專利名稱：陽光控制低輻射涂層溶液及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水性溶液體系的組成及用此溶液制備陽光控制低輻射涂層的方法，構(gòu)成此涂層的溶液體系至少包含一種摻雜金屬氧化物的納米粒子和高分子成膜成份。
背景技術(shù)：
陽光控制涂層或玻璃是指對太陽光的透過具有一定控制作用的涂層或玻璃。低輻射涂層或玻璃是指對遠紅外具有較高反射比的涂層或玻璃，在這里也包括對熱輻射有阻隔作用的涂層和玻璃。
投射到地球表面上太陽光能量的98％其波長在0.3～2.5μm的范圍內(nèi)，按其波長可分為三部分，即紫外光、可見光和紅外光。紫外光(占其中3％)是不可見光，其波長小于380nm；可見光(占其中45％)其波長為380～780nm；紅外光(占其中49％)也是不可見的，波長高于780nm。而普通玻璃的透過率最高的區(qū)域恰巧也在0.3～2.5μm范圍，它對太陽光的透過是沒有選擇的。陽光控制玻璃和低輻射玻璃是建筑和汽車、輪船廣泛采用的用于保溫節(jié)能的玻璃。
目前用于制備陽光控制或低輻射涂層和玻璃的方法大都為磁控濺射、PVD、CVD鍍膜方法以及熱噴霧方法。例如中國專利公開號1078219A公開了一種在玻璃基底上通過濺射鍍膜而形成的多層體系低輻射率玻璃及其制造方法，其中至少含有一個銀層。
中國專利公開號1363530A公開了一種吸收式低輻射膜玻璃，用真空濺射方法生產(chǎn)的在玻璃基板上先鍍制了一層有一定吸收能力的金屬或金屬氮化物膜層，并以多層膜復(fù)合形成這種玻璃。
中國專利公開號1425620A公開了一種浮法在線生產(chǎn)低輻射膜玻璃的方法、該方法利用化學(xué)汽相沉積法，在熱的玻璃表面沉積氧化硅、氧化硼摻碳的屏蔽層和氧化錫、氧化銻摻氟、磷的低輻射層的復(fù)合膜層。
中國專利公開號1350990A公開了一種陽光控制的帶涂層玻璃，包括含摻雜劑(如銻)的氧化錫太陽能吸收層和含氟和/或磷摻雜劑的并能反射中外紅光的氧化錫低熱輻射率控制層，但是需通過熱噴霧、PVD、CVD的方法才能實現(xiàn)。
濺射和CVD、PVD鍍膜的方法需要在專門的設(shè)備和在高真空的條件下或一定的惰性氣體氛圍中進行，其設(shè)備價格昂貴，一次性投入大，成本高，對于基材和基材的形狀、尺寸都有一定的限制。其中含有銀層的鍍膜薄膜，在鍍膜后24小時之內(nèi)必須進行真空封裝，否則銀層會被破壞而失去低輻射性能。
熱噴霧的方法雖然較濺射或真空鍍膜的方法成本有所下降，但需要玻璃溫度在攝氏500度以上的高溫下才能實現(xiàn)。
美國專利6107360公開了一種需紫外光固化的含陽光吸收劑(脫水銻酸鋅，zinc antimonate anhydride)的樹酯復(fù)合遮陽涂層。以溶液涂敷的方法制備陽光控制低輻射涂層是一個相對易操作、成本低的方法，但其溶液的分散介質(zhì)為有機溶劑，在其實施例中全部采用的是毒性很大且致癌的甲苯，并需要紫外光固化，只適用于一定的有機薄膜基材，并未提及可直接涂敷于玻璃，從而限制了這種方法的應(yīng)用。
上述文獻或文獻的組合未提及以無毒害的溶液，特別是以水、及無毒害的醇類及其衍生物為分散介質(zhì)的溶液，以涂敷方法制備陽光控制或低輻射涂層和玻璃；也未提及不需光固化，并含有硅烷偶聯(lián)劑的、可直接適用于玻璃和有機基材的溶液體系，上述文獻也未提及溶液制備涂層對陽光中紫外光的控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種水性溶液體系的陽光控制低輻射涂層溶液，該體系的分散介質(zhì)為水和對環(huán)境無毒害的醇類、酯類及其衍生物或它們的混合溶液，分散介質(zhì)不含苯、甲苯及毒害大的揮發(fā)成分；以克服現(xiàn)有溶液組成中含有致癌、有毒恢復(fù)性分散介質(zhì)的缺點；克服現(xiàn)有溶液只適用于有機基材的缺點。
本發(fā)明的再一目的是提供工藝簡單的制備陽光控制低輻射涂層溶液的方法。
本發(fā)明的另一目的是提供陽光控制低輻射涂層溶液的用途，溶液可直接涂敷于玻璃表面或有機材料表面，不受基材的形狀和尺寸限制，具有良好的耐磨性。
