專利名稱：一種透明隔熱的水性紫外光固化涂料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種透明隔熱的水性紫外光(uv)固化涂料的制備方法，屬于
環(huán)保節(jié)能涂料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)今，面對世界能源、資源日趨緊張的局面，我國大力提倡構(gòu)建可持續(xù)發(fā) 展、節(jié)約型社會，節(jié)能涂料的推廣和應(yīng)用有著重要意義。在各類能源消耗中， 建筑物采暖及空調(diào)耗能占有相當(dāng)大的比重，而通過門窗散失的熱量約占整個建
筑采暖及空調(diào)耗能的60%左右。近年來人們采取了各種方式進(jìn)行隔熱節(jié)能處理， 如貼膜玻璃、陽光控制鍍膜玻璃和低輻射玻璃等，前兩者的可見光透過率較低， 后者雖有著較好的光熱性能，但生產(chǎn)價格較高，難以進(jìn)入尋常百姓家。因此， 研制一種隔熱的透明涂料是進(jìn)行玻璃隔熱節(jié)能的最佳選擇，但要同時滿足其功
能、使用性能和環(huán)境保護(hù)等方面，還需解決很多問題，例如溶劑型隔熱涂料，
雖然分散液穩(wěn)定性較好，耐水、耐溶劑性好，但揮發(fā)性有機溶劑對環(huán)境污染很
大；水分散型隔熱涂料，雖然實現(xiàn)了環(huán)保，但在使用時其耐水、耐候性較差， 成膜性能不好；傳統(tǒng)的制備方法是將功能粉體和基體樹脂進(jìn)行物理共混，涂料 存在分散性差、穩(wěn)定性差、極易團(tuán)聚的問題，導(dǎo)致納米涂料的隔熱效果差。
水性紫外光(UV)固化涂料技術(shù)因其符合環(huán)保、節(jié)能、清潔生產(chǎn)理念而日益 為人們所關(guān)注。其優(yōu)點主要有不必借助活性稀釋劑來調(diào)節(jié)粘度，可解決揮發(fā) 性溶劑及毒性、刺激性的問題；可降低固化膜的收縮率，提高固化膜對底材的 附著性；易于得到光固化前的無粘性干膜；可得到薄膜型固化膜；可用水或增 稠劑方便地控制流變性，便于噴涂；設(shè)備、容器等易于清洗；降低了涂料的易 燃性。因此，本發(fā)明制備一種水性UV涂料，采用改性隔熱納米漿料對水性UV 預(yù)聚物進(jìn)行乳化復(fù)合制得透明隔熱涂料，其不僅環(huán)保且各項性能優(yōu)異，分散性 和儲存穩(wěn)定性也很好，有效地解決了上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺點，提供一種透明隔熱的水性紫外光
(uv)固化涂料的制備方法。該涂料以水為溶劑、uv固化成膜，是一種耐候
性好的環(huán)保節(jié)能涂料；其高分子基體樹脂使用改性的隔熱納米漿料對水性UV 預(yù)聚物進(jìn)行乳化復(fù)合，明顯改善了涂料的分散性和穩(wěn)定性。
本發(fā)明的技術(shù)方案 一種透明隔熱的水性紫外光固化涂料的制備方法，包 括如下步驟(1)改性隔熱納米漿料的制備-按配比取隔熱納米粉體和表面改性劑混合研磨，再加入去離子水和分散劑
混合均勻，調(diào)節(jié)pH值為8-9，先超聲波分散后再球磨分散；各原料及其所占的 質(zhì)量分?jǐn)?shù)(％)配比如下
所述隔熱納米粉體為一種復(fù)合納米氧化物，其制備方法為將氯化錫、氯 化銻、氯化鋅、氯化銅和氯化鋁配置成溶液，經(jīng)沉淀劑氨水沉淀后反復(fù)洗滌過
濾、用正丁醇共沸蒸餾脫水、抽濾脫溶劑、80-10(TC干燥、400-90(TC煅燒即成， 其摩爾比為Sn : Sb : Zn : Cu : Al=20 : 1-2 : 0.2-0.5 : 0.1 : 0.1。
所述表面改性劑為硅烷偶聯(lián)劑KH560、 KH570 (均為2%的95%乙醇溶液) 中的一種，分散劑為聚氨酯丙烯酸酯水性涂料分散劑如EFKA4550或 EFKA4560; pH調(diào)節(jié)劑為氨水。制得納米漿料的粒徑為20-80nm。 (2)水性UV透明隔熱涂料的制備
