同时，有着较高的可见光透过率，说明其透明性好。
太阳光中的热量有约49％集中在红外区，红外光区透过率下降意味着隔热性能的提高，图2为实施例6～10制备的涂膜玻璃的透过率曲线图，其中图中的曲线的引线标号为实施例号，0号为空白玻璃的透过率曲线。从图2中可以明显地看出在红外区(700～2000nm)本发明实施例6～10的涂膜玻璃比空白玻璃的透过率有明显的下降，而可见光区又有着较高的可见光透过率。
1、一种合成聚氨酯玻璃隔热涂料，其特征在于，以重量百分比计，包括如下组分：
合成聚氨酯树脂 40-90％
纳米ATO浆料 10-60％
稀释剂 0-5％
所述的纳米ATO浆料的固含量为10-30％，粒径为50-100nm；
涂料湿膜厚度为20～400微米。
2、根据权利要求1所述的合成聚氨酯玻璃隔热涂料，其特征在于，所述的合成聚氨酯树脂为水性聚氨酯。
3、根据权利要求1所述的合成聚氨酯玻璃隔热涂料，其特征在于，所述合成聚氨酯树脂为油性的聚氨酯清漆，由聚氨酯清漆A和聚氨酯清漆B组成，使用时，由聚氨酯清漆A和聚氨酯清漆B按8∶5的比例配制。
4、根据权利要求1所述的合成聚氨酯玻璃隔热涂料，其特征在于，所述聚氨酯清漆通过稀释剂稀释，所述稀释剂为红人牌聚氨酯漆溶剂。
5、制备权利要求1所述合成聚氨酯玻璃隔热涂料的方法，其特征在于，以重量百分比计，先将10-60％的固含量为10-30％的纳米ATO浆料滴加到40-90％的水性聚氨酯中，并搅拌10-30分钟，得合成聚氨酯玻璃隔热涂料。
6、制备权利要求1所述合成聚氨酯玻璃隔热涂料的方法，其特征在于，以重量百分比计，先将40-90％的由聚氨酯清漆A、B组分按重量百分比8∶5配制油性聚氨酯清漆，随后和0-5％的稀释剂混合，搅拌10～30分钟，再将固含量为10-30％的纳米ATO浆料缓慢滴加到混合物中，并用磁力搅拌器搅拌10～30分钟，得合成聚氨酯玻璃隔热涂料。
此文关键字：合成聚氨酯玻璃隔热涂料配方及其制备方法
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