本發(fā)明的還一目的是提供陽光控制低輻射涂層溶液制備陽光控制低輻射涂層的方法，以克服濺射和CVD、PVD鍍膜的方法需要在專門的設(shè)備和在高真空的條件下或一定的惰性氣體氛圍中進行，一次性投入大，成本高，對于基材和基材的形狀、尺寸限制的缺點；克服熱噴霧方法需要500攝氏度以上高溫條件的缺點。
本發(fā)明的陽光控制低輻射涂層溶液體系中至少包含一種摻雜金屬氧化物的納米粒子，以及高分子成膜成份，其中，摻雜金屬氧化物的納米粒子在溶液中的含量為3～30wt％；高分子成膜成份在溶液中的含量為20～60wt％；分散介質(zhì)的主要成份為水、水和醇類或醇類衍生物的混合物(水與醇類或醇類衍生物的體積比大于0.6)、水和醇類或醇類衍生物以及酯類或酯類衍生物的混合物(酯類或酯類衍生物的總量不高于總分散介質(zhì)體積的20％)或水和其它有機溶劑的混合物；所述的摻雜金屬氧化物納米粒子的平均尺寸小于500nm，優(yōu)選平均尺寸小于100nm的微粒。
摻雜金屬氧化物納米粒子，其主要金屬氧化物為氧化錫、氧化鋅、氧化銦、氧化鈦、氧化鎘或類似的摻雜后具有吸收和反射紅外線的氧化物。
摻雜氧化錫中摻雜成份至少含有一種以下成份，包括銻、氟、磷、砷、鈦、鈷、鋅、鎘、鎢、錳、鈰、碲、鐵、銀或鉑。摻雜金屬與氧化錫中錫的摩爾比為0.1～20∶100。
摻雜氧化鋅中摻雜成份至少含有一種以下成份，包括鋁、銻、鉍、錫、鈦、銦、銅、鐵、鎘、鎢、鋰、錳、鎂、鎵、鈰或銀。摻雜金屬與氧化鋅中鋅的摩爾比為0.1～20∶100。
摻雜氧化銦中摻雜成份至少含有一種以下成份，包括錫、鎵、銻、鈦、鎘、鎢、銅、鐵或鋯。摻雜金屬與氧化銦中銦的摩爾比為0.1～20∶100。
摻雜氧化鈦中摻雜成份至少含有一種以下成份，包括鈮、錫、鋅或鑭。摻雜金屬與氧化鈦中鈦的摩爾比為0.1～20∶100。
摻雜氧化鎘中摻雜成份至少含有一種以下成份，包括錫、鑭、鉍、氟、鎢或銅。摻雜金屬與氧化鎘中鎘的摩爾比為0.1～20∶100。
所述的分散介質(zhì)中醇類或醇類衍生物包括乙醇、甲乙醚、乙醚、乙二醇、異丙醇、正丙醇、丙二醇、丙二醇單甲醚、丙二醇二甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇甲乙醚、正丁醇、丁二醇或戊二醇。
所述的分散介質(zhì)中酯類或酯類衍生物包括甲酸甲酯、乙酸乙酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙二酸二甲酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙二酸甲乙酯或丙二酸二乙酯。
所述的分散介質(zhì)中其它有機溶劑包括醋酸、乳酸、環(huán)氧六環(huán)、丙酮或環(huán)己酮，用量為分散介質(zhì)重量的0～30％。
所述的高分子成膜成份在制備溶液時，使用的是它們的中性或呈堿性的水溶液或水乳液，例如中性或堿性的水溶性環(huán)氧酯、水溶性醇酸樹酯、水溶性丙稀酸酯樹酯、水溶性丁二酸樹酯、丙烯酸酯乳液、苯-丙乳液、有機硅改性丙烯酸乳液、聚氨酯乳液、丙稀酸酯-聚氨酯共聚乳液、有機硅改性的聚氨酯乳液、環(huán)氧乳液、環(huán)氧改性的聚氨酯乳液、聚酯乳液、有機硅改性的環(huán)氧乳液、有機硅聚合物水溶液、有機硅聚合物乳液中的一種或兩種。
所述的有機硅聚合物至少含有以下重復(fù)鏈節(jié)中的一種 或 其中m和n為1～800的整數(shù)，p為0～800的整數(shù)。
R，R’為甲基、甲氧基、乙基、乙氧基、乙烯基、3-縮水甘油醚氧基丙基、3-巰丙基、3-氨丙基、3-(2-氨乙基)-氨丙基、3-(2-羥乙基氨乙基)-氨丙基、N，N-二乙基-3-氨丙基、N-甲基-3-氨丙基、苯基、丙烯酰氧基丙基或甲基丙烯酰氧基丙基。
本發(fā)明的溶液中的有機高分子成份中的有機硅聚合物可以通過硅烷偶聯(lián)劑的反應(yīng)而得到。
所述的溶液中可進一步含有機硅偶聯(lián)劑或其水解液，作為成膜成份并賦予涂層優(yōu)良的附著力和耐磨性，加入量為有機硅偶聯(lián)劑在涂層溶液中的含量為3～60wt％。
