專利名稱：：玻璃用節(jié)能隔熱環(huán)保涂層材料及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種玻璃用節(jié)能隔熱環(huán)保涂層材料及其生產(chǎn)方法，是一種由多元無機(jī)納米粒子水分散體和改性水性聚氨酯類樹脂復(fù)合成的功能環(huán)保涂料，屬于在各種玻璃(包括有機(jī)玻璃)表面形成透明的節(jié)能隔熱涂膜
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：由于全球變暖、溫室氣體排放日趨嚴(yán)重，節(jié)能降耗、減少co2氣體排放己成為世界各國共同的目標(biāo)，我國十一五規(guī)劃確立了國家能源消耗降低20%左右的目標(biāo)，國家建設(shè)部頒布了建筑節(jié)能條例，節(jié)能已作為一項基本國策。其中，建筑耗能最嚴(yán)重的是玻璃，玻璃面積占總建筑面積的10%-15%，而通過玻璃散熱達(dá)到70%。普通玻璃對紅外和紫外線的阻隔遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，人們采取了多種措施來解決玻璃隔熱問題，比如采用隔熱貼膜、熱反射膜、LOW-E玻璃、中空玻璃等等，但其節(jié)能隔熱性能仍然滿足不了要求，有的甚至帶來二次光污染，或因工藝復(fù)雜、運營成本高等導(dǎo)致無法應(yīng)用于對已有建筑玻璃的節(jié)能改造。近幾年，人們通過大量實驗研究和性能對比發(fā)現(xiàn)，采用納米透明隔熱涂料是目前玻璃隔熱節(jié)能的最佳選擇。在發(fā)達(dá)國家，玻璃用透明隔熱涂料的普及率已達(dá)到85-90%;在亞洲地區(qū)除中國香港、臺灣和日本、韓國外，其它國家的普及率平均不到20%，而我國大陸，透明隔熱涂料的使用才剛剛起步。目前國內(nèi)新出現(xiàn)的各種樹脂隔熱玻璃涂料，還存在著許多性能或成本或環(huán)保上的缺陷，主要有(1)溶劑型或油性玻璃隔熱涂料，雖然分散液穩(wěn)定性好，但揮發(fā)性有機(jī)溶劑含量超標(biāo)，對環(huán)境污染很大；(2)通過高功耗研磨分散的水性隔熱涂料，雖然環(huán)保，卻存在生產(chǎn)能耗大、隔熱和穩(wěn)定性能差等缺點；(3)有的使用了水性環(huán)保樹脂，但涂膜耐水耐擦洗性能差，或者成膜性能不好，需在較高溫度下烘烤固化，增大了施工和維修難度；(4)國內(nèi)隔熱涂料中多采用二元納米金屬氧化物，其隔熱波段窄、屏蔽紫外性能不理想，有的價格偏高。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺點，提供一種玻璃用節(jié)能隔熱環(huán)保涂層材料及其生產(chǎn)方法，它是以水為溶劑的水性環(huán)保節(jié)能功能涂料，該涂料比已有技術(shù)中所公開的涂料具有更佳的隔熱、抗紫外和環(huán)保性能，而且可常溫或室溫自干成膜，膜層透明度可調(diào)控，力學(xué)性能及耐水、耐酸、耐溫差性能優(yōu)異，生產(chǎn)及施工工藝簡單可控，成本低。本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種玻璃用節(jié)能隔熱環(huán)保涂層材料，其特點是，按重量百分比含有下列組分改性水性聚氨酯樹脂10—65。X改性水性丙烯酸樹脂0_40%納米金屬氧化物水性漿料2—55%水0—70%助劑0—5%所述的納米金屬氧化物水性漿料為本專利權(quán)人擁有的專利"Z薩29358.3"中的納米涂膜材料與水在100—40(TC溫度下、及壓力為0.卜40MPa下攪拌分散的納米水分散體，其中，納米金屬氧化物水性漿料的固含量為0.5—40%，粒徑為40—200nm。上述玻璃用節(jié)能隔熱環(huán)保涂層材料的生產(chǎn)方法按下列工序制作a、將改性水性聚氨酯樹脂和改性水性丙烯酸樹脂與水混合攪拌均勻；b、上述混合物中加入納米金屬氧化物水性漿料，混合攪拌均勻；c、最后加入助劑，攪拌均勻即成。