本发明涉及纳米材料制备领域，具体涉及一种具有高耐候性的纳米氧化锡锑复合涂层的制备方法及其产品和应用。
背景技术：
我国是世界上最大的发展中国家，且能源消耗一直在不断增加。建筑能耗已成为我国最主要的能耗单元之一，约占社会总能耗的49.5%，约为发达国家的2~3倍。据统计，建筑能耗的一个显著能量损失单元就是建筑窗户，在热辐射方面，冬季单层玻璃窗所损失的热量约占热负荷的30~50%，夏季单层玻璃窗因太阳辐射热而消耗的冷量约占空调负荷的20~30%。另一方面在热传导方面，窗户的热损失更加严重，约占整个建筑总热损耗的30%。因此，它被称为建筑保温的透明黑洞。在建筑玻璃窗的表面涂上一层隔热薄膜，能够有效反射波长较长的室内暖气热辐射，有利于采暖效果和阻挡室内热能通过玻璃门窗传导外泄，减少冬季室内能量的损耗，被涂膜后的普通玻璃能够在不影响采光的前提下，削减68％的红外线和95％的紫外线，从而达到“冬暖夏凉”的节能效果。
目前，市售的玻璃隔热涂层材料一般采用水性高分子透明树脂（如聚氨酯pu）分散体和纳米导电超细粒子(如氧化锡锑ato等)为主要原材料制备，涂刷在玻璃表面，形成隔热薄膜。这种玻璃隔热涂料不含对人体有害的成分，符合现代人对家居环保的要求，同时具有十分广阔的市场应用前景，因此对它的研究也越来越多。中国发明专利cn200510123067.5曾报道一种透明隔热玻璃涂层的制备方法，采用纳米涂覆的方式在不影响玻璃透明性的前提下来实现玻璃的隔热功能，从而提高隔热性能。复旦大学国家教育部先进涂料工程研究团队也曾报道研制出一种无机掺杂的透明隔热玻璃涂膜，这种玻璃涂膜在不降低玻璃透明度的前提下，夏天降温幅度达到3～9℃，冬天可提高室温2.5～5℃，显示了较强的隔热效率。尽管纳米透明隔热涂层的研究及应用获得了较大的进步，但仍存在着一些点问题，主要表现在：目前水性透明隔热涂料大多数使用水性聚氨酯为成膜物，它们在耐候性方面达不到较高要求，成膜后的涂料薄膜在太阳光长时间的照射下，有可能膨胀起鼓。因此，如何提高纳米氧化锡锑的耐候性，开发出不易膨胀起鼓的ato玻璃隔热涂层材料，始终是一个难题。
技术实现要素：
针对市场上ato透明隔热涂层存在的耐候性差、长期会起鼓脱落等问题，本发明的目的在于提供一种具有高耐候性的纳米氧化锡锑涂层的制备方法。
本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的具有高耐候性的纳米氧化锡锑涂层产品。
本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。
本发明目的通过下述方案实现：一种具有高耐候性的纳米氧化锡锑涂层的制备方法，将高分子醇酯助剂作为改性剂对水性聚氨酯进行改性化修饰，继而将纳米氧化锡锑浓缩液分散至改性后的聚氨酯中，通过脱水反应和黏度调整制备出一种耐候性良好的纳米氧化锡锑涂层复合材料，包括如下步骤：
a、改性纳米ato材料的制备：向ato纳米分散液中加入甲醇，接着滴加硅烷偶联剂对纳米ato的表面进行改性，硅烷偶联剂与纳米ato的质量比为0.01~0.1：1，搅拌均匀后将母液移入三口烧瓶中，于70oc下冷凝回流24h，纳米ato的表面改性完毕后，利用旋转蒸馏法除去多余的水分，将母液浓缩，从而得到改性的纳米ato浓缩液；
b、高分子助剂改性pu/ato乳液的制备：将高分子醇酯助剂加入到带有温度计、搅拌器和回流冷凝管的三口烧瓶中，加入水性聚氨酯树脂，高分子醇酯助剂与水性聚氨酯的质量比为0.01~0.1：1，于80oc下水浴反应3h。反应结束后加入季戊四醇三丙烯酸酯，在80oc下冷凝回流5小时，溶液的黏度可通过丙酮来调整。接着，将步骤a得到的改性ato浓缩液加入，通过高速搅拌乳化，在60oc下减压蒸馏，除去多余的丙酮后即得到改性pu/ato乳液；