所述的有機硅偶聯(lián)劑包括正硅烷乙酯、甲基三乙酰氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N，N-二乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷、3-(2-羥乙基氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3-巰丙基三甲氧基硅烷、3-巰基丙基甲基二甲氧基硅烷、丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷或上述類型的硅烷中甲氧基被乙氧基硅烷代替的硅烷。
本發(fā)明的溶液中還可進一步含有一至兩種紫外光吸收劑，加入量為紫外光吸收劑在涂層溶液中的含量為0～10％。此紫外光吸收劑為納米金屬氧化物包括氧化鈦、氧化硅、氧化錫、氧化鋅、氧化鐵、氧化鎘、氧化鎢、氧化錳、氧化鋯或氧化鋁。尺寸為100nm以下，優(yōu)選尺寸小于50nm的微粒；此紫外光吸收劑也可為有機紫外光吸收劑，包括苯并三唑、2-(2’-羥基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2’羥基-5’-甲基苯基)苯并三唑、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、N-(乙-苯基甲醚、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2，4-二羥基二苯酮、2-羥基-4-甲氧基氧基羰基苯基)-N’-甲基-N’-苯基甲醚、N-(乙氧基羰基苯基)-N’-乙基-N’-5-磺酸二苯酮、2-(2’-羥基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑或類似的化合物。
本發(fā)明的陽光控制低輻射涂層溶液的制備方法包括以下步驟(1).制備納米摻雜氧化物微粒及其水性分散介質(zhì)體系。所述的納米摻雜氧化物微?？上韧ㄟ^液相法，包括共沉淀法、水熱法、膠體法、噴霧熱解法、包裹沉淀法、醇-水鹽溶液加熱法制備得到粗產(chǎn)品，再通過加入適當?shù)姆稚?，通過球磨、超聲和高速剪切的方法得到的平均尺寸在500nm以下的微粒，優(yōu)選尺寸在100nm以下的微粒；以水、水和醇類或醇類衍生物的混合物(水與醇類或醇類衍生物的體積比大于0.6)、水和醇類或醇類衍生物以及酯類或酯類衍生物的混合物(水和酯類或酯類衍生物的總量不高于總分散介質(zhì)體積的20％，)或水和其它有機溶劑的混合物為分散介質(zhì)體系；將摻雜金屬氧化物的納米粒子分散在分散介質(zhì)體系中，摻雜金屬氧化物的納米粒子在分散介質(zhì)中的含量為3～30wt％。
所述的分散劑選自三乙醇胺、三乙胺、二乙醇胺、二乙胺、乙醇胺、二異丙醇胺、酒石酸、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、吐溫80、tritonX-100、聚乙二醇中的一種或兩種。
(2).在攪拌下將高分子成膜成份加入到步驟(1)的納米摻雜氧化物微粒及其水性分散介質(zhì)體系中，充分攪拌；高分子成膜成份在溶液中的含量為20～60wt％；在步驟(1)的溶液中進一步加入硅烷偶聯(lián)劑或其水解液，加入量為有機硅偶聯(lián)劑或其水解液在溶液中的含量為3～60wt％。典型的硅烷偶聯(lián)劑水解液可通過以下方法制備得到以水和乙醇的混合液為溶劑，其中水乙醇的體積比為1∶1，加入硅烷偶聯(lián)劑和硝酸或鹽酸，硅烷偶聯(lián)劑在溶劑中的含量為25～60wt％，硝酸或鹽酸的含量為1wt％，攪拌。
(3).將紫外光吸收劑加入到步驟(2)的溶液中，紫外光吸收劑在溶液中的含量為0～10wt％，充分攪拌，得到陽光控制低輻射涂層溶液。
還可將紫外吸收劑單獨制成溶液或漿體涂膜，與陽光控制低輻射涂層復(fù)合。
(4)加入流平劑和/或其它助劑作為提高涂層的均勻性和質(zhì)量。
所述的流平劑選自陰離子表面活性劑、非離子型表面活性劑。例如脂肪酸環(huán)氧乙烷的加成物、芳香酸環(huán)氧乙烷的加成物聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇中的一種或兩種，其用量為溶液總重量的0.1～10％。
