復(fù)合智能控溫涂料及其制備方法
【專利摘要】復(fù)合智能控溫涂料及其制備方法，屬于涂料領(lǐng)域。涂料是由下述原料制成的：聚合物乳液、表面活性劑、消泡劑、成膜助劑、流變劑、抗氧劑、摻雜二氧化釩漿料和納米ATO的乙醇分散液。方法：向聚合物乳液中加入消泡劑，然后置于高速分散機(jī)內(nèi)，以800～1500r/min速度攪拌均勻，然后降速至300～600r/min，最后加入摻雜二氧化釩漿料和納米ATO的乙醇分散液，以及抗氧化劑和其它助劑，剪切混合，即得復(fù)合智能控溫涂料。本發(fā)明產(chǎn)品的成本低、制備工藝簡單、涂層透明性好，隔熱性能優(yōu)異，在隔熱保溫箱實(shí)驗(yàn)中，其內(nèi)外溫度可保持8℃的溫差；涂層耐候性好、可在室外環(huán)境下使用；具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益；可工業(yè)化大量生產(chǎn)應(yīng)用。
【專利說明】復(fù)合智能控溫涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】、
[0001]本發(fā)明屬于涂料領(lǐng)域；具體涉及復(fù)合智能控溫涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，不可再生能源的日益減少使人們對能源的充分利用越來越關(guān)注，智能控溫作為一種先進(jìn)的技術(shù)其應(yīng)用不斷吸引人們的注意。建筑物門窗玻璃、頂棚玻璃、汽車玻璃和船舶玻璃對透明性有很高的要求，但在滿足采光需要而使可見光透明的同時(shí)，太陽光的熱量也隨即傳遞。因此對室內(nèi)控溫和空調(diào)制冷能耗產(chǎn)生很大影響。
[0003]為了節(jié)約能源，人們采用了金屬鍍膜熱反射玻璃和各種熱反射貼膜，用以反射部分太陽光中的能量，從而達(dá)到隔熱降溫的目的。但是，這些產(chǎn)品存在的在可見光區(qū)的不透明性和高反射率問題，限制了它們的應(yīng)用范圍。而且，有的產(chǎn)品隔熱效果不佳，有的透光率較低，有的則需要昂貴的設(shè)備，工藝條件的控制也很復(fù)雜。這些因素均不利于產(chǎn)品向市場大面積推廣。
[0004]新興材料 的出現(xiàn)，為透明隔熱問題的解決提供了新的途徑。以這些材料制成的涂層，有很高的紅外屏蔽效果和良好的可見光透過率，同時(shí)，還具有一定的智能性。透明隔熱涂料是最近發(fā)展起來的一種在可見光區(qū)具有透明性的隔熱涂料，它利用材料中一些粉體對可見光良好的透過率及對紅外光區(qū)極高的反射率來達(dá)到透明、隔熱的目的。
[0005]現(xiàn)今的復(fù)合隔熱涂料的制備，都是采用物理混合法。在專利CN101993657A的報(bào)道中，其摻雜的二氧化釩生產(chǎn)過程麻煩，條件苛刻，所需溫度較高，且需要氮?dú)獗Ｗo(hù)，不宜工業(yè)化生產(chǎn)；而在專利CN103013212A的報(bào)道中，其二氧化釩和ATO都需要二氧化硅進(jìn)行改性，其步驟繁瑣，同時(shí)又易使二氧化釩氧化。因此，在工業(yè)化生產(chǎn)中，都存在一些不足，限制其工業(yè)化應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，提供一種能在保證透光要求的前提下，自動調(diào)節(jié)玻璃的遮陽性能，使玻璃具有冬季室內(nèi)放熱、保溫和夏季室內(nèi)吸熱、遮陽的功能，其生產(chǎn)工藝簡單，成本較低，適用于大量生產(chǎn)的一種復(fù)合智能控溫涂料。
[0007]本發(fā)明中復(fù)合智能控溫涂料是由下述重量(份)配比的原料制成的:聚合物乳液20~40、消泡劑O~1、成膜助劑O~1、流變劑O~1、抗氧劑O~1、摻雜二氧化釩漿料2~6和納米ATO的乙醇分散液I~4。
