專利名稱：一種poss改性水性納米透明隔熱涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涂料，尤其涉及一種具有高表面硬度的水性納米透明隔熱涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著“低碳”觀念被越來越多人所接受，減少能源消耗成為大勢所趨。在能源消耗中，建筑物及汽車的采暖與空調(diào)制冷占有相當(dāng)大的一部分。目前，我國對建筑物主要推行外墻保溫和屋面保溫，該方面技術(shù)相對較成熟。眾所周知，在建筑物和汽車中，透明的玻璃門窗是不可缺少的一部分，而透明玻璃的保溫隔熱技術(shù)相對比較落后，因此，該方面已成為隔熱或保暖最大的缺口。而且在現(xiàn)代建筑中為了提高室內(nèi)的采光明亮度，窗戶面積都較大。因此，透明隔熱涂料的研制具有非常重要的現(xiàn)實意義。納米透明隔熱涂料的基本原理是利用摻雜在其中的納米級半導(dǎo)體材料對含有大量能量的紅外光進行吸收和反射，而對可見光透過率的影響很小，從而達(dá)到了既隔熱又透明的效果。目前國內(nèi)已有不少人做過這方面的研究。陳飛霞等(陳飛霞，等.涂料工業(yè)， 2004,2 :48-50)采用在水中分散好的氧化銦錫(ITO)水漿，以及有機硅樹脂成膜劑，通過加入共溶劑并調(diào)整體系PH值，制得了透明隔熱涂料，該涂料具有良好的光譜選擇性，在可見光區(qū)具有高的透過性，并能有效阻隔紅外光區(qū)的熱輻射。趙石林等(中國發(fā)明專利，公開號CN1563231A，納米透明隔熱復(fù)合涂料及該涂料的隔熱效果測試裝置)公開了一種由ITO 粉體，納米氧化錫銻(ATO)粉體，涂料助劑和稀釋劑等組成的涂料，附著力強，透明，能屏蔽紅外線隔熱。李冬霜等(中國發(fā)明專利，公開號CN101108946A，納米透明隔熱涂料及其制備方法)公開了一種以具有核/殼結(jié)構(gòu)的無機納米粒子雜化高分子樹脂為成膜劑制備透明隔熱的方法。李彥峰等(中國發(fā)明專利，公開號CN101538444，一種用于玻璃的水性隔熱納米涂料及其制備方法)提供了一種同時兼具優(yōu)良隔熱性能和透明性，具有耐候性好、生產(chǎn)工藝簡單易行，施工方便，生產(chǎn)成本低的玻璃隔熱涂料及其制備方法。劉成樓(劉成樓.現(xiàn)代涂料與涂裝，2010，2 6-9)以有機硅乳液改性丙烯酸樹脂為成膜物，以納米ATO粉體為顏填料，在助劑的配合下制備成水性納米透明隔熱涂料，在滿足采光需要的同時，又使玻璃具有一定的隔熱功能。這些透明隔熱涂料往往都具有較高的紅外線阻隔率和可見光透過率， 但是表面硬度(H)低這個缺點使它們難以滿足日常的清洗條件，嚴(yán)重影響了透明隔熱涂料的實際使用效果。因此在不影響透明隔熱涂料光學(xué)性能的基礎(chǔ)上，充分提高其表面硬度，使其耐刮擦耐清洗已成為研制新型透明隔熱涂料的關(guān)鍵。多面體低聚倍半硅氧烷(P0SQ是一種近年來在國際上受到廣泛關(guān)注的聚合物增強材料，它屬于納米尺度的二氧化硅/硅氧烷雜化物，可以與多種有機聚合物結(jié)合，形成納米尺度的無機-有機雜化增強聚合物，顯著提高材料的耐熱性、耐摩擦性能和力學(xué)性能。 POSS改性聚合物制備有機-無機納米雜化材料，工藝簡單，無機納米顆粒和空穴在體系中具有均勻的分散度，而且POSS和基體之間往往具有較強的表面結(jié)合力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提供一種多面體低聚倍半硅氧烷(P0SQ改性水性納米透明隔熱涂料及其制備方法，改性后的透明隔熱涂料提高了透明隔熱涂料表面硬度，同時具有高紅外線阻隔率和可見光透過率的特點。所述POSS改性水性納米透明隔熱涂料的組分及各組分的質(zhì)量百分比如下硅丙乳液40% 60%;納米ATO漿料5% 15% ；
去離子水20% 30% ；
成膜助劑2% 6% ；
消泡劑0. 0. 5% ；
流平劑0. 0. 5% ；
多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)改性劑5% 15%。
所述硅丙乳液的固含量可為50%。所述納米ATO漿料固含量可為30%。所述成