所述的助劑選自甲基纖維素(MA)、羥甲基纖維素、硅油中的一種或兩種，其用量為溶液總重量的0.1～5％。
本發(fā)明的陽光控制低輻射涂層溶液涂敷于玻璃表面或有機材料表面，這些有機材料包括PMMA板材，PET薄膜、PE薄膜、CR-39鏡片、PC鏡片。不受基材的形狀和尺寸限制，具有良好的耐磨性，對熱輻射具有良好的阻隔，可阻隔陽光紅外輻射的30％以上。該涂層的制備為常壓下成膜，處理溫度不超過150攝氏度；如有必要，此涂層可復(fù)合其它薄膜以得到更佳陽光控制和低輻射的效果。當溶液直接制備于玻璃上可形成陽光控制低輻射玻璃；當視窗為有機材料時也可直接涂敷此溶液，形成防紫外和陽光控制低輻射的涂層；當溶液涂敷于有機薄膜，此帶有涂層的薄膜可進一步制作為貼膜，用于各種材料。本發(fā)明涂層的厚度為0.5～50微米，優(yōu)選1.5～10微米。
本發(fā)明的溶液可用毛刷或織物棒涂敷，也可用勻膠、浸膠、噴涂或滾涂的方法涂于玻璃或有機材料表面成膜。
本發(fā)明的涂層可用一種溶液涂于玻璃或有機材料表面成膜實現(xiàn)陽光控制低輻射，也可用2～3種不同原料配制成的溶液涂于玻璃或有機材料表面成膜，制備2～3層復(fù)合膜以得到更佳陽光控制和低輻射的效果。
本發(fā)明的溶液涂覆于玻璃上，帶有此涂層的玻璃為可見光透明，并可通過選擇納米微粒的尺寸和涂層厚度及涂層組合調(diào)節(jié)可見光透過率；可遮蔽陽光中的紫外光，可防止陽光中40％以上紅外光直接照射，對遠紅外光線也有反射和控制作用。本發(fā)明克服了各種濺射方法、真空鍍膜方法的制備陽光控制低輻射薄膜的一次性投入高，成本高，對基材材料、尺寸和形狀的限制，具有方便可行，成本低，可大面積涂敷，并不受基材形狀的限制的優(yōu)點。本發(fā)明也克服了其它涂敷溶液中含有可致癌和毒害溶劑的缺點，以水和其他無毒害物質(zhì)為分散劑，溶液的使用安全環(huán)保。
涂層的光譜圖、表1中的光譜數(shù)據(jù)是根據(jù)GB/T 2680-94，GB/T18915.1-18915.29，通過UV-4100HITACHI SPECTROPHOTMETER測量得到。鉛筆硬度按GB 6739的規(guī)定進行測定，附著力通過GB/T 9286-1998色漆和清漆漆膜的劃格試驗測試，“OK”為0-4級，“X”為小于4級。
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做詳細的說明。


圖1.空白樣品和本發(fā)明實施例5樣品0～2700nm透射率光譜圖。
圖2.本發(fā)明實施例7和10樣品0～2700nm透射率光譜圖。
具體實施例方式
實施例1在攪拌下，將有機硅改性丙烯酸乳液80克加入盛有100克AZO的水漿(含AZO 30wt％，分散劑為水∶異丙醇的體積比為2∶1，AZO納米粒子的平均粒度為20nm)中，紫外吸收劑UV-5316克，F(xiàn)C-432g，PVA(M平均分子量20000)2克，混合均勻，得到陽光控制低輻射涂層溶液。
用棉紗棒將溶液涂敷于干凈的玻璃表面，室溫下放置10分鐘，然后在150攝氏度處理20分鐘，用于陽光控制低輻射玻璃。用滾涂的方法將溶液涂于PET薄膜上，80攝氏度干燥1小時，通過壓敏膠貼于汽車和輪船視窗，作為防紫外和陽光控制低輻射貼膜。
實施例2溶液A2的配制在裝有攪拌裝置的容器內(nèi)，加入3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷100克，異丙醇50克，在攪伴下滴加50克水和10克10wt％鹽酸酸的混合溶液，攪拌1小時，加入2克2-乙基-4甲基咪唑，充分攪拌。得到硅烷偶聯(lián)劑水解液-溶液A2待用。
溶液B2的配制將溶液A230克加入盛有50克ATO的水漿(含ATO 20wt％，分散劑為水∶異丙醇體積比為2∶1，ATO納米粒子的平均粒度為20nm)中，然后加入聚氨酯乳液Baybond PU 400S 50克，紫外吸收劑UVB-45克，TritonX-1005克，混合均勻。得到陽光控制低輻射涂層溶液B2。