按配比在所制備的水性UV預(yù)聚物中加入步驟(1)制得的改性隔熱納米漿 料，在3000-4000rpm攪拌下乳化3-4h，脫除溶劑，再加入光引發(fā)劑、稀釋劑、 消泡劑和流平劑等攪拌均勻，靜置消泡即得水性UV透明隔熱涂料。涂料采用 噴涂或刮涂的方式涂于玻璃，紅外加熱流平、烘干，再用紫外光輻照固化成膜。 各原料及其所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(％)配比如下
水性UV預(yù)聚物 20-40
改性隔熱納米漿料 40-60
光引發(fā)劑 3-10
稀釋劑 0-20
消泡劑 0.2-1
流平劑 0.2-1
所述水性UV預(yù)聚物的制備方法為將脫水處理的聚酯多元醇、異佛爾酮 二異氰酸酯(IPDI)、催化劑二月桂酸二丁基錫(DBT)、親水?dāng)U鏈劑二羥甲基 丙酸(DMPA)和一縮二乙二醇(DEG)在70-80。C下反應(yīng)4-5h，然后向反應(yīng)中滴加溶 有阻聚劑對苯二酚的羥基丙烯酸酯進(jìn)行封端反應(yīng)2-3h，反應(yīng)過程中可加入少量 溶劑(丙酮或丁酮)調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的粘度，將反應(yīng)降溫到50。C以下加入三乙胺 (TEA)中和，制得水性UV聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚物；各原料的摩爾比為聚酯多元 醇:IPDI : DMPA : DEG :羥基丙烯酸酯=0.75 : 2.2-2.7 : 0.5-0.8 : 0.4 : 1.4-1.8，
隔熱納米粉體 表面改性劑 分散劑 去離子水 pH調(diào)節(jié)劑
58-90
適量催化劑DBT及阻聚劑對苯二酚分別為體系總質(zhì)量的0.5%及0.2%;其中聚酯多
元醇的羥值為57.3mgKOH/g，分子量為1941，無錫市新鑫聚氨酯有限公司，羥 基丙烯酸酯為HEA、 HMEA、 HPA、 HMPA中的一種或幾種。所述水性UV預(yù) 聚物也可為其他未經(jīng)乳化的水性UV預(yù)聚物如丙烯酸酯類、環(huán)氧丙烯酸酯、聚 酯丙烯酸酯、改性丙烯酸酯等。
所述光引發(fā)劑為Darocur1173，稀釋劑為去離子水，消泡劑為水性涂料消泡 劑如THIX278或THIX318，流平劑為水性涂料用有機硅氧烷型增滑劑及流平劑 如EFKA3580或EFKA3030。
所述水性UV涂料采用噴涂或刮涂的方式，紅外加熱流平、烘干，再用紫 外光輻照固化成膜。
本發(fā)明的有益效果
(1) 本發(fā)明制備的水性UV涂料以水為溶劑，完全符合國家環(huán)保的要求； 采用噴涂或刮涂的方式，用紫外光照射成膜，可實現(xiàn)自動化流水線涂裝，施工 方便，固化速度快、生產(chǎn)效率高，且涂膜具有很好的耐候性、硬度、附著力等 性能。
(2) 本發(fā)明制備的水性UV涂料具有高透明性、隔熱性和低輻射性能，將
其涂于普通白玻璃上固化成膜后測試，該涂膜玻璃可見光透過率達(dá)85%以上；
盛夏室內(nèi)溫度比使用普通玻璃降低5-8°C。
(3) 本發(fā)明采用改性隔熱納米槳料對水性UV預(yù)聚物乳化復(fù)合，其改性粉 體和樹脂之間有一種化學(xué)鍵接，從而使涂料的分散性和穩(wěn)定性有明顯提高。
具體實施例方式
實施例1
一種透明隔熱的水性UV涂料的組成及重量百分比(％)如下
水性UV預(yù)聚物 25
隔熱納米漿料 50 光引發(fā)劑Darocur1173 4
去離子水 20
消泡劑THIX278 0.5
流平劑EFKA3580 0.5
其中隔熱納米漿料的固體含量為20%，其組成為隔熱納米粉體20g， KH560 (2%) 20g， EFKA4550分散劑2g，去離子水58g，制備方法同上述步驟(1)。 涂料的制備方法同上述步驟(2)，制得的涂料采用噴涂的方式涂于玻璃表面， 紅外加熱流平、烘干，再用紫外光輻照固化成膜。 實施例2
一種透明隔熱的水性UV涂料的組成及重量百分比(％)如下水性uv預(yù)聚物
隔熱納米漿料
