纳米ATO/TiO2填料水性聚氨酯隔热透明涂料配方
一种纳米ATO/TiO2填料水性聚氨酯隔热透明涂料，其特征是以水性聚氨酯为成膜物质，纳米氧化锡锑（ATO）和纳米二氧化钛（TiO2）为填料，通过硅烷偶联剂改性，辅以螯合型分散剂分散，结合高速剪切分散与超声分散，制得的涂料不仅具有良好的成膜性能，在保证良好的可见光透过率及隔热性能前提下，最佳纳米TiO2与ATO浆料体积比为1:10，最佳涂膜厚度为75μm，此时涂料涂膜经红外灯照射60s后，与空白玻璃对比，隔热温差达3.60℃。
技术领域
本发明涉及一种纳米水性隔热透明涂料，特别是一种兼备ATO的辐射隔热与TiO2的反射隔热功能的纳米ATO/TiO2填料水性聚氨酯隔热透明涂料。
背景技术
建筑能耗在人类整个能源消耗中所占的比例一般在30%~40%，它们绝大多数是采暖和空调造成的能耗，门窗是建筑能量损失的最薄弱部位，面积约占建筑外维护结构面积的30 %，其能量耗散约占建筑总能耗的2/3，是建筑节能的关键。纳米透明隔热涂料是新发展的一种功能性涂料，填料多用氧化锡锑（ATO）和氧化铟锡（ITO），对太阳光具有选择透过性，有良好的可见光透过率和很高的红外屏蔽效果，其中ATO成本低，是目前主流的纳米隔热粉体材料。TiO2是涂料中最广泛使用的一种颜料，不仅可以提高涂料涂膜的隔热性能，还具有良好的光催化性能和降解有机污染物的作用。目前将ATO/ TiO2相结合制备复合隔热涂料的研究已有报道，将二者结合制备复合玻璃隔热涂料的研究鲜见报道。
纳米涂料制备的难点和关键是纳米粒子的分散与稳定，浆料分散效果的好坏直接决定了涂料的性能。美国和日本对透明隔热水性纳米涂料的研究开发起步较早，处于世界前列，且多以专利形式公布。国内对透明隔热水性纳米涂料的研究起步较晚，但也取得了较好成绩。近年来，关于纳米ATO分散液的制备已有不少的报道，纳米ATO颗粒的分散技术有了一定提高，但纳米ATO的分散程度与稳定性仍有待进一步提高与深入研究。
发明内容
本发明的目的是提供一种纳米水性隔热透明涂料，其特征在于对太阳光具有选择透过性，既能保证采光，又有一定的隔热作用，起到建筑玻璃节能环保的作用。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：它以水性聚氨酯为成膜物质，纳米氧化锡锑（ATO）和纳米二氧化钛（TiO2）为填料，通过硅烷偶联剂改性，辅以螯合型分散剂分散，结合高速剪切分散与超声分散制得，综合ATO和TiO2的隔热机理，两者共混有利于提高涂料对红外光的阻隔率，进而提高涂层隔热效果。
本发明的关键是采用硅烷偶联剂对纳米粒子进行有机化表面改性，而且采用螯合型分散剂分散、高速剪切分散与超声分散三种分散手段相结合以提高纳米粒子的分散性和稳定性。
本发明的制备方法：（1）8%质量分数的ATO浆料制备，室温下将16.0 g粒径为5~15nm的纳米ATO加入到177.5 g去离子水中，磁力搅拌条件下加入4.0 g硅烷偶联剂KH-570，0.5 g润湿剂CA-165，2.0 g 2320螯合型分散剂，采用氨水调节pH值至7~9，以1500 r/min转速分散120 min，再超声分散20 min，制得200 g纳米ATO浆料；（2）以相同方法制得200 g 8%质量分数的纳米TiO2浆料，纳米TiO2粉末平均粒径为60nm，浆料成分：16.0 g TiO2，3.0 g KH-570，0.6 g CA-165，4.0 g 2320，176.4 g去离子水；（3）透明隔热涂料的配制，在磁力搅拌及室温条件下，纳米TiO2和ATO浆料与PU628-2聚氨酯溶液以体积比1:3混合，其中纳米TiO2与ATO浆料体积比为1:10，并依次加入润湿剂CA-165、2320螯合型分散剂、增稠剂CA-908、成膜助剂SG-505、流平剂TB-120，用氨水调节pH值至7~9，以1000 r/min转速分散60 min，再超声分散20 min，滴加消泡剂消泡，分散均匀制得聚氨酯透明隔热玻璃涂料；（4）涂膜的制备，先用5%NaOH溶液，10%HCl溶液分别对平板玻璃片和载玻片进行擦洗，清水洗净、烘干备用，利用ZBQ四面湿膜制备器的不同厚度面，将隔热涂料分别涂布于平板玻璃片和载玻片，室温下晾干，置于电热鼓风恒温干燥箱中40 ℃下固化5 min左右，制得厚度75 μm的涂膜试样。