用棉紗棒將溶液B2分別涂敷于干凈的玻璃表面和PMMA表面，然后在80攝氏度處理1小時。帶有此涂層的玻璃和PMMA材料可用于制作防止紫外和控制紅外輻射的陽光房建筑材料。將此溶液用勻膠機于1000rpm涂于CR-39鏡片表面，增加鏡片的低輻射性能。
實施例3配制溶液A3在裝有攪拌裝置的容器內(nèi)，加入正硅酸乙酯30克，乙烯基三甲氧基硅烷50克，乙醇50克，在攪伴下滴加50克水和10克10wt％硝酸的混合溶液，滴完后，加入0.5克FC-129(3M產(chǎn)品)，繼續(xù)攪拌1小時，得到硅烷偶聯(lián)劑水解液-溶液A3待用。
配制溶液B3納米TiO2水乳液(含TiO230wt％，平均粒徑為20納米，中科納米技術(shù)工程中心有限公司)50克，加入到25克溶液A1中和10分丙二醇，充分攪拌，得到紫外吸收劑漿液-溶液B3。
配制溶液C3在反應(yīng)器中依次加入ITO水漿(含ITO 25wt％，分散劑為水∶乙醇體積比為1∶1，ITO納米粒子的平均粒度為40nm)50克，丙烯酸酯乳液80克，吐溫802克，溶液A315克，充分攪拌，得到陽光控制低輻射涂層溶液C3。
用排刷將溶液C3涂敷于預(yù)先清洗干燥的玻璃片上，室溫下放置3小時。然后用勻膠機涂敷溶液B3在其上，勻膠速度為500rpm，室溫下干燥10分鐘，用勻膠機將溶液A3，以1000rpm勻膠，帶涂層的玻璃在室溫下放置24小時后，進行各種測試。A3溶液的涂敷起減反射的效果，測試結(jié)果見表1。
用噴涂的方法涂于PET薄膜上，50℃干燥2小時，裁成鏡片形狀，通過壓敏膠貼于鏡片，可制作防紫外輻射和陽光控制低輻射鏡片，并有防目眩的作用。
實施例4在有攪拌裝置的容器中依次加入以下物質(zhì)ATO水漿(含ATO 10wt％，分散劑為水∶異丙醇體積比為2∶1，ATO納米粒子的平均粒度為80nm)40克；實施例3中溶液A3 50克；Span80 2克；丙二醇二甲醚5克；充分攪拌，得到陽光控制低輻射涂層溶液，用滾涂的方法涂敷于玻璃基片上和PET薄膜上，此薄膜可貼敷于玻璃表面，作為陽光控制低輻射玻璃；此薄膜也可貼敷于顯示器表面，作為防護膜。
實施例5在反應(yīng)器中依次加入ATO水漿(含ATO 10wt％，分散劑為水∶乙醇體積比為1∶1，ATO納米粒子的平均粒度為100nm)50克，丙烯酸酯乳液90克，吐溫802克，紫外吸收劑苯并三唑10克，繼續(xù)攪拌1小時，得到陽光控制低輻射涂層溶液。以浸膠的方法涂于PMMA和玻璃基片上，80攝氏度2小時處理后測試。
實施例6
在有攪拌裝置的容器中依次加入以下物質(zhì)，并在30攝氏度攪拌過夜ATO水漿(含ATO 30wt％，分散劑為水∶異丙醇體積比為2∶1，ATO納米粒子的平均粒度為80nm)70克；聚氨酯乳液50克；3-縮水甘油醚氧基丙基甲基二甲氧基硅烷 8克；3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷 2克；水 10克；Span80 2克；紫外吸收劑UV-5316克；丙二醇 5克；得到陽光控制低輻射涂層溶液，用滾涂的方法涂敷于玻璃基片和PET薄膜之上，室溫下放置24小時后，進行測試。此PET薄膜可作為汽車視窗貼膜，以增加低輻射效果。參見圖1。
實施例7配制溶液A7在裝有攪拌裝置的容器內(nèi)，加入正硅酸乙酯20克，3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷80克，乙醇50克，在攪伴下滴加50克水和10克10wt％硝酸的混合溶液，滴完后，加入1克FC-43(3M產(chǎn)品)和3克3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，繼續(xù)攪拌1小時，得到硅烷偶聯(lián)劑水解液-溶液A7待用。
配制溶液B7在反應(yīng)器中依次加入ATO水漿(含ATO 40wt％，分散劑為水∶乙醇體積比為1∶1，ATO納米粒子的平均粒度為10nm)50克，Baybond PU 239(Bayer公司產(chǎn)品)80克，吐溫802克，溶液A715克，充分攪拌，得到陽光控制低輻射涂層溶液。
用排刷將溶液B7涂敷于預(yù)先清洗干燥的玻璃片上，室溫下放置3小時，涂層40攝氏度處理3小時后，進行各種測試。參見圖2。