[0008]所述聚合物乳液為水性聚氨酯乳液或水性聚丙烯酸樹脂乳液。
[0009]所述摻雜二氧化釩漿料是按重量(份)配比由I~3摻雜二氧化釩納米粉體、
0.1~0.3表面活性劑和30~40無水乙醇水溶液制成的。
[0010]所述納米ATO的乙醇分散液是按重量(份)配比由I~3分散劑、35~55蒸餾水、30~50無水乙醇和3~5納米ATO制成的。
[0011]所述的消泡劑為有機(jī)硅消泡劑或乳液消泡劑。[0012] 所述成膜助劑為十二碳醇酯或乙二醇單丁醚。
[0013]所述流變劑為有機(jī)膨潤土或氫化蓖麻油。
[0014]所述摻雜二氧化釩漿料是將摻雜二氧化釩納米粉體、表面活性劑加入無水乙醇水溶液中，超聲波破碎機(jī)上分散15~30min制成的；其中無水乙醇水溶液中水和無水乙醇的質(zhì)量為1: (4~2)。
[0015]所述納米ATO的乙醇分散液是將分散劑、蒸餾水與無水乙醇的混合溶液，然后加入納米ATO (銻摻雜氧化錫)，在高速均質(zhì)機(jī)上均質(zhì)50~80min，再在超聲波破碎機(jī)上分散15~30min制得的。
[0016]所述分散劑為DC-67有機(jī)硅醇或FY-3000潤濕分散劑。
[0017]所述摻雜二氧化釩納米粉體的制備方法的步驟如下:
[0018]步驟一、將0.68~1.73g還原劑、1.42~5.64g五氧化二釩、0.07~0.28g摻雜相和18~75mL去離子水配制成溶液，磁力攪拌直到溶液變?yōu)辄S綠色，然后在160~260°C反應(yīng)24~72h，冷卻至室溫；
[0019]步驟二、取黑色沉淀物先用蒸餾水洗滌，使其置于在離心機(jī)中6000r ^mirT1離心分離5min，重復(fù)2~3次，然后用無水乙醇洗滌，重復(fù)2~3次；
[0020]步驟三、將二步中的沉淀物置于100~200°C條件下真空干燥3~8h，得到摻雜二氧化釩納米粉體(藍(lán)黑色)。
[0021]步驟一所述摻雜相為鎢酸鈉、鑰酸鈉或白鎢酸。
[0022]所述還原劑為草酸、無水乙醇或甲醛。
[0023]上述的復(fù)合智能控溫涂料的制備方法，其特征在于復(fù)合智能控溫涂料的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的:向聚合物乳液中向聚合物乳液中加入消泡劑，然后置于高速分散機(jī)內(nèi)，以800~1500r/min速度攪拌均勻,然后降速至300~600r/min,最后加入摻雜二氧化釩漿料和納米ATO的乙醇分散液，以及抗氧化劑和其它助劑，剪切混合后獲得復(fù)合智能控溫涂料。
[0024]本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是:成本低、制備工藝簡單、涂層透明性好，隔熱性能優(yōu)異，在隔熱保溫箱實(shí)驗(yàn)中，其內(nèi)外溫度可保持8°C的溫差；涂層耐候性好(涂層在空氣中放置一年，并未發(fā)生變化)、可在室外環(huán)境下使用；具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益；可工業(yè)化大量生產(chǎn)應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為制得摻鎢二氧化釩的SEM照片；圖2為鎢摻雜VO2的DSC曲線其中(a)為摻鶴1.0 %, (b)為慘鶴4.0 %, (c)慘鶴O ;圖3為ATO粒徑與超聲波分散的時(shí)間關(guān)系；圖4為二氧化釩水性丙烯酸樹脂在高溫和低溫時(shí)的可見-近紅外透射光譜；圖5為具體實(shí)施例1的節(jié)能涂層在高溫和低溫時(shí)的可見-近紅外透射光譜對比。
【具體實(shí)施方式】