本发明的纳米ATO与TiO2浆料通过硅烷偶联剂KH-570改性，再辅以分散剂分散，经过高速剪切分散和超声分散后，与聚氨酯复合制得了分散稳定的复合透明涂料；该涂料不仅具有良好的成膜性能，在保证良好的可见光透过率前提下，涂膜经红外灯照射60 s后，与空白玻璃对比，涂膜隔热温差达3.60 ℃ 。本发明绿色环保，兼顾隔热、透明和美观性能，将有很高的应用价值和广泛的应用空间。
具体实施方式
为了便于理解，下面结合实施例对本发明予以进一步说明。
本发明所述纳米ATO/TiO2填料水性聚氨酯隔热透明涂料按以下步骤制备：（1）8%质量分数的ATO浆料制备，室温下置16.0 g 纳米ATO粉末于锥形瓶中，加入177.5 g去离子水，磁力搅拌条件下加入4.0 g硅烷偶联剂KH-570，0.5 g润湿剂CA-165，2.0 g 2320螯合型分散剂，采用氨水调节pH值至7~9，以1500 r/min转速分散120 min，再超声分散20 min，制得200 g纳米ATO浆料；（2）以相同方法制得200 g 8%质量分数的纳米TiO2浆料，纳米TiO2粉末平均粒径为60nm，浆料成分：16.0 g TiO2，3.0 g KH-570，0.6 g CA-165，4.0 g 2320，176.4 g去离子水；（3）透明隔热涂料的配制，在磁力搅拌及室温条件下，纳米TiO2和ATO浆料与PU628-2聚氨酯溶液以体积比1:3混合，其中纳米TiO2与ATO浆料体积比为1:10，并依次加入润湿剂CA-165、2320螯合型分散剂、增稠剂CA-908、成膜助剂SG-505、流平剂TB-120，用氨水调节pH值至7~9，以1000 r/min转速分散60 min，再超声分散20 min，滴加消泡剂消泡，分散均匀制得聚氨酯透明隔热玻璃涂料；（4）涂膜的制备，先用5%（质量分数）NaOH溶液，10%（质量分数）HCl溶液分别对平板玻璃片和载玻片进行擦洗，清水洗净、烘干备用，利用ZBQ四面湿膜制备器的不同厚度面，将隔热涂料分别涂布于平板玻璃片和载玻片，室温下晾干，置于电热鼓风恒温干燥箱中40 ℃下固化5 min左右，制得厚度75 μm的涂膜试样。
1.一种纳米ATO/TiO2填料水性聚氨酯隔热透明涂料，其特征是以水性聚氨酯为成膜物质，纳米氧化锡锑（ATO）和纳米二氧化钛（TiO2）为填料，通过硅烷偶联剂改性，辅以螯合型分散剂分散，结合高速剪切分散与超声分散制得。
2.根据权利要求1所述的纳米ATO/TiO2填料水性聚氨酯隔热透明涂料，其特征是其制备方法如下：在室温条件及磁力搅拌下，纳米TiO2浆料和ATO浆料与PU628-2聚氨酯溶液以体积比1:3混合，其中纳米TiO2与ATO浆料体积比为1:10，并依次加入润湿剂CA-165、2320螯合型分散剂、增稠剂CA-908、成膜助剂SG-505、流平剂TB-120，用氨水调节pH值至7~9，以1000 r/min转速分散60 min，再超声分散20 min，滴加消泡剂消泡，分散均匀制得聚氨酯透明隔热玻璃涂料。
3.根据权利要求2所述的纳米ATO/TiO2填料水性聚氨酯隔热透明涂料，其特征在于所述ATO浆料是8%质量分数的ATO浆料，按下述方法制备，室温下将16.0 g粒径为5~15nm的纳米ATO加入到177.5 g去离子水中，磁力搅拌条件下加入4.0 g硅烷偶联剂KH-570，0.5 g润湿剂CA-165，2.0 g 2320螯合型分散剂，采用氨水调节pH值至7~9，以1500 r/min转速分散120 min，再超声分散20 min，制得200 g纳米ATO浆料
4.根据权利要求3所述的纳米ATO/TiO2填料水性聚氨酯隔热透明涂料，其特征在于所述TiO2浆料是8%质量分数的纳米TiO2浆料，其制备方法与ATO浆料的制备方法相同，纳米TiO2粉末平均粒径为60nm，浆料成分：16.0 g TiO2，3.0 g KH-570，0.6 g CA-165，4.0 g 2320，176.4 g去离子水。
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