實施例8
在反應(yīng)器中依次加入ATO水漿(含ATO 25wt％，分散劑為水∶乙醇體積比為1∶1，ATO納米粒子的平均粒度為100nm)50克，溶液A780克，吐溫802克，充分攪拌，得到陽光控制低輻射涂層溶液。以浸膠的方法制備涂層于玻璃基片上，浸膠提升速度為1.5cm/s。50攝氏度處理30分鐘。
實施例9納米ZTO水漿(含ZTO 25wt％，分散劑為水∶乙醇體積比為1∶1，ZTO納米粒子的平均粒度為30nm)50克，溶液A7 80克，吐溫802克，充分攪拌，得到陽光控制低輻射涂層溶液。以浸膠的方法制備涂層于玻璃基片上，浸膠提升速度為1.5cm/s。50攝氏度處理30分鐘。
實施例10在反應(yīng)器中依次加入ATO水漿(含ATO 25wt％，分散劑為水∶乙醇體積比為1∶1，ATO納米粒子的平均粒度為30nm)50克，丙烯酸酯乳液50克，KC-5812克，溶液A7 50克，充分攪拌，得到陽光控制低輻射涂層溶液。用噴涂于PMMA基片上，室溫放置24小時后測試。參見圖10。
實施例11在有攪拌裝置的容器中依次加入以下物質(zhì)ATO水漿(含ATO 20wt％，分散劑為水∶異丙醇體積比為1∶2，AT0納米粒子的平均粒度為80nm) 50克；有機硅改性丙烯酸乳液 50g；Span80 2克；紫外吸收劑UV-531 10克；丙二醇 5克；攪拌得到陽光控制低輻射涂層溶液，用滾涂的方法涂敷于玻璃基片上，100攝氏度處理30分鐘。
表1.實施例測試結(jié)果

權(quán)利要求
1.一種陽光控制低輻射涂層溶液，其特征是所述的涂層溶液體系中至少包含一種摻雜金屬氧化物的納米粒子，以及高分子成膜成份和紫外光吸收劑，其中，摻雜金屬氧化物的納米粒子在溶液中的含量為3～30wt％，高分子成膜成份在溶液中的含量為20～60wt％，紫外光吸收劑在溶液中的含量為0～10％；分散介質(zhì)選自水；水和醇類或醇類衍生物的混合物，其中水與醇類或醇類衍生物的體積比大于0.6；水和醇類或醇類衍生物以及酯類或衍生物的混合物，其中酯類或酯類衍生物的總量不高于總分散介質(zhì)體積的20％；水和其它有機溶劑的混合物中的一種；所述的金屬氧化物為氧化錫、氧化鋅、氧化銦、氧化鈦或氧化鎘；所述的高分子成膜成份選自水溶性環(huán)氧酯、水溶性醇酸樹酯、水溶性丙稀酸酯樹酯、水溶性丁二酸樹酯、丙烯酸酯乳液、苯-丙乳液、有機硅改性丙烯酸乳液、聚氨酯乳液、丙稀酸酯-聚氨酯共聚乳液、有機硅改性的聚氨酯乳液、環(huán)氧乳液、環(huán)氧改性的聚氨酯乳液、聚酯乳液、有機硅改性的環(huán)氧乳液、有機硅聚合物水溶液、有機硅聚合物乳液中的一種或兩種；所述的分散介質(zhì)中醇類或醇類衍生物包括乙醇、甲乙醚、乙醚、乙二醇、異丙醇、正丙醇、丙二醇、丙二醇單甲醚、丙二醇二甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇甲乙醚、正丁醇、丁二醇或戊二醇；所述的分散介質(zhì)中酯類或酯類衍生物包括甲酸甲酯、乙酸乙酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙二酸二甲酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙二酸甲乙酯或丙二酸二乙酯；所述的分散介質(zhì)中其它有機溶劑包括醋酸、乳酸、環(huán)氧六環(huán)、丙酮或環(huán)己酮，用量為分散介質(zhì)重量的0～30％；所述的紫外光吸收劑選自氧化鈦、氧化硅、氧化錫、氧化鋅、氧化鐵、氧化鎘、氧化鎢、氧化錳、氧化鋯、氧化鋁、苯并三唑、2-(2’-羥基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2’羥基-5’-甲基苯基)苯并三唑、2-羥基-4-正辛氧基二苯甲酮、N-(乙氧基羰基苯基)-N’-甲基-N’-苯基甲醚、N-(乙氧基羰基苯基)-N’-乙基-N’-苯基甲醚、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2，4-二羥基二苯酮、2-羥基-4-甲氧基-5-磺酸二苯酮、2-(2’-羥基-3’-叔丁基-5’-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑中的一種或兩種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層溶液，其特征是所述的有機硅聚合物至少含有以下重復(fù)鏈節(jié)中的一種(RSiO1.5)n (1)、 (2)、 (3) (4)或 (5)其中m和n為1～800的整數(shù)，p為0～800的整數(shù)；R，R’為甲基、甲氧基、乙基、乙氧基、乙烯基、3-縮水甘油醚氧基丙基、3-巰丙基、3-氨丙基、3-(2-氨乙基)-氨丙基、3-(2-羥乙基氨乙基)-氨丙基、N，N-二乙基-3-氨丙基、N-甲基-3-氨丙基、苯基、丙烯酰氧基丙基或甲基丙烯酰氧基丙基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層溶液，其特征是所述的摻雜金屬氧化物的納米粒子的平均尺寸小于500nm；所述的摻雜金屬氧化錫中的摻雜成份選自銻、氟、磷、砷、鈦、鈷、鋅、鎘、鎢、錳、鈰、碲、鐵、銀或鉑中的一種或一種以上；摻雜金屬與氧化錫中錫的摩爾比為0.1～20∶100；所述的摻雜金屬氧化鋅中的摻雜成份選自鋁、銻、鉍、錫、鈦、銦、銅、鐵、鎘、鎢、鋰、錳、鎂、鎵、鈰或銀中的一種或一種以上；摻雜金屬與氧化鋅中鋅的摩爾比為0.1～20∶100；所述的摻雜金屬氧化銦中的摻雜成份選自錫、鎵、銻、鈦、鎘、鎢、銅、鐵或鋯中的一種或一種以上；摻雜金屬與氧化銦中銦的摩爾比為0.1～20∶100；所述的摻雜金屬的氧化鈦中的摻雜成份選自鈮、錫、鋅或鑭中的一種或一種以上，摻雜金屬與氧化鈦中鈦的摩爾比為0.1～20∶100；所述的摻雜金屬的氧化鎘中的摻雜成份選自錫、鑭、鉍、氟、鎢或銅中的一種或一種以上；摻雜金屬與氧化鎘中鎘的摩爾比為0.1～20∶100。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層溶液，其特征是所述的溶液中進一步含有機硅偶聯(lián)劑或其水解液，加入量為有機硅偶聯(lián)劑在涂層溶液中的含量為3～60wt％；所述的有機硅偶聯(lián)劑包括正硅烷乙酯、甲基三乙酰氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N，N-二乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷、3-(2-羥乙基氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3-巰丙基三甲氧基硅烷、3-巰基丙基甲基二甲氧基硅烷、丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷或上述類型的硅烷中甲氧基被乙氧基硅烷代替的硅烷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層溶液，其特征是所述的溶液中進一步含有流平劑和/或其它助劑；所述的流平劑選自脂肪酸環(huán)氧乙烷的加成物、芳香酸環(huán)氧乙烷的加成物聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇中的一種或兩種，其用量為溶液總重量的0.1～10％；所述的助劑選自甲基纖維素、羥甲基纖維素、硅油中的一種或兩種，其用量為溶液總重量的0.1～5％。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項所述的陽光控制低輻射涂層溶液的制備方法，其特征是所述的涂層溶液的制備方法包括以下步驟(1).將摻雜金屬氧化物的納米粒子分散在分散介質(zhì)體系中，摻雜金屬氧化物的納米粒子在分散介質(zhì)中的含量為3～30wt％；分散介質(zhì)選自水；水和醇類或醇類衍生物的混合物，其中水與醇類或醇類衍生物的體積比大于0.6；水和醇類或醇類衍生物以及酯類或衍生物的混合物，其中酯類或酯類衍生物的總量不高于總分散介質(zhì)體積的20％；水和其它有機溶劑的混合物中的一種；(2).