專利名稱：納米透明隔熱復合涂料及其該涂料的隔熱效果測試裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種復合涂料，尤其涉及一種可涂于玻璃，樹脂，金屬及水泥表面的納米透明隔熱復合涂料及其該涂料的隔熱效果測試裝置。
背景技術：
研究一種可涂于玻璃，樹脂，金屬及水泥表面隔熱涂料以增強汽車或房屋內(nèi)的隔熱效果是國內(nèi)外涂料行業(yè)一直追求的目標。為此已有專利申請，如申請?zhí)枮?9114454.6的中國專利“水性反輻射隔熱涂料”及申請?zhí)枮?3111863.1的中國專利“水性環(huán)氧改性丙烯酸熱反射隔熱涂料”。它們均是采用聚合物與無機填料復合制成隔熱涂料，該涂料組分中使用的是普通無機隔熱粉，制成的涂料雖具有隔熱性但不具透明性。
世界專利WO0009446(透明導電納米復合涂料及制備方法)講述了一種透明導電納米復合涂料的制備方法。該涂料是先將ITO內(nèi)米粉體分散于水中制成ITO水漿，再與聚乙烯醇等成膜劑混合最終制成一種透明導電納米復合涂料，其涂膜性質(zhì)只具有透明性和導電性，未見有隔熱性。世界專利WO9919267(隔熱涂料)采用能反射紅外線的膽甾醇類作隔熱層，雖具有透明性，但其隔熱效果有限。另外，以往專利中所設計的隔熱效果測定裝置其靈敏度有限，也為涂料隔熱效果的表征帶來困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是克服已有技術中所公開的涂料雖有隔熱性而不具有透明性或雖有透明性而隔熱性能差的不足之處，提出了一種具有更佳透明性和隔熱性的可涂于玻璃，樹脂，金屬及水泥表面的納米復合涂料；本發(fā)明還提出了一種可敏感地測定出該涂料隔熱效果特殊的測定裝置。
本發(fā)明的技術方案是一種納米透明隔熱復合涂料，組成及重量份如下高分子樹脂 30-65納米隔熱粉體濕漿 10-25涂料助劑 1-10稀釋劑 15-60其中所述的高分子樹脂為水性聚氨酯樹脂、水性丙烯酸樹脂或聚硅氧烷樹脂；納米隔熱粉體濕漿為粒徑范圍10-60nm、固含量5-15％的納米氧化錫銻(ATO)水性濕漿或固含量在10-20％范圍內(nèi)、其粒徑在10-60nm范圍的納米氧化銦錫(ITO)水/醇濕漿；涂料助劑至少包括分散劑、流平劑、消泡劑、成膜助劑和增稠劑的一種，分散劑為一種聚合物型陰離子分散劑，流平劑為丙烯酸共聚物或非反應型聚醚改性聚硅氧烷，消泡劑為非硅酮含疏水粒子礦物油混合物或改性聚硅氧烷，成膜助劑為乙二醇單丁醚/二丙二醇丁醚混合物，增稠劑為一種羥基丙烯酸水溶性分散液，稀釋劑為水和/或醇類，不含其他有機溶劑。高分子樹脂中的聚硅氧烷樹脂可購買也可自制，優(yōu)選自制的聚硅氧烷樹脂，其制法是采用重量份為25份硅氧烷單體及重量份為12份正硅酸乙酯和3份馬來酸，在重量份為40份乙醇溶劑中與重量份為56份硅溶膠及1份環(huán)氧樹脂進行原位聚合，得到一種透明澄清的高分子樹脂溶液。其中納米隔熱粉體濕漿為氧化錫銻(ATO)水性濕漿，可購買也可自制，優(yōu)選自制的氧化錫銻(ATO)水性濕漿，其制法是將重量份為5-20份納米氧化錫銻(ATO)、重量份為30-50份去離子水，重量份為30-50份醇，重量份為1-3份分散劑和其它助劑混合，在高速分散機、球磨機上分散一定時間，可獲得一種粒徑范圍10-60nm、固含量5-15％的納米氧化錫銻(ATO)水性濕漿。