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(1)本發(fā)明采用本專利權(quán)人擁有的專利"ZL00129358.3"中的納米涂膜材料與水?dāng)嚢璺稚⒍傻木哂懈咝帘巫贤夂图t外光線的納米金屬氧化物水性漿料，克服了以往采用有機(jī)溶劑或高功耗研磨分散金屬氧化物納米粉體所帶來的揮發(fā)性有機(jī)溶劑含量超標(biāo)、粒度分布不均勻、性能不穩(wěn)定和生產(chǎn)能耗大、污染環(huán)境等缺點；(2)制備出的多元納米金屬氧化物水性漿料，不僅粒度分布窄，而且隔斷紅外光線和屏蔽紫外光線的性能更佳，克服了以往采用二元納米金屬氧化物的隔熱波段窄、屏蔽紫外性能不理想的缺點；(3)本發(fā)明選擇改性水性聚氨酯樹脂和改性水性丙烯酸樹脂作為成膜物質(zhì)，水作為稀釋劑，涂膜可常溫或室溫快速自干成膜，膜層不僅光學(xué)、力學(xué)和耐化學(xué)性能優(yōu)異，而且克服了以往因使用油性或非水性樹脂引起對人體、環(huán)境的傷害和污染；(4)本發(fā)明的玻璃用節(jié)能隔熱環(huán)保涂層材料經(jīng)參照有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)檢測，結(jié)果證明本發(fā)明涂料所形成的涂層附著力達(dá)到0級(最高級)，硬度達(dá)到3H-4H，耐水、耐溫差、耐磨、耐酸和耐人工老化等性能優(yōu)異；環(huán)保性能符合國家標(biāo)準(zhǔn)；可見光(380-780nm)透過率可控制在55-76%范圍內(nèi)，紫外線屏蔽率可達(dá)75—80%;屏蔽紅外線(780-2500nm)達(dá)80—90%以上；遮蔽系數(shù)可控制在0.55—0.72范圍內(nèi)。下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地解釋說明。圖1為本發(fā)明實施例1-5制備的玻璃用節(jié)能隔熱環(huán)保涂層材料的陽光透過率曲線；圖2為本發(fā)明實施例1-5制備的玻璃用節(jié)能隔熱環(huán)保涂層材料粒度及其分布曲線；具體實施例方式實施例l一5中玻璃用節(jié)能隔熱環(huán)保涂層材料的配方如表1所示。其中，納米金屬氧化物水性漿料按上述方法(用專利"ZL00129358.3"中的納米涂膜材料與水在100—40(TC溫度下及壓力為0.1-40MPa下攪拌分散組合成納米水分散體；為了分散效果更好些，本發(fā)明中的納米涂膜材料在制作時(即在原專利"ZL00129358.3"制備方法的最后工序中)也可以不加入偶聯(lián)劑和表面包覆劑)制備，括號內(nèi)數(shù)值為納米金屬氧化物水性漿料的固含量，粒徑為40—200nm。所述的改性水性聚氨酯樹脂和改性水性丙烯酸樹脂、助劑(如流平劑、潤濕劑、消泡劑等)可直接采用市售商品。制備方法為將改性水性聚氨酯樹脂和改性水性丙烯酸樹脂與水混合攪拌，再加入納米金屬氧化物水性漿料，機(jī)械攪拌10—60分鐘左右，混合均勻，最后加入助劑，攪拌均勻即成。本發(fā)明所述玻璃用節(jié)能隔熱環(huán)保涂層材料可采用淋涂、輥涂、浸涂、刷涂或噴涂等方法在普通的無機(jī)或有機(jī)玻璃、金屬及水泥等基體表面均勻涂敷成透明的隔熱抗紫外涂膜。因此在本發(fā)明的具體實施方式中，將上述5個實施例的涂層材料制備出成品后，即在干凈的普通玻璃(厚度為5mm)表面涂敷成透明、均勻的薄膜進(jìn)行相關(guān)的性能檢測。表1中同時列出對每個實施例進(jìn)行的實際應(yīng)用方法及效果檢測(如涂敷方法、膜層厚度、膜層表干時間)。表l.<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表2是采用紫外光一可見光一紅外光分光光度計(Cary5000)對上述涂膜玻璃進(jìn)行光熱性能表征，根據(jù)GB/T2680-1994中規(guī)定的方法計算出涂膜玻璃的紫外、可見光透射比和遮蔽系數(shù)。其中例6數(shù)據(jù)為未涂膜的普通5ram厚空白玻璃進(jìn)行對照檢測。表2.項目實施例123456紫外線透射比(％)20.3224.3224.7839.1951.3567.56可見光透射比(％)57.8066.2463.8777.2481.2889.27遮蔽系數(shù)(sc)0,58110.65420.69210.76620.80550.9397遮蔽系數(shù)(sc)是建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中對玻璃的重要限制指標(biāo)，指太陽輻射能量透過窗玻璃的總能量與透過相同面積3mm透明玻璃的總能量之比。SC用樣品玻璃太陽能總透射比除以標(biāo)準(zhǔn)3mm白玻的太陽能總透射比(GB/T2680中理論值取0.889)進(jìn)行計算。遮蔽系數(shù)越小，阻擋陽光熱量(紅外光線)向室內(nèi)輻射的性能(隔熱)越好，同樣阻擋室內(nèi)熱量向室外輻射的性能(保溫)越好，以實現(xiàn)降低空調(diào)用電和采暖能耗而實現(xiàn)節(jié)能。