水性纳米反射隔热透明涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水性纳米反射隔热材料领域，尤其是指一种水性纳米反射隔热透明涂 料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 在全球能源日益紧张之际，为缓解经济发展带来的能源压力，世界各主要国家都 开始推行节能战略。随着城乡建设步伐的加快及生活水平的提高，空调、取暖装机量不断增 加，建筑能耗比例正不断上升。使得建筑节能成为节能战略的重要组成部分，建筑节能的一 个重要环节是建筑门窗和玻璃幕墙的隔热保温。
[0003] 当前，建筑节能设计理念已成为建筑商、地产商的一项常规性项目预算，中国国标 GB 50189-2005《公共建筑节能设计标准》的4.2.2条、GB 50176-1993《民用建筑热工设计规 范》均明确指出了建筑节能设计要求。但是，许多老建筑大量使用装有普通透明玻璃的钢 窗、铝窗，而近几年的新建筑中，尤其是民用住宅门窗仍大量使用普通透明玻璃。由于普通 透明玻璃隔热性能差，在夏季，白天室外的太阳热辐射大多通过玻璃门窗进入室内使室温 升高，需加大制冷负荷抵消热量;而在冬天，室内热量容易通过普通透明玻璃流散，而大大 增加了保温而消耗的能源。旧有建筑中，玻璃面积占总墙面面积30% - 70%，建筑物消耗的电 能所产生的热量中有约50%通过玻璃流失，这就是造成建筑物使用能耗高的直接原因之一。
[0004] 由于直接对玻璃本身进行改进以提升隔热保温性能的技术难度很大，因此，业界 主要是通过在玻璃表面贴膜、制造中空玻璃等方式来提升隔热保温性能。然而，传统的玻璃 贴膜、中空玻璃等隔热保温材料也还存在诸如成本较高，采光性不好，施工难度高，含有V0C 有毒挥发物质，某些品种的隔热保温材料物理性能不够理想等等缺陷。因此，研发一种高 效、实用、节能、耐候性、施工性优异，能够阻隔紫外线和红外线，不影响采光，隔热效果显 著，符合国家环保总局对V0C含量的标准的环保型隔热涂料是亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于，提供一种水性纳米反射隔热透明涂料，能在被 涂覆玻璃等基材表面形成有效保护，提升基材隔热保温效果。
[0006] 本发明进一步所要解决的技术问题在于，提供一种水性纳米反射隔热透明涂料的 制备方法，以获得能在被涂覆玻璃等基材表面形成有效保护，提升基材隔热保温效果的水 性纳米反射隔热透明涂料。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种水性纳米反射隔热透明涂 料，其配方以质量百分含量计包含:水性丙烯酸乳液35%~50%、水性硅酸锂5%~15%、水性聚 氨酯乳液5%~15%、水性隔热纳米分散体浆料5%~10%、水性隔热保温纳米分散体5%~10%、 润湿分散剂2%~12%、流平剂0.2%~0.5%、增稠剂0.2%~1%、防霉抗菌剂0.1%~0.2%、成膜助 剂0 · 5%~2 · 5%、硅烷偶联剂0 · 5%~2%、去离子水5%~25%。
[0008] 进一步地，所述水性丙烯酸乳液为杂化接枝交联型、有机硅接枝型、有机氟接枝型 中的至少一种。
[0009] 进一步地，所述水性硅酸锂为多聚硅酸锂，分子式为Li20 · nSi〇2，n为大于或等于2 的正整数。
[0010] 进一步地，所述水性聚氨酯乳液为多元醇的聚酯型或聚醚型的一种或组合。
