本發(fā)明涉及水性涂料，具體地說(shuō)屬于一種單組份水性聚氨酯透明隔熱涂料的制備方法。

背景技術(shù)：
隨著社會(huì)快速發(fā)展和生活水平的提高，居住環(huán)境和建筑水平也快速的進(jìn)步，各種玻璃使用的比例呈現(xiàn)明顯上升的趨勢(shì)。而玻璃耗能在整個(gè)建筑能耗中占的比例越來(lái)越大。透明的玻璃在帶來(lái)良好采光的同時(shí)，也成為建筑外保溫的一個(gè)難題。如何讓玻璃既透明又隔熱，在倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保的今天解決玻璃耗能具有重要的意義。目前解決玻璃隔熱主要有三條途徑，一是使用隔熱貼膜，但高昂的價(jià)格使普通人難以承受，目前只在高檔轎車(chē)上使用；二是LOW-E中空玻璃，也同樣因?yàn)閮r(jià)格的原因使商家沒(méi)辦法全面采用；三是使用熱反射膜，但其透明性較差影響正常采光，使其無(wú)法廣泛應(yīng)用。相比前三種隔熱方法，透明隔熱涂料其價(jià)格相對(duì)便宜、施工過(guò)程簡(jiǎn)單（可以在玻璃上直接涂覆）、透明性好、隔熱效果佳等優(yōu)點(diǎn)使其具有重要的應(yīng)用前景。目前隔熱涂料分為溶劑型和水性隔熱涂料，其制備方法一般是將合成的樹(shù)脂和分散好的納米隔熱漿料通過(guò)物理共混的方式制備，其中納米隔熱漿料的制備對(duì)隔熱涂料的隔熱效果的發(fā)揮至關(guān)重要，由于納米粒子其表面能大，很容易團(tuán)聚成較大的粒子影響涂料的透光性，同時(shí)其分散的穩(wěn)定性也難以保證。制備穩(wěn)定的分散漿料需要對(duì)納米粒子改性，或者是利用各種分散劑、潤(rùn)濕劑等助劑經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間球磨、砂磨等工藝來(lái)制備出穩(wěn)定的分散漿料。過(guò)程工藝復(fù)雜、耗時(shí)耗能。本發(fā)明在合成聚氨酯預(yù)聚體時(shí)利用硅烷偶聯(lián)劑的活性官能團(tuán)和異氰酸酯反應(yīng)，直接將其引入分子鏈，在乳化時(shí)硅氧烷水解形成的羥基可以和納米粒子的表面活性基團(tuán)直接反應(yīng)，一方面能夠起到降低納米粒子的表面能穩(wěn)定納米粒子的作用，另一方面由于樹(shù)脂和納米粒子間形成化學(xué)鍵可以提高樹(shù)脂該性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于，提供一種簡(jiǎn)單制備單組分水性聚氨酯透明隔熱涂料，可以廣泛應(yīng)用于汽車(chē)玻璃、建筑玻璃、有機(jī)玻璃的透明隔熱保溫與節(jié)能，具有優(yōu)良的隔熱性能及透明性，且安全環(huán)保、施工方便。本發(fā)明的另一目的在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，減少制備隔熱漿料的環(huán)節(jié)，直接制備單組分水性聚氨酯透明隔熱涂料。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案,其制備工藝步驟如下：（1）水性聚氨酯納米粉體復(fù)合乳液的制備A將多異氰酸酯和大分子多元醇脫水加入四口燒瓶中，通氮?dú)獗Ｗo(hù)，加入催化劑，80-100℃下反應(yīng)1-2小時(shí)，反應(yīng)過(guò)程中采用二正丁胺滴定法來(lái)判斷反應(yīng)終點(diǎn)；B40-70℃下滴加擴(kuò)鏈劑，然后在70-85℃下反應(yīng)2-4小時(shí)；C加入溶劑降低體系粘度,降溫至30℃，高速攪拌下滴加去離子三乙胺，其占樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.0-2.7%，反應(yīng)10-30分鐘；D降溫至50-60℃，滴加硅烷偶聯(lián)劑，60-70℃反應(yīng)1-2小時(shí)；E提前將納米粉體分散于水中，制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8-30%的分散液，并超聲1-2小時(shí)；F將上述分散液在高速攪拌條件下加入三乙胺中和的聚氨酯預(yù)聚體中，高速分散0.5-1小時(shí)，加入酸堿中和劑將復(fù)合乳液的PH調(diào)至8-10；（2）水性聚氨酯納米復(fù)合涂料的制備將步驟（1）中制備的水性聚氨酯納米粉體復(fù)合乳液，在真空條件下于40-60℃脫除溶劑，并在高速攪拌條件下，加入流平劑、潤(rùn)濕劑、消泡劑和增稠劑，便可制備出水性聚氨酯納米復(fù)合涂料。