其中的納米氧化銦錫(ITO)濕漿，為一種ITO水/醇漿料，可購買也可自制，優(yōu)選自制的氧化銦錫(ITO)水性濕漿其制法是將重量份為5-20份納米氧化銦錫(ITO)、重量份為30-50份去離子水，重量份為30-50份醇，重量份為1-3份分散劑和其它助劑混合，在高速分散機、球磨機上分散一定時間，可獲得一種固體份在10-20％范圍內(nèi)、其粒徑在10-60nm范圍的納米氧化銦錫(ITO)半透明均一濕漿。本發(fā)明優(yōu)選一種納米ITO透明隔熱復合涂料，其組成及重量份如下聚硅氧烷樹脂 30-65納米ITO濕漿 10-20涂料助劑 1-5稀釋劑 15-60其中的納米ITO濕漿為固含量10-20％范圍內(nèi)、其粒徑在10-60nm范圍的納米氧化銦錫(ITO)濕漿，涂料助劑包括非反應型聚醚改性聚硅氧烷流平劑、改性聚硅氧烷消泡劑和一種聚合物型陰離子分散劑，稀釋劑為水和/或醇類；本發(fā)明還優(yōu)選了一種納米ATO透明隔熱復合涂料，其組成及重量比如下水性聚氨酯樹脂或水性丙烯酸樹脂 50-65納米ATO濕漿 10-25涂料助劑 1-10稀釋劑 15-20其中的高分子樹脂為，其中的納米ATO濕漿粒徑范圍10-60nm，固含量5-15％；其中的涂料助劑至少包括增稠劑，成膜助劑，流平劑、消泡劑的一種，增稠劑為一種羥基丙烯酸水溶性分散液；成膜助劑為乙二醇單丁醚/二丙二醇丁醚混合物；流平劑為丙烯酸共聚物，消泡劑為非硅酮含疏水粒子礦物油混合物，稀釋劑為水。
本發(fā)明納米透明隔熱復合涂料制備工藝如下先制得納米ITO或納米ATO濕漿，再按配方加入水性高分子樹脂，涂料助劑，稀釋劑，混合均勻即制得納米透明隔熱復合涂料。
本發(fā)明還提出了一種用以測定所制得的納米透明隔熱復合涂料的隔熱效果的測試裝置，如圖3所示，其中木盒的尺寸為15cm×14.5cm×7.5cm，木盒壁厚為1.1cm，泡沫塑料隔熱層的厚度為1.5cm。它由照明光源1、樣品2、木盒4、泡沫塑料隔熱層3、鐵片5、擋板6、水銀溫度計7、熱電偶測溫儀8組成，將熱電偶測溫儀8的測溫探頭緊貼在鐵板5下表面的中心位置處，在底板上方安裝水銀溫度計7，水銀球上方安裝擋板6，木盒底部放置一涂有黑漆的鐵板以增加熱效應的敏感度。在距底板2cm處安裝一水銀溫度計測量木盒內(nèi)部空氣溫度，水銀球上方安裝擋板以防止光線直射。樣品為涂有納米透明隔熱復合涂料的3mm厚普通玻璃，將其嚴密覆蓋在木箱上，涂膜面向上。照明光源采用250w紅外燈或500w碘鎢燈。紅外燈距離樣品高度為30cm，碘鎢燈距離樣品高度為40cm。室溫恒定保持在21℃以保證實驗的可重復性。
本發(fā)明的有益效果為參照有關國家標準，對本發(fā)明納米透明隔熱涂料的基本性能進行測定，結果證明本發(fā)明涂料所形成的涂層硬度能達到H級；附著力為3級；耐水性，耐熱性良好；透光性能為在可見光范圍內(nèi)平均透過率大于80％，對于1000-2500nm波長的紅外線的屏蔽率在75％以上；若與空白玻璃的隔熱性作比較，則涂有納米透明隔熱涂料的玻璃可使測試盒內(nèi)的溫度降低5攝氏度，因此本發(fā)明納米透明隔熱復合涂料具有附著力強，透明，屏蔽紅外線和隔熱等特性。本發(fā)明的隔熱效果測試裝置靈敏度高。


圖1為不同氧化銦錫用量對涂膜光譜透過性的影響圖。
圖2為碘鎢燈照射下涂有納米透明隔熱涂料的玻璃(3#樣品)的木盒內(nèi)空氣與空白玻璃的木盒內(nèi)空氣的溫差。