從表2中可看出，遮蔽系數(shù)和紫外線透過率隨著納米金屬氧化物含量(為納米金屬氧化物水性漿料的用量與其固含量的乘積)的增大而降低，即涂膜玻璃的隔熱和屏蔽紫外性能越好，但是遮蔽系數(shù)過低導(dǎo)致可見光透過率也隨之降低，會影響室內(nèi)采光。照射到地面的太陽光譜中有6.1%的紫外和42.1%的紅外，x射線和紫外光等高能輻射對人體有害，紅外光線使人體感到炎熱，影響人類的生活。因此，在建筑物大面積幕墻與窗口及透明頂棚、車輛、艦船、陳列冷柜大量使用的玻璃，需要對紫外和熱(紅外)輻射進(jìn)行有效屏蔽和阻隔，而要求對可見光具有較高透過率。圖1為本發(fā)明上述實施例l一5制備的玻璃用節(jié)能隔熱環(huán)保涂層材料的陽光透過率曲線。圖中標(biāo)號為實施例l-5，6號為空白玻璃的透過率曲線?？梢?，無論在紫外光線區(qū)(《380nm)還是紅外光區(qū)(780-2500nm)，本發(fā)明實施例1-5涂膜玻璃的透過率均比6號空白玻璃有明顯下降，而在可見光區(qū)有較高透過率。說明本發(fā)明的涂膜玻璃在不影響建筑物采光的情況下，具有明顯的隔熱和屏蔽紫外光線的性能。圖2為本發(fā)明實施例1-5制備的玻璃用節(jié)能隔熱環(huán)保涂層材料粒度及其分布曲線。本發(fā)明采用LS230型激光粒度分析儀對隔熱涂層材料粒度及其分布進(jìn)行表征。實施例1-5的結(jié)果如圖2所示，圖中標(biāo)號為實施例l-5(由于實施例2和3具有相同的粒度分布，為了簡明，圖中只列出了實施例3)。從圖2可見，本發(fā)明中的納米金屬氧化物不僅粒徑在200nm以下，而且均具有窄粒度分布的特點。其積極效果是能提高隔熱涂料的性能穩(wěn)定性，充分發(fā)揮納米材料的隔熱功能。本發(fā)明是以水為溶劑的水性環(huán)保節(jié)能功能涂料，可根據(jù)需要(如環(huán)境溫度的高低、涂膜基體的不同、客戶的要求不同等)用任意比例的水稀釋，涂膜厚度一般為8—100微米膜層可在常溫或室溫下快速自干成透明薄膜，膜層表千為10—60分鐘，實干為3_5天。如果膜層在60-8(TC下烘干，實干僅為l一3小時。可廣泛應(yīng)用于各類建筑物及車輛、船舶等門窗玻璃的節(jié)能隔熱。表3是對本發(fā)明玻璃用節(jié)能隔熱環(huán)保涂層材料基本性能的檢驗結(jié)果。表3.<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求1、一種玻璃用節(jié)能隔熱環(huán)保涂層材料，其特征在于，按重量百分比含有下列組分改性水性聚氨酯樹脂10-65％改性水性丙烯酸樹脂0-40％納米金屬氧化物水性漿料2-55％水0-70％助劑0-5％。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃用節(jié)能隔熱環(huán)保涂層材料，其特征在于，所述的納米金屬氧化物水性漿料是納米涂膜材料與水在100一40CTC溫度下、壓力為O.1-40MPa下攪拌分散的納米水分散體，其中，納米金屬氧化物水性槳料的固含量為0.5_40%，粒徑為40—200nm。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃用節(jié)能隔熱環(huán)保涂層材料的生產(chǎn)方法，其特征在于，按下列工序制作a、將改性水性聚氨酯樹脂和改性水性丙烯酸樹脂與水混合攪拌均勻；b、上述混合物中加入納米金屬氧化物水性漿料，混合攪拌均勻；c、最后加入助劑，攪拌均勻即成。全文摘要本發(fā)明公開了一種玻璃用節(jié)能隔熱環(huán)保涂層材料，其特點是，按重量百分比含有10-65％的改性水性聚氨酯樹脂，0-40％的改性水性丙烯酸樹脂，2-55％的納米金屬氧化物水性漿料，及0-70％的水和0-5％的助劑，生產(chǎn)方法將改性樹脂與水混合均勻，再加入納米金屬氧化物水性漿料混合攪拌，最后加入助劑攪拌均勻即成，用這種涂料涂敷的玻璃，其可見光透過率高，而紫外和紅外線(熱輻射)的透過率極低，具有高效阻隔紫外和紅外的作用，而且本發(fā)明是以水為溶劑的綠色環(huán)保產(chǎn)品，施工方法簡單，涂膜在室溫下可快速固化成膜，廣泛應(yīng)用于各類建筑物及車輛、船舶等門窗玻璃的節(jié)能隔熱。文檔編號C03C17/00GK101172778SQ20071011334公開日2008年5月7日申請日期2007年10月12日優(yōu)先權(quán)日2007年10月12日發(fā)明者超岳,易戈文,盛振宏申請人:煙臺佳隆納米產(chǎn)業(yè)有限公司