光引發(fā)劑Darocur1173 去離子水 消泡劑THIX278 流平劑EFKA3030
其中隔熱納米漿料的固體含量為15%，其組成為隔熱納米粉體15g， KH570 (2%) 15g， EFKA4550分散劑1.5g，去離子水68.5g，制備方法同上述步驟(1 )。 涂料的制備方法同上述步驟(2)，制得的涂料采用噴涂的方式涂于玻璃表面， 紅外加熱流平、烘干，再用紫外光輻照固化成膜。 實施例3
一種透明隔熱的水性UV涂料的組成及重量百分比(％)如下
水性UV預(yù)聚物 30
隔熱納米漿料 55
光引發(fā)劑Darocur1173 8
去離子水 5.4
消泡劑THIX318 0.8
流平劑EFKA3580 0.8
其中隔熱納米漿料的固體含量為10%，其組成為隔熱納米粉體10g， KH560 (2%) 8g， KH570 (2%) 2g ， EFKA4560分散劑lg，去離子水79g，制備方 法同上述步驟(1)。涂料的制備方法同上述步驟(2)，制得的涂料采用刮涂的 方式涂于玻璃表面，紅外加熱流平、烘干，再用紫外光輻照固化成膜。
實施例4
一種透明隔熱的水性UV涂料的組成及重量百分比(％)如下
水性UV預(yù)聚物 35
隔熱納米漿料 50
光引發(fā)劑Darocur1173 10
去離子水 3
消泡劑THDG18 1
流平劑EFKA3030 1
其中隔熱納米漿料的固體含量為5%，其組成為隔熱納米粉體5g， KH560 (2%) 2g， KH570 (2%) 3g， EFKA4560分散劑0.5g，去離子水89.5g，制備 方法同上述步驟(1)。涂料的制備方法同上述步驟(2)，制得的涂料采用刮涂 的方式涂于玻璃表面，紅外加熱流平、烘干，再用紫外光輻照固化成膜。
權(quán)利要求
1、一種透明隔熱的水性紫外光固化涂料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)改性隔熱納米漿料的制備按配比取隔熱納米粉體和表面改性劑混合研磨，再加入去離子水和分散劑混合均勻，調(diào)節(jié)pH值為8-9，先超聲波分散后再球磨分散；各原料及其所占的質(zhì)量％分?jǐn)?shù)配比如下隔熱納米粉體 5-20表面改性劑 5-20分散劑 0-2去離子水 58-90pH調(diào)節(jié)劑 適量(2)水性UV透明隔熱涂料的制備按配比向制備好的水性UV預(yù)聚物中加入步驟(1)制得的改性隔熱納米漿料，在3000-4000rpm攪拌下乳化3-4小時，脫除溶劑，再加入光引發(fā)劑、稀釋劑、消泡劑和流平劑攪拌均勻，靜置消泡即得水性UV透明隔熱涂料；涂料采用噴涂或刮涂的方式涂于玻璃，紅外加熱流平、烘干，再用紫外光輻照固化成膜；各原料及其所占的質(zhì)量％分?jǐn)?shù)配比如下水性UV預(yù)聚物20-40改性隔熱納米漿料40-60光引發(fā)劑3-10稀釋劑 0-20消泡劑 0.2-1流平劑 0.2-1。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透明隔熱的水性紫外光固化涂料的制備方法， 其特征在于所述隔熱納米粉體為一種復(fù)合納米氧化物，其制備方法為將氯化 錫、氯化銻、氯化鋅、氯化銅和氯化鋁配置成溶液，經(jīng)沉淀劑氨水沉淀后反復(fù) 洗滌過濾、用正丁醇共沸蒸餾脫水、抽濾脫溶劑、80-10(TC干燥、400-90(TC煅 燒即成，其摩爾比為Sn : Sb : Zn : Cu : Al=20 : 1-2 : 0.2-0.5 : 0.1 : 0.1。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透明隔熱的水性紫外光固化涂料的制備方法， 其特征在于所述改性隔熱納米漿料的粒徑為20-80nm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透明隔熱的水性紫外光固化涂料的制備方法， 其特征在于所述表面改性劑為硅烷偶聯(lián)劑KH560、 KH570中的一種，KH560、 KH570均為質(zhì)量濃度2°/。的95%乙醇溶液。