c、pu/ato玻璃涂层的制备：将所得的改性pu/ato涂层乳液按照25~35份，润湿分散剂3~5份，成膜助剂1~3份的比例调整好涂层溶液，在玻璃表面流延成膜，在室温下干燥2d，最终固化成玻璃涂层材料。
所述的纳米ato材料的制备过程中，所用的硅烷偶联剂为kh550，kh570，kh590中的一种或其组合。
在上述方案基础上，所述的ato纳米分散液与甲醇的质量比为（1~2）：5。
所述的高分子醇酯为数均分子量为1000的高分子助剂，包括聚己二酸丁二醇酯，季戊四醇三丙酸酯中的一种或其组合。
所述的pu/ato玻璃涂层的制备过程中，所用的润湿分散剂为pe-100，pe-200中的一种。
所述的pu/ato玻璃涂层的制备过程中，使用的成膜助剂为十二碳醇酯。
本发明还提供了一种具有高耐候性的纳米氧化锡锑涂层，根据上述任一方法制备得到。
本发明也提供了一种具有高耐候性的纳米氧化锡锑涂层在玻璃隔热涂层中的应用。
在提高纳米氧化锡锑隔热涂层的耐候性方面，主要用到的基本原理是改进成膜底物的交联度，即通过引入改性剂或者交联剂使得成膜底物能够交联共聚，以提高隔热涂层的综合性能。ato隔热涂层材料主要由ato纳米粒子和水性聚氨酯成膜底物组成，因此可以通过对聚氨酯分子结构进行更优良的设计，运用多种方式将含有特殊性能的分子链段接入到聚氨酯分子结构中，使其向着高耐候性、高性能、难刮花的方向发展。
本发明针对市场上ato透明隔热涂层存在的耐候性差、不易施工、长期会起鼓脱落等问题，提出了一种具有高耐候性的纳米氧化锡锑涂层的制备方法，该方法利用高分子助剂醇酯材料改性聚氨酯，以提高涂料成膜稳定性，在保证具有较好隔热效果的同时，有效提高基体树脂的交联度、强度和耐候性，以达到提高成膜的附着力和延长使用寿命的目的，在水性涂料领域有着广阔的应用前景。
具体实施方式
本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
a、改性纳米ato材料的制备：向20g的ato纳米分散液中加入50g的甲醇，接着滴加1.0g硅烷偶联剂kh550进行纳米ato的表面改性，搅拌均匀后将母液移入三口烧瓶中，于70oc下冷凝回流24h，表面改性完毕后，旋转蒸馏法除去多余的水分，得到改性的纳米ato浓缩液32g；
b、高分子助剂改性pu/ato乳液的制备：将3g高分子助剂聚己二酸丁二醇酯加入到带有温度计、搅拌器和回流冷凝管的三口烧瓶中，同时加入50g水性聚氨酯树脂，于80oc下水浴反应3h，反应结束后加入5g的季戊四醇三丙烯酸酯，在80oc下冷凝回流5小时，接着，将步骤a得到的改性ato浓缩液加入，通过高速搅拌乳化，在60oc下减压蒸馏，除去多余的丙酮后即得到改性pu/ato乳液。
c、pu/ato透明玻璃涂层的制备：称取30g改性的pu/ato涂层乳液，3g的pe-100润湿剂，以及十二碳醇酯3g，搅拌15min调整好涂层溶液，在玻璃表面流延成膜，室温下干燥2d，最终固化成玻璃涂层材料。表一为该方法所制备的纳米氧化锡锑涂层涂膜性能的测试结果，该材料具有优异的漆膜性能和耐候性能，具有良好的市场价值。
实施例2
a、改性纳米ato材料的制备：向20g的ato纳米分散液中加入50g的甲醇，接着滴加1.0g硅烷偶联剂kh570进行纳米ato的表面改性，搅拌均匀后将母液移入三口烧瓶中，于70oc下冷凝回流24h。表面改性完毕后，旋转蒸馏法除去多余的水分，得到改性的纳米ato浓缩液32g；