步驟（1）所述的多異氰酸酯選自甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、1,6-己二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、4,4'-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯和液化MDI-50中一種或多種；所述的大分子多元醇選自分子量為800-2000的聚氧化丙烯二元醇、分子量為400-4000的三羥甲基丙烷聚醚和端羥基的聚四氫呋喃以及分子量1000-2000的聚碳酸酯多元醇中的一種及多種；其中大分子多元醇和多異氰酸酯的重量比為1∶3-5。步驟（1）所述的催化劑選自二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、N，N-二甲基環(huán)已胺、三亞乙基二胺中的一種或多種，其占樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.1-0.5%。步驟（1）所述的擴(kuò)鏈劑選自二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸、乙二醇、丙二醇、二甘醇、丁二醇中的一種或多種，其占樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)1-10%。步驟（1）所述的溶劑為丙酮、丁酮或甲苯，其占樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)30-80%。步驟（1）所述的納米粉體包括納米氧化錫銻、納米氧化銦錫和納米氧化鋁鋅，其占樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)5-20%。步驟（1）所述的硅烷偶聯(lián)劑選自γ-（2，3-環(huán)氧丙烷）丙基三甲氧基硅烷、γ-（β-氨乙基）氨丙基三甲氧基硅烷、γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ―氨丙基三甲氧基硅烷、苯胺基三甲氧基硅烷、苯胺基三乙氧基硅烷中的一種，其占樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)1-5%。步驟（1）所述的酸堿中和劑為氨水、氫氧化鈉溶液中的一種。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):（1）本發(fā)明提供的水性納米透明玻璃隔熱涂料，水溶性、單組分使用,其不含苯、酮、酯類(lèi)等成分，不含游離TDI等有害物質(zhì)，綠色環(huán)保，符合國(guó)家環(huán)保質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn);且該涂料具有優(yōu)良的隔熱性能及透明性,安全環(huán)保、施工方便；（2）本發(fā)明制備水性聚氨酯預(yù)聚體過(guò)程中將硅烷偶聯(lián)劑引入到聚氨酯高分子鏈末端，其在乳化分散時(shí)水解形成的二氧化硅溶膠表面羥基和納米粉體的活性基團(tuán)反應(yīng)形成化學(xué)鍵，使粉體表面形成一層高分子鏈包覆層能夠有效降低粉體表面能減少其團(tuán)聚，同時(shí)能夠提高樹(shù)脂與粉體的相容性，并且由于形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了樹(shù)脂基體的力學(xué)性能，經(jīng)這種辦法制備出的涂料在一年內(nèi)穩(wěn)定無(wú)分層、沉淀、絮凝現(xiàn)象，與現(xiàn)有制備水性隔熱涂料工藝（分別制備水性樹(shù)脂和隔熱分散液后將二者共混配成水性隔熱涂料）相比，制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉；（3）本發(fā)明涂料涂膜具有優(yōu)良的隔熱效果及透明度，涂層表面硬度高，使用壽命長(zhǎng)、附著力強(qiáng)，耐水性能優(yōu)越。涂料可通過(guò)淋涂、刮涂、噴涂等施工工藝直接涂在建筑玻璃、汽車(chē)玻璃、聚碳酸酯、有機(jī)玻璃等透明基材上，涂層對(duì)這些材料表面具有很好的附著力，不但透光性好，而且能有效隔絕太陽(yáng)熱輻射，使其具有很好的紅外阻隔和防紫外性能，直觀感覺(jué)強(qiáng)烈明顯。具體實(shí)施方式下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明，但所述實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不是限制本發(fā)明。