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透明隔熱的水性紫外光固化涂料的制備方法，其特征在于所述分散劑為聚氨酯丙烯酸酯水性涂料分散劑，選用EFKA4550或 EFKA4560。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透明隔熱的水性紫外光固化涂料的制備方法， 其特征在于所述pH調(diào)節(jié)劑為氨水。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透明隔熱的水性紫外光固化涂料的制備方法，其特征在于所述水性UV預(yù)聚物的制備方法為將脫水處理的聚酯多元醇、 異佛爾酮二異氰酸酯IPDI、催化劑二月桂酸二丁基錫DBT、親水?dāng)U鏈劑二羥甲 基丙酸DMPA和一縮二乙二醇DEG在70-8(TC下反應(yīng)4-5小時，然后向反應(yīng)中 滴加溶有阻聚劑對苯二酚的羥基丙烯酸酯進(jìn)行封端反應(yīng)2-3小時，反應(yīng)過程中允 許加入少量溶劑丙酮或丁酮，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的粘度，將反應(yīng)降溫到5(TC以下加 入三乙胺TEA中和，制得水性UV聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚物；各原料的摩爾比為 聚酯多元醇:IPDI : DMPA : DEG :羥基丙烯酸酯=0.75 : 2.2-2.7 : 0.5-0.8 : 0.4 :1.4-1.8，催化劑DBT及阻聚劑對苯二酚分別為體系總質(zhì)量的0.5%及0.2%; 羥基丙烯酸酯為丙烯酸羥乙酯HEA、甲基丙烯酸羥乙酯HMEA、丙烯酸羥丙酯 HPA、甲基丙烯酸羥丙酯HMPA中的一種或幾種。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透明隔熱的水性紫外光固化涂料的制備方法， 其特征在于所述水性UV預(yù)聚物或為其他未經(jīng)乳化的水性UV預(yù)聚物丙烯酸 酯類、環(huán)氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、或改性丙烯酸酯。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透明隔熱的水性紫外光固化涂料的制備方法， 其特征在于所述光引發(fā)劑為Darocur1173，稀釋劑為去離子水，消泡劑為水性 涂料消泡劑，選用THIX278或THIX318，流平劑為水性涂料用有機硅氧烷型流 平劑EFKA3580或EFKA3030。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種透明隔熱的水性紫外光固化涂料的制備方法，其特征在于所述水性UV涂料采用噴涂或刮涂的方式，紅外加熱流平、 烘干，再用紫外光輻照固化成膜。
全文摘要
一種透明隔熱的水性紫外光固化涂料的制備方法，屬于環(huán)保節(jié)能涂料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的涂料由水性UV預(yù)聚物乳化復(fù)合改性隔熱納米漿料、光引發(fā)劑和涂料助劑等組成，將改性隔熱納米漿料對水性UV預(yù)聚物乳化復(fù)合，明顯改善了涂料的分散性和穩(wěn)定性；其中隔熱納米粉體是由錫、銻、鋅、銅和鋁組成的氧化物，使涂料具有高透明性、隔熱性和低輻射性，該涂料以水為溶劑，完全符合環(huán)保要求；采用噴涂或刮涂的方式，利用紫外光照射固化成膜，可實現(xiàn)自動化流水線涂裝，施工方便，且涂膜具有耐候性好、硬度高、附著力強等特點。
文檔編號C09D4/02GK101423677SQ20081024396
公開日2009年5月6日 申請日期2008年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者倪才華, 姚伯龍, 杜鄭帥, 鈺 焦, 侃 羅 申請人:江南大學(xué)