[0026]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式中復(fù)合智能控溫涂料的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的:15g納米ATO的乙醇分散液(5% )和5g摻雜二氧化釩漿料(1% )，倒入40g聚丙烯酸樹脂乳液中，并攪拌40min，得到復(fù)合智能控溫涂料。[0027]所述的摻雜二氧化釩漿料的制備方法:將3g摻鎢二氧化釩粉體、0.2g表面活性劑(十二烷基磺酸鈉)、30g無水乙醇和IOg水混合,然后進(jìn)行超聲波破碎機(jī)上分散20min,即
得二氧化釩漿料。
[0028]納米ATO的乙醇分散液的制備方法:將Ig分散劑FY_3100、40g蒸餾水、50g無水乙醇和5g納米ATO粉體混合后放,在高速均質(zhì)機(jī)上均質(zhì)60min,超聲波破碎機(jī)上分散20min,得納米ATO的乙醇分散液。
[0029]所述摻雜二氧化釩納米粉體(即鎢摻雜二氧化釩納米粉體)的制備方法的步驟如下:
[0030]步驟一、將1.3641g草酸、2.8368g五氧化二釩、0.1543鎢酸鈉、和75ml蒸餾水配制成溶液，磁力攪拌直到溶液變?yōu)辄S綠色，然后在200°C反應(yīng)48h，冷卻至室溫，離心分離；
[0031]步驟二、取黑色沉淀物，放入離心管中，加入5~8mL蒸餾水，置于在離心機(jī)中，6000r.mirf1離心分離5min,重復(fù)2~3次;
[0032]步驟三、將步驟二中的蒸餾水換成無水乙醇，離心分離，重復(fù)2~3次；
[0033]步驟四、將離心沉淀物置于110°C條件下真空干燥4h，得到摻雜二氧化釩納米粉體(藍(lán)黑色)，產(chǎn)率為96 %，粒徑為90~lOOnm。
[0034]然后取制 備好的涂料用線棒涂布器均勻涂于試驗(yàn)板上。膜層厚度15μπι，經(jīng)過20min,膜層就自動表干,硬化。
[0035]測試本實(shí)施方式產(chǎn)品的性能，結(jié)果如圖1-5所示:
[0036]由圖1是以草酸為還原劑時(shí)制得的產(chǎn)物SEM圖，由圖1可知產(chǎn)物的形狀為棒狀，直徑為90-100nm，長為3_5 μ m。所制得的摻鎢二氧化釩粉體顆粒分散較為均勻且結(jié)晶形態(tài)較好。
[0037]圖2是在500°C、N2氣氛下保溫0.5h，摻雜0% , 1.0%, 4.0 %的鎢摻雜納米二氧化釩DSC曲線。當(dāng)二氧化釩發(fā)生相變時(shí)，在DSC曲線上有一個(gè)顯著的熱吸收峰，這個(gè)吸收峰對應(yīng)的溫度正是二氧化釩發(fā)生相變的溫度。在圖中，我們可以看到，不摻雜的二氧化釩在69°C有一個(gè)顯著的吸收峰，摻雜I %的在29°C有一個(gè)明顯的吸收峰，摻雜4%的在10°C有一個(gè)明顯的吸收峰。從圖中的曲線可知，摻雜鎢有效的降低了相變溫度。其摻雜1%的VO2相變溫度接近室溫，有利用價(jià)值。
[0038]從圖3可看到，ATO在初始時(shí)，粒徑下降較快，但在超聲波分散15min之后，粒徑下降很慢，在20min之后，粒徑基本不在變化。
[0039]圖4表明，在近紅外區(qū)，當(dāng)溫度高于相轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，紅外的透過率較低；而溫度低于相轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，紅外的透過率上升。紅外光透過率可根據(jù)溫度的變化調(diào)整。從圖中可以看出，二氧化釩在近紅外區(qū)的阻隔效果并不理想，其主要作用是溫變效應(yīng)，因此限制了其添加量。
[0040]根據(jù)圖5算出涂膜的可見光透過率紫外透過率及紅外平均透過率，如下表水性節(jié)
能涂層在不同波段的透光率表
[0041]
【權(quán)利要求】