實(shí)施例1將甲苯二異氰酸酯（TDI）和分子量為2000的聚氧化丙烯二元醇按重量比1:4脫水加入四口燒瓶中，通氮?dú)獗Ｗo(hù)，加入二月桂酸二丁基錫（占樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.2%），80℃下反應(yīng)2小時(shí)，50℃下加入擴(kuò)鏈劑乙二醇和二羥甲基丁酸（占樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%），然后在80℃下反應(yīng)4小時(shí)；加入丁酮（占樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%）降低體系粘度降溫至30℃，高速攪拌下滴加三乙胺（占樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.4%），反應(yīng)20分鐘，滴加硅烷偶聯(lián)劑γ-（β-氨乙基）氨丙基三甲氧基硅烷（占樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5%），將其控制在1小時(shí)內(nèi)滴完，70℃反應(yīng)2小時(shí)；提前將納米粉體氧化錫銻（占樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%）分散于水中，并超聲1小時(shí),將上述分散液在高速攪拌條件下加入三乙胺中和的聚氨酯預(yù)聚體中，高速分散1小時(shí)，加入氫氧化鈉溶液將復(fù)合乳液的PH調(diào)至9,將上述復(fù)合乳液在真空條件下60℃，脫除溶劑，并在高速攪拌條件下，加入流平劑、潤(rùn)濕劑、消泡劑和增稠劑，便可制備出水性聚氨酯ATO復(fù)合涂料。將其噴涂于透明4mm厚的玻璃基材上，漆膜厚度10微米，鉛筆硬度可達(dá)3H，可見(jiàn)光透過(guò)率70％以上；紫外阻隔率90％以上；近紅外阻隔率達(dá)85％以上；具有理想的隔熱性能；附著力高達(dá)到0級(jí)；耐水、耐溶劑性能優(yōu)越，浸泡在水中120小時(shí)涂膜表面無(wú)脫落、氣泡和粉化，在甲苯中24小時(shí)溶脹率為120%。實(shí)施例2將二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）和分子量為2000的聚碳酸酯多元醇按重量比1:5脫水加入四口燒瓶中，通氮?dú)獗Ｗo(hù)，加入三亞乙基二胺（占樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.3%），70℃下反應(yīng)1小時(shí)，40℃下加入擴(kuò)鏈劑乙二醇和二羥甲基丙酸（其占樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%），然后在60℃下反應(yīng)4小時(shí)；加入丁酮（占樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)45%）降低體系粘度降溫至30℃，高速攪拌下滴加三乙胺（占樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5%），反應(yīng)10分鐘，滴加硅烷偶聯(lián)劑γ-（2，3-環(huán)氧丙烷）丙基三甲氧基硅烷（占樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%），將其控制在1小時(shí)內(nèi)滴完，60℃反應(yīng)2小時(shí)；提前將納米粉體氧化銦錫（占樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%）分散于水中，并超聲2小時(shí),將上述分散液在高速攪拌條件下加入三乙胺中和的聚氨酯預(yù)聚體中，高速分散1小時(shí)，加入氫氧化鈉溶液將復(fù)合乳液的PH調(diào)至10,將上述復(fù)合乳液在真空條件下60℃，脫除溶劑，并在高速攪拌條件下，加入流平劑、潤(rùn)濕劑、消泡劑和增稠劑，便可制備出水性聚氨酯ITO復(fù)合涂料。將其噴涂于透明4mm厚的玻璃基材上，漆膜厚度10微米，鉛筆硬度可達(dá)3H，可見(jiàn)光透過(guò)率80％以上；紫外阻隔率95％以上；近紅外阻隔率達(dá)90％以上；具有理想的隔熱性能；附著力高達(dá)到0級(jí)；耐水、耐溶劑性能優(yōu)越，浸泡在水中120小時(shí)涂膜表面無(wú)脫落、氣泡和粉化，在甲苯中24小時(shí)溶脹率為110%。