膜助劑可為醇酯十二等。所述消泡劑可為Dow C0rningl63硅氧烷等。所述流平劑可為有機硅丙烯酸酯類AHL 203等。所述多面體低聚倍半硅氧烷(P0SQ改性劑的制備方法如下1)以二甲苯做為溶劑，氬氣保護下，控制反應(yīng)溫度90 130°C，然后在34% 42%二甲苯溶劑量依次加入1.6% 2%含多面體低聚倍半硅氧烷的乙烯基單體(POSS)和 0. 8% 1. 6%過氧化二異丙苯，反應(yīng)后加入34% 42%甲基丙烯酸甲酯、3% 12%丙烯酸丁酯、2% 25%丙烯酸甲酯和0. 15% 0. 25%鏈轉(zhuǎn)移劑3-琉基丙酸異辛酯，反應(yīng)12 16h，冷卻至室溫后，加入乙醇將共聚物沉淀，過濾，用熱水洗滌，并用甲醇淋洗數(shù)次后干燥含多面體低聚倍半硅氧烷的乙烯基單體(POSS)結(jié)構(gòu)如下，其中R = -CH2CH(CH3)2， η = 3 6。
權(quán)利要求
1.一種POSS改性水性納米透明隔熱涂料，其特征在于其組分及各組分的質(zhì)量百分比如下硅丙乳液40% 60%，納米ATO漿料5% 15%，去離子水20% 30%，成膜助劑 2 % 6 %，消泡劑0. 1 % 0. 5 %，流平劑0. 1 % 0. 5 %，多面體低聚倍半硅氧烷改性劑 5% 15%。
2.如權(quán)利要求1所述的一種POSS改性水性納米透明隔熱涂料，其特征在于所述硅丙乳液的固含量為50%。
3.如權(quán)利要求1所述的一種POSS改性水性納米透明隔熱涂料，其特征在于所述納米 ATO漿料固含量為30%。
4.如權(quán)利要求1所述的一種POSS改性水性納米透明隔熱涂料，其特征在于所述成膜助劑為醇酯十二。
5.如權(quán)利要求1所述的一種POSS改性水性納米透明隔熱涂料，其特征在于所述消泡劑為 Dow Corningl63 硅氧烷。
6.如權(quán)利要求1所述的一種POSS改性水性納米透明隔熱涂料，其特征在于所述流平劑為有機硅丙烯酸酯類AHL 203。
7.如權(quán)利要求1所述的一種POSS改性水性納米透明隔熱涂料，其特征在于所述多面體低聚倍半硅氧烷改性劑的制備方法如下1)以二甲苯做為溶劑，氬氣保護下，控制反應(yīng)溫度90 130°C，然后在34% 42%二甲苯溶劑量依次加入1. 6% 2%含多面體低聚倍半硅氧烷的乙烯基單體和0. 8% 1. 6% 過氧化二異丙苯，反應(yīng)后加入 42%甲基丙烯酸甲酯、3% 12%丙烯酸丁酯、2% 25%丙烯酸甲酯和0. 15% 0. 25%鏈轉(zhuǎn)移劑3-琉基丙酸異辛酯，反應(yīng)12 16h，冷卻至室溫后，加入乙醇將共聚物沉淀，過濾，用熱水洗滌，并用甲醇淋洗數(shù)次后干燥備用；2)按質(zhì)量百分比，將10% 12%的步驟1)產(chǎn)物溶于20% 30%6#溶劑油中，再與 55% 60%去離子水、3. 5% 5%分散劑混合，經(jīng)充分乳化后得多面體低聚倍半硅氧烷改性劑。
8.如權(quán)利要求7所述的一種POSS改性水性納米透明隔熱涂料，其特征在于所述分散劑為十二烷基苯磺酸鈉。
9.如權(quán)利要求7所述的一種POSS改性水性納米透明隔熱涂料，其特征在于所述含多面體低聚倍半硅氧烷的乙烯基單體結(jié)構(gòu)如下
10.如權(quán)利要求1所述的一種POSS改性水性納米透明隔熱涂料的制備方法，其特征在于步驟如下按各組分配比，在硅丙乳液中加入消泡劑分散均勻，然后加入到納米ATO漿料中并攪拌，再依次加入去離子水、流平劑、成膜助劑和多面體低聚倍半硅氧烷改性劑，混合后即得 POSS改性水性納米透明隔熱涂料。
全文摘要
一種POSS改性水性納米透明隔熱涂料及其制備方法，涉及一種隔熱涂料，所述涂料的組分為硅丙乳液40％～60％，納米ATO漿料5％～15％，去離子水20％～30％，成膜助劑2％～6％，消泡劑0.1％～0.5％，流平劑0.1％～0.5％，多面體低聚倍半硅氧烷改性劑5％～15％。制備方法為按各組分配比，在硅丙乳液中加入消泡劑分散均勻，然后加入到納米ATO漿料中并攪拌，再依次加入去離子水、流平劑、成膜助劑和多面體低聚倍半硅氧烷改性劑，混合后即得POSS改性水性納米透明隔熱涂料。改性后的涂料涂層硬度最高達(dá)到鉛筆硬度4H，同時具有高紅外線阻隔率和可見光透過率及很好的抗紫外線的老化能力和耐候性等特點。
文檔編號C09D7/12GK102241937SQ20111014095
公開日2011年11月16日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者劉杰, 戴李宗, 曾碧榕, 羅偉昂, 蔣斌杰, 許一婷 申請人:廈門大學(xué)