[0011] 进一步地，所述润湿分散剂为六偏磷酸钠类润湿剂;所述流平剂选用水性丙烯酸 酯共聚物、氟改性聚丙烯酸酯共聚物或聚醚改性聚硅氧烷聚合物其中的一种;所述增稠剂 为非离子型聚氨酯增稠剂;所述防霉抗菌剂为二硫代水杨胶型防霉抗菌剂。
[0012] 进一步地，所述成膜助剂为二丙二醇丁醚或二丙二醇甲醚的一种或组合。
[0013] 进一步地，所述硅烷偶联剂为改性氣基硅烷偶联剂或环氧基有机硅烷偶联剂的一 种或组合;所述去离子水为去除杂质的自来水。
[0014] 另一方面，本发明还提供一种上述水性纳米反射隔热透明涂料的制备方法，其制 备步骤为:按配方的质量百分比计，把水性硅酸锂滴加到水性丙烯酸乳液中，搅拌分散5~ lOmin，然后滴加水性聚氨酯乳液，搅拌分散5~lOmin，然后将预先制得的水性隔热纳米分 散体浆料、水性隔热保温纳米分散体滴加，搅拌分散15~30min，再加入占去离子水总质量 的5~10%的去离子水加入到分散缸中，在400~600rmp的转速下搅拌20~30min，然后加入剩 下的去离子水组分，再加入流平剂、增稠剂、防霉抗菌剂，在1000~1200rmp的转速下加入成 膜助剂、硅烷偶联剂，继续分散25min~40min，测得粘度为（35±2)s后过滤后出料，即得到 水性纳米反射隔热透明涂料。
[0015] 进一步地，所述水性隔热纳米分散体浆料按照以下制备工艺制得:依次加入去离 子水、润湿分散剂搅拌均匀，然后边搅拌边缓慢加入六硼化镧粉体、三氧化钨粉体，粉体加 完后高速分散30分钟，开启研磨机，进行循环研磨，研磨时间大约为6~9hr，得到固含量为 15~30%、中位粒径在40~70nm水性隔热纳米分散体浆料。
[0016] 进一步地，所述水性隔热保温纳米分散体按照以下制备工艺制得:依次按质量百 分比加入组分量的去离子水、水性润湿分散剂搅拌均匀，边搅拌边缓慢加入二氧化钛粉体； 待粉体加完后高速分散30分钟，开启纳米研磨机，进行循环研磨，研磨时间大约为13~15小 时，间隔时间取样检查，中位粒径在40~80nm之间时，停机得到纳米分散体浆料。
[0017] 采用上述技术方案后，本发明至少具有如下有益效果： 1、本发明采用多种可以对光谱具有选择性透过功能的屏蔽材料，在能透过大部分可见 光而不影响采光的前提下，又能阻挡红外光、远红外光、紫外光，阻断热辐射，从而降低空调 或取暖装置的能耗，达到了节能目的。透明隔热节能材料从遏制、规范住宅、建筑的节能，从 节能、节材、安全、装饰来考虑分析，对提倡节能材料、满足发展高性能涂料的需要具有深远 的意义。
[0018] 2.本发明采用水性丙烯酸、水性聚氨酯，可以实现涂层漆膜的连整性和耐水性、耐 候性、耐腐蚀和防水性，有优秀的成膜能力、超强粘附力，协同其他组分，可以满足在各种形 状不一的异形基材工件的良好施工性。
[0019] 3.本发明采用水性硅酸锂，主要利用了高渗透性，可进入基材的细微空隙，尤其在 被涂覆后能与基材形成一体，形成一层特有的陶瓷状釉质效果，一旦成膜就不会被溶解，抑 制可视光线散乱，协同其他组分，能有效提高涂膜对基材的附着力、耐温性、硬度，保证涂料 的性能持久性，不影响基材本身任何性能，有效实现涂膜的耐沾污能力。
[0020] 4.本发明还采用了纳米微粒研磨技术，主要是利用了纳米粒子化后的稀土、有机 金属氧化物纳米粒径小，尤其可以通过复合控制纳米微粒的颜色，充分保证在透明基材使 用时所需的透明性，可视光线可以通过，而远近红外线和紫外线则被反射，制备成的透明隔 热涂料，可以有效实现达到减热传递效果，具有优异的远近红外和紫外光屏蔽性和透明性。