b、高分子助剂改性pu/ato乳液的制备：将3g高分子助剂季戊四醇三丙酸酯加入到带有温度计、搅拌器和回流冷凝管的三口烧瓶中，同时加入50g水性聚氨酯树脂，于80oc温度下冷凝回流5小时，接着，将步骤a得到的32g改性ato浓缩液加入，高速搅拌乳化1小时，最后，在60oc下减压蒸馏，除去多余的丙酮后即得到改性pu/ato乳液。
c、pu/ato透明玻璃涂层的制备：称取30g改性的pu/ato涂层乳液，3g的pe-100润湿剂和3g的十二碳醇酯，搅拌15min调整涂层溶液，在玻璃表面流延成膜，室温下干燥2d，最终固化成玻璃涂层材料。
实施例3
a、改性纳米ato材料的制备：向20g的ato纳米分散液中加入50g的甲醇，接着滴加0.2g硅烷偶联剂kh590进行纳米ato的表面改性，搅拌均匀后将母液移入三口烧瓶中，于70oc下冷凝回流24h。表面改性完毕后，旋转蒸馏法除去多余的水分，得到改性的纳米ato浓缩液30g；
b、高分子助剂改性pu/ato乳液的制备：将5g高分子助剂聚己二酸丁二醇酯加入到带有温度计、搅拌器和回流冷凝管的三口烧瓶中，同时加入100g水性聚氨酯树脂，于80oc下水浴反应3h。反应结束后加入5g的季戊四醇三丙烯酸酯，在80oc下冷凝回流5小时。接着，将步骤a得到的改性ato浓缩液加入，通过高速搅拌乳化，在60oc下减压蒸馏，除去多余的丙酮后即得到改性pu/ato乳液。
c、pu/ato透明玻璃涂层的制备：称取30g改性的pu/ato涂层乳液，3g的pe-100润湿剂，以及十二碳醇酯3g，搅拌15min调整好涂层溶液，在玻璃表面流延成膜，室温下干燥2d，最终固化成玻璃涂层材料。
实施例4
a、改性纳米ato材料的制备：向10g的ato纳米分散液中加入50g的甲醇，接着滴加1.0g硅烷偶联剂kh550进行纳米ato的表面改性，搅拌均匀后将母液移入三口烧瓶中，于70oc下冷凝回流24h。表面改性完毕后，旋转蒸馏法除去多余的水分，得到改性的纳米ato浓缩液12g；
b、高分子助剂改性pu/ato乳液的制备：将1.0g高分子助剂聚己二酸丁二醇酯加入到带有温度计、搅拌器和回流冷凝管的三口烧瓶中，同时加入15g水性聚氨酯树脂，于80oc温度下冷凝回流5小时。接着，将步骤a得到的12g改性ato浓缩液加入，高速搅拌乳化1小时。最后，在60℃下减压蒸馏，除去多余的丙酮后即得到改性pu/ato乳液。
c、pu/ato透明玻璃涂层的制备：称取15g改性的pu/ato涂层乳液，1.5g的pe-100润湿剂和1.0g的十二碳醇酯，搅拌15min调整涂层溶液，在玻璃表面流延成膜，室温下干燥2d，最终固化成玻璃涂层材料。
实施例5
a、改性纳米ato材料的制备：向10g的ato纳米分散液中加入50g的甲醇，接着滴加1.0g硅烷偶联剂kh570进行纳米ato的表面改性，搅拌均匀后将母液移入三口烧瓶中，于70℃下冷凝回流24h。表面改性完毕后，旋转蒸馏法除去多余的水分，得到改性的纳米ato浓缩液12g；
b、高分子助剂改性pu/ato乳液的制备：将0.5g高分子助剂季戊四醇三丙酸酯加入到带有温度计、搅拌器和回流冷凝管的三口烧瓶中，同时加入15g水性聚氨酯树脂，于80oc温度下冷凝回流5小时。接着，将步骤a得到的12g改性ato浓缩液加入，高速搅拌乳化1小时。最后，在60oc下减压蒸馏，除去多余的丙酮后即得到改性pu/ato乳液。
c、pu/ato透明玻璃涂层的制备：称取15g改性的pu/ato涂层乳液，1.5g的pe-100润湿剂和0.5g的十二碳醇酯，搅拌15min调整涂层溶液，在玻璃表面流延成膜，室温下干燥2d，最终固化成玻璃涂层材料。
表1为实施案例1所制备的纳米氧化锡锑涂层涂膜性能的测试结果。
从表中可以得出，透明玻璃隔热涂料具有优异的漆膜性能，附着力达到0级以上，经过耐老化和耐水性检测，均无明显异常，达到了高耐候性隔热涂料的基本要求。