圖3為隔熱效果測試裝置。
具體實施例方式下面結合實施例和有關圖、表對本發(fā)明進行詳細描述。但是本發(fā)明不限于所給出的例子。本發(fā)明涂料的納米濕漿制備工藝是將重量份為5-20份納米氧化銦錫(ITO)或氧化錫銻(ATO)、重量份為30-50份去離子水，重量份為30-50份醇，重量份為1-3份分散劑和其它助劑混合，在高速分散機、球磨機上分散一定時間，或在超聲波發(fā)生器上分散，制得粒徑范圍10-60nm、固含量5-15％的納米氧化錫銻(ATO)水性濕漿或固體份在10-20％范圍內(nèi)、其粒徑在10-60nm范圍的納米氧化銦錫(ITO)濕漿。
本發(fā)明給出納米ITO透明隔熱復合涂料的一個實施例如下(1)聚硅氧烷樹脂配方及制備

將KH560、TEOS置于三頸燒瓶內(nèi)，加入馬來酸、乙醇攪拌半分鐘，在攪拌條件下緩慢滴加硅溶膠，完成后加入環(huán)氧樹脂E-51。反應一小時得透明澄清樹脂溶液。陳化一夜后，封閉放置待用。
(2)透明隔熱涂料配方及制備

按配方先制取納米氧化銦錫(ITO)濕漿，在磁力攪拌下緩慢加入一定量的聚硅氧烷樹脂，然后加入適量稀釋劑正丁醇及其它適當?shù)闹鷦^續(xù)攪拌10min后靜置30min即可。
本發(fā)明給出納米ATO透明隔熱復合涂料一個實施例如下

由本發(fā)明所述的納米ITO透明隔熱復合涂料所形成的涂層不僅具有透明和隔熱性，還具有良好的紅外屏蔽性。其透明性及隔熱性如圖1，圖2所示。納米ATO透明隔熱復合涂料所形成的涂層的透明性及隔熱性與ITO透明隔熱復合涂料近似。
參照有關國家標準，對納米透明隔熱涂料的基本性能進行測定，測試結果如表1所示。
圖1是涂膜中不同納米氧化銦錫用量對光譜透過率的影響，由內(nèi)到外分別為具有相同厚度的1#～6#樣品的透過光譜，其中納米氧化銦錫的用量依次降低，其中納米氧化銦錫的含量以顏料體積濃度PVC計依次是0.72，0.53，0.34，0.22，0.13，0.07。從圖中可以看出，六個樣品在可見光區(qū)均有較高的透過率(80～90％)，氧化銦錫用量提高，可見光透過率略有下降，但最低仍不低于80％。對紅外光區(qū)的阻擋能力則隨著氧化銦錫用量的減少有明顯降低。其中1#～3#(顏料體積濃度PVC＝0.72～0.34)對于1000-2500nm波長的紅外線的屏蔽率在75％以上。
圖2為采用圖3裝置在碘鎢燈照射下涂有納米透明隔熱涂料的玻璃(3#樣品)盒內(nèi)空氣與空白玻璃的溫差。當達到平衡時，若與空白玻璃的隔熱性作比較，則涂有納米透明隔熱涂料的玻璃可使測試盒內(nèi)的溫度降低5攝氏度。
圖3為自制的隔熱效果測試裝置，用以測定所制得的納米透明隔熱涂料的隔熱效果。如圖所示。其中木盒4的尺寸為15cm×14.5cm×7.5cm，木盒4壁厚為1.1cm。泡沫塑料隔熱層3的厚度為1.5cm。木盒4底部放置一涂有黑漆的鐵板5以增加熱效應的敏感度，將熱電偶測溫儀8的測溫探頭緊貼在鐵板5下表面的中心位置處。在距底板2cm處安裝一水銀溫度計7測量木盒內(nèi)部空氣溫度，水銀球上方安裝擋板6以防止光線直射。樣品2為涂有納米透明隔熱涂料的3mm厚普通玻璃，將其嚴密覆蓋在木箱上，涂膜面向上。照明光源1采用250w紅外燈或500w碘鎢燈。紅外燈距離樣品高度為30cm，碘鎢燈距離樣品高度為40cm。室溫恒定保持在21℃以保證實驗的可重復性。