在攪拌下將高分子成膜成份加入到步驟(1)的納米摻雜氧化物微粒及其水性分散介質(zhì)體系中，充分攪拌；高分子成膜成份在溶液中的含量為20～50wt％；(3).將紫外光吸收劑加入到步驟(2)的溶液中，紫外光吸收劑在溶液中的含量為0～10wt％，充分攪拌，得到陽光控制低輻射涂層溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征是所述的步驟(1)的溶液中進一步加入硅烷偶聯(lián)劑或其水解液，加入量為有機硅偶聯(lián)劑或其水解液在溶液中的含量為3～60wt％；所述的有機硅偶聯(lián)劑包括正硅烷乙酯、甲基三乙酰氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3-縮水甘油醚氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、二乙烯三胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-甲基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N，N-二乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷、3-(2-羥乙基氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基)-氨丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3-巰丙基三甲氧基硅烷、3-巰基丙基甲基二甲氧基硅烷、丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、四甲氧基硅烷或上述類型的硅烷中甲氧基被乙氧基硅烷代替的硅烷。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征是所述的陽光控制低輻射涂層溶液中進一步加入流平劑和/或其它助劑；所述的流平劑選自脂肪酸環(huán)氧乙烷的加成物、芳香酸環(huán)氧乙烷的加成物聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇中的一種或兩種，其用量為溶液總重量的0.1～10％；所述的助劑選自甲基纖維素、羥甲基纖維素、硅油中的一種或兩種，其用量為溶液總重量的0.1～5％。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1～6任一項所述的陽光控制低輻射涂層溶液的用途，其特征是將陽光控制低輻射涂層溶液涂于玻璃或有機材料表面成膜實現(xiàn)陽光控制，以提高它們對紫外和紅外線的阻隔作用和/或耐磨性。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用途，其特征是所述的在玻璃或有機材料表面由陽光控制低輻射涂層溶液形成的膜表面上，進一步涂覆紫外光吸收劑的溶液或漿體成膜，與陽光控制低輻射涂層復(fù)合實現(xiàn)陽光控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水性溶液體系的組成及用此溶液制備陽光控制低輻射涂層的方法，構(gòu)成此涂層的溶液體系至少包含一種摻雜金屬氧化物的納米粒子和高分子成膜成分。該溶液體系的分散介質(zhì)為水、水和醇類、水和醇類及酯類的混合溶液，分散介質(zhì)不含苯、甲苯及毒害大的揮發(fā)成分；該涂層的制備為常壓下成膜，處理溫度不超過150攝氏度；如有必要，此涂層可復(fù)合其它薄膜以得到更佳陽光控制和低輻射的效果。溶液可直接涂敷于玻璃表面和有機材料表面，不受基材的形狀和尺寸限制，具有良好的耐磨性。
文檔編號C09D163/00GK1696221SQ200410009078
公開日2005年11月16日 申請日期2004年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月11日
發(fā)明者曹新宇, 江雷 申請人:中科納米技術(shù)工程中心有限公司