1.復(fù)合智能控溫涂料，其特征在于復(fù)合智能控溫涂料是由下述重量配比的原料制成的:聚合物乳液20~40、表面活性劑O~1、消泡劑O~1、成膜助劑O~1、流變劑O~1、抗氧劑O~1、摻雜二氧化釩漿料2~6和納米ATO的乙醇分散液I~4 ; 所述聚合物乳液為水性聚氨酯乳液或水性聚丙烯酸樹脂乳液； 所述摻雜二氧化釩漿料是按重量配比由I~3摻雜二氧化釩納米粉體、0.1~0.3表面活性劑和30~40乙醇水溶液制成的； 所述納米ATO的乙醇分散液是按重量配比由I~3分散劑、35~55蒸餾水、30~50無水乙醇和3~5納米ATO制成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合智能控溫涂料，其特征在于所述的消泡劑為有機(jī)硅消泡劑或乳液消泡劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合智能控溫涂料，其特征在于所述成膜助劑為十二碳醇酯或乙二醇單丁醚。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合智能控溫涂料，其特征在于所述流變劑為有機(jī)膨潤土或氫化蓖麻油。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合智能控溫涂料，其特征在于所述摻雜二氧化釩漿料是將摻雜二氧化釩納米粉體和表面活性劑加入乙醇水溶液中，在超聲波破碎機(jī)上分散15~30min制成的；其中乙醇水溶液中水和無水乙醇的質(zhì)量為1: (4~2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合智能控溫涂料，其特征在于所述納米ATO的乙醇分散液是分散劑、蒸餾水與無水乙醇的混合溶液，然后加入納米ΑΤ0，在高速均質(zhì)機(jī)上均質(zhì)50~80min，再在超聲波破碎機(jī)上分散15~30min制得的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合智能控溫涂料，其特征在于所述分散劑為DC-67有機(jī)硅醇或FY-3000潤濕分散劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合智能控溫涂料，其特征在于所述摻雜二氧化釩納米粉體的制備方法的步驟如下: 步驟一、將0.68~2.73g還原劑、1.42~5.64g五氧化二釩、0.07~0.28g摻雜相和18~75mL去離子水配制成溶液，磁力攪拌直到溶液變?yōu)辄S綠色，然后在160~260V反應(yīng)24~72h，冷卻至室溫，離心分離； 步驟二、取黑色沉淀物先用蒸餾水洗滌，使其置于在離心機(jī)中6000r/min離心分離5min，重復(fù)2~3次，然后用無水乙醇洗滌，重復(fù)2~3次； 步驟三、將二步中的沉淀物置于100~200°C條件下真空干燥3~8h，得到摻雜二氧化釩納米粉體(藍(lán)黑色)； 步驟一所述摻雜相為鶴酸鈉、鑰酸鈉或白鶴酸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)合智能控溫涂料，其特征在于所述還原劑為草酸、無水乙醇或甲醛。
10.如權(quán)利要求1-9中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的復(fù)合智能控溫涂料的制備方法，其特征在于復(fù)合智能控溫涂料的制備方法是按下述步驟進(jìn)行的:向聚合物乳液中向聚合物乳液中加入消泡劑，然后置于高速分散機(jī)內(nèi)，以800~1500r/min速度攪拌均勻,然后降速至300~600r/min，最后加入摻雜二氧化釩漿料和納米ATO的乙醇分散液，以及抗氧化劑和其它助劑，剪切混合后獲得復(fù)合智能控溫涂料。
【文檔編號】C09D7/12GK103923543SQ201410168162
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】王虹, 侯紅亮, 劉清釗, 陳高健, 吳昊然, 田文高, 李云龍, 孫騰遠(yuǎn), 王維慧 申請人:哈爾濱理工大學(xué)