表1 透明隔熱涂料基本性能檢驗結果

權利要求
1.一種納米透明隔熱復合涂料，其特征在于組成及重量份如下高分子樹脂30-65納米隔熱粉體濕漿 10-25涂料助劑 1-10稀釋劑15-60
2.根據(jù)權利要求1所述的納米透明隔熱復合涂料，其特征是所述的高分子樹脂為水性聚氨酯樹脂、水性丙烯酸樹脂或聚硅氧烷樹脂。
3.根據(jù)權利要求1所述的納米透明隔熱復合涂料，其中的納米隔熱粉體濕漿為粒徑范圍10-60nm、固含量5-15％的納米氧化錫銻(ATO)水性濕漿或固含量在10-20％范圍內(nèi)、其粒徑在10-60nm范圍的納米氧化銦錫(ITO)濕漿，納米氧化銦錫濕漿為一種ITO乙醇漿料。
4.根據(jù)權利要求1所述的納米透明隔熱復合涂料，其中的涂料助劑至少包括分散劑、流平劑、消泡劑、成膜助劑和增稠劑的一種，分散劑為一種聚合物型陰離子分散劑，流平劑為丙烯酸共聚物或非反應型聚醚改性聚硅氧烷，消泡劑為非硅酮含疏水粒子礦物油混合物或改性聚硅氧烷，成膜助劑為乙二醇單丁醚/二丙二醇丁醚混合物，增稠劑為一種羥基丙烯酸水溶性分散液。
5.根據(jù)權利要求1所述的納米透明隔熱復合涂料，稀釋劑為水和/或醇類，不含其他有機溶劑。
6.根據(jù)權利要求1所述的納米透明隔熱復合涂料，其特征在于組成及重量份如下聚硅氧烷樹脂30-65納米ITO濕漿 10-20涂料助劑1-5稀釋劑 15-60其中納米氧化銦錫(ITO)濕漿的粒徑范圍在10-60nm內(nèi)，固含量為10-20％，涂料助劑包括非反應型聚醚改性聚硅氧烷流平劑、改性聚硅氧烷消泡劑和一種聚合物型陰離子分散劑，稀釋劑為水和/或醇類。
7.根據(jù)權利要求1所述的納米透明隔熱復合涂料，其特征在于組成及重量份如下水性聚氨酯樹脂或水性丙烯酸樹脂 50-65納米ATO濕漿 10-25涂料助劑 1-10稀釋劑 15-20其中的ATO納米濕漿粒徑范圍10-60nm，固含量5-15％；其中的涂料助劑至少包括增稠劑，成膜助劑，流平劑、消泡劑的一種，增稠劑為一種羥基丙烯酸水溶性分散液；成膜助劑為乙二醇單丁醚/二丙二醇丁醚混合物；流平劑為丙烯酸共聚物，消泡劑為非硅酮含疏水粒子礦物油混合物，稀釋劑為水。
8.權利要求1所述的納米透明隔熱復合涂料的隔熱效果測試裝置，可敏感地測定出該涂料的隔熱效果，它由照明光源(1)、樣品(2)、木盒(4)、泡沫塑料隔熱層(3)、鐵片(5)、擋板(6)、水銀溫度計(7)、熱電偶測溫儀(8)組成，木盒(4)底部放置鐵片(5)，將熱電偶測溫儀(8)的測溫探頭進貼在鐵板(5)下表面的中心位置處，在底板上方安裝水銀溫度計(7)，水銀球上方安裝擋板(6)。
全文摘要
本發(fā)明為一種可涂于玻璃，透明樹脂，金屬及水泥表面的納米透明隔熱復合涂料及其該涂料的隔熱效果測試裝置。涂料由聚氨酯樹脂，聚硅氧烷樹脂，聚丙烯酸樹脂，納米氧化銦錫(ITO)粉體，納米氧化錫銻(ATO)粉體，涂料助劑和稀釋劑等組成。該涂料具有附著力強，透明，屏蔽紅外線隔熱等特點，特別適于汽車玻璃和建筑玻璃上使用。
文檔編號C09D175/04GK1563231SQ20041001467
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月16日 優(yōu)先權日2004年4月16日
發(fā)明者趙石林, 韋亞兵, 許仲梓 申請人:南京工業(yè)大學