[0021] 5.本发明采用了水性纳米六硼化镧、三氧化钨隔热复合浆料，纳米粒子化技术使 材料纳米粒子化后，自由电子密度适中，经复配后能有效利用其结构特殊性，使得有更强的 阻隔能力，有效反射、散射远近红外线、紫外线，协同其他组分材料复配组成的透明隔热涂 料，充分发挥各种不同材料对不同波段的远近红外线和紫外线的阻隔和反射，远近红外线 和紫外线则被反射，其对太阳辐射的近红外线及紫外线均有很好屏蔽效果，可以有效的实 现被涂覆基材的内外温差传热，节能隔热保温效果。
[0022] 综上所述，水性纳米反射隔热透明涂料与普通涂料相比，能够在不影响采光的前 提下，可永久性以涂层形式涂覆在多种材质表面，并能广泛应用于玻璃幕墙、玻璃、五金钢 构、水泥、内外墙等基体材质，涂层以通过有效反射热能传导，阻隔热辐射，阻止红外热能通 过基材传导到内部环境，而且装饰性强。夏天有效阻隔太阳光中的红外线和紫外线，明显降 低热源由基材传导到内部环境的热能，有效降低暴露在太阳光下的基材表面温度和内部环 境温度，从而达到隔热的效果，隔热效果显著;冬天有效阻止室内热量流散，从而有效减少 制冷和保温设备的使用，对发展环保产业、节约能源、保护环境、实现污染物的低排放，促进 人与自然和谐发展等循环经济要求，具有重要意义。
【具体实施方式】
[0023]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互结合，下面结合具体实施例对本申请作进一步详细说明。
[0024] 本发明提供一种水性纳米反射隔热透明涂料，其配方以质量百分比计包含： 水性丙烯酸乳液35%~50%; 水性硅酸锂5%~15%; 水性聚氨酯乳液5%~15%; 水性纳米复合隔热分散体浆料5%~10%; 水性纳米二氧化钛隔热浆料5%~10%; 润湿分散剂2%~12%; 流平剂0.2%~0.5%; 增稠剂0.2%~1%; 防霉抗菌剂0.1%~0.2%; 成膜助剂0.5%~2.5%; 硅烷偶联剂0.5%~2%; 去尚子水5%~25%。
[0025] 在具体实施时，所述水性丙烯酸乳液为杂化接枝交联型、有机硅接枝型、有机氟接 枝的一种，该乳液有效提高涂层漆膜的连整性和耐水性、耐候性、耐腐蚀和防水性，效果明 显优于普通的水性涂料。
[0026] 所述水性硅酸锂是锂的硅酸盐，例如：一硅酸锂、二硅酸锂、五硅酸锂等，优选采用 多聚硅酸锂，俗称锂水玻璃，其分子式为Li20 · nSi02，n为大于或等于2的正整数，水性硅酸 锂具有优秀的成膜能力、超强粘附力以及良好的耐水性，特点是液态时可以浸入基材空隙， 使其表面光滑;聚合成膜后形成一层特有的玻璃釉质，能有效提高涂膜对基材的附着力、耐 温性、硬度，尤其在被涂覆后能与玻璃底材形成一体，保证涂料的性能持久性，有效提高涂 膜的耐沾污能力。
[0027] 在一个实施例中，所述聚氨酯为多元醇的聚酯型或聚醚型的一种或组合，该聚氨 酯能够赋予涂膜良好的柔韧性和施工性，以满足于各种滚涂、淋涂、喷涂、刮涂、刷涂、浸涂 的施工形式，在各种形状不一的异形基材工件施工条件。
[0028] 在一个实施例中，所述润湿分散剂为六偏磷酸钠类润湿剂;所述流平剂选用水性 丙烯酸酯共聚物、氟改性聚丙烯酸酯共聚物或聚醚改性聚硅氧烷聚合物其中的一种;所述 的增稠剂为非离子型聚氨酯增稠剂;所述防霉抗菌剂为二硫代水杨胶型防霉抗菌剂。
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