專利名稱：新型納米透明隔熱涂料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種隔熱涂料的制備方法，特別涉及一種采用納米材料改性的透明隔熱涂料的制備方法。
背景技術(shù)：
對建筑物來說，窗戶成為熱量進(jìn)出的通道，陽光的熱輻射透過窗戶對室內(nèi)加熱，必將增加空調(diào)的熱負(fù)荷。為了節(jié)約能源，人們采取了各種措施來解決玻璃的隔熱問題。目前，主要采用金屬及其氧化物鍍膜或熱反射貼膜用于玻璃的隔熱。但是，這些產(chǎn)品通常都是采用物理方法如磁控濺射法、真空蒸鍍法、溶膠-凝膠法等將具有反射或隔熱效果的金屬或非金屬材料(如Ag、Au、Sn02、Zn0、Ti02、AT0、IT0等)直接鍍于玻璃或聚合物薄膜表面制成，工藝條件難以控制，設(shè)備投資大，成本高，且還伴隨產(chǎn)生“光污染”，難以做到大面積推廣應(yīng)用。基于材料科學(xué)和納米技術(shù)的快速發(fā)展，低成本的透明隔熱納米涂料將有望取代這種高成本的鍍膜材料。 透明隔熱納米涂料是指一種對太陽光具有良好的光譜選擇性且至少有一相尺寸在I IOOnm之間的涂料，即該涂料對可見光具有好的通透性，對近紅外或紫外光具有好的反射、阻隔或吸收作用。將該涂料施于建筑物的窗戶，既不會影響室內(nèi)的采光，而且可以適當(dāng)降低空調(diào)負(fù)荷，達(dá)到節(jié)能的目的，這對緩解能源危急和維持社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。目前，有關(guān)透明隔熱納米涂料的研究主要集中在美、日、韓等國家，且大多以專利形式公布，研究的重點(diǎn)主要還是集中在無機(jī)功能材料的選擇方面如ITO (氧化銦錫)、ATO(鋪氧化錫)及氧化錫等。Nanophase Technologies Corporation將半導(dǎo)體納米材料(ΙΤ0、ΑΤΟ,ZnO,A l203、Ti02)首先制成穩(wěn)定分散的水性或溶劑型漿料，然后再將其應(yīng)用于涂料中，制得具有隔熱、耐磨、紫外屏蔽和隔絕紅外線等多功能性納米涂料，并在多個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。在制備納米透明耐磨涂料時，先將納米A I2O3在水中分散制成35%的濕漿，高速攪拌分散后，再用超聲波分散，隨后離心分離取上清液，加入表面處理液3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTS)、正硅酸乙酯(TE0S)、二苯基二甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、無水乙醇、稀鹽酸，高速分散制得穩(wěn)定的納米A I2O3漿料，然后與水性三聚氰胺甲醛樹脂混合制成納米透明耐磨涂料。國內(nèi)，有關(guān)納米透明隔熱涂料的研究起步較晚，目前主要集中在一些科研院所。南京工業(yè)大學(xué)趙石林等研究了含納米Ti02、ΑΤΟ、ITO的透明隔熱涂料，并取得了一定的成績。有關(guān)納米隔熱涂料的研究，目前國內(nèi)僅限于實驗室研究，末見有工業(yè)化的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種具有較高的透明性和顯著的隔熱效果，同時各項常規(guī)性能優(yōu)良，生產(chǎn)工藝簡單，應(yīng)用廣泛的新型納米透明隔熱涂料的制備方法。
為了實現(xiàn)以上發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種新型納米透明隔熱涂料的制備方法，包括以下步驟
(1)按以下質(zhì)量份數(shù)準(zhǔn)備原料水性丙烯酸樹脂100份；納米二氧化硅氣凝膠20 30份；碳納米管10 20份；溶劑30 40份；助劑I 5份，其中助劑為消泡劑、流平劑、增稠劑、固化劑、潤濕劑和分散劑；
(2)將將碳納米管加入體積比31的濃硫酸和濃硝酸的混合液中，超聲處理30min，用去離子水至中性，80°C烘箱中干燥24h ；
(3)將分散劑、潤濕劑和去離子水告訴分散混合均勻，加入納米二氧化硅氣凝膠，低速分散均勻，調(diào)節(jié)pH值在8. 5 9. 5,超聲處理Ih,在研磨機(jī)上高速研磨2h,得到納米二氧化娃氣凝膠衆(zhòng)料；
(4)將水性丙烯酸樹脂、納米二氧化硅氣凝膠漿料、處理過的碳納米管、消泡劑、流平齊U、增稠劑、固化劑和溶劑在分散機(jī)下混合均勻，即得隔熱涂料。所述納米二氧化娃氣凝膠平均粒徑在lOOnm。所述碳納米管為多壁碳 納米管,外徑范圍為10 20nm,長度為5 50Mm,采用強(qiáng)
酸氧化處理。所述溶劑為二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚的混合溶劑。二氧化硅氣凝膠是一種具有無規(guī)則三維網(wǎng)絡(luò)狀骨架結(jié)構(gòu)的多孔介質(zhì)非晶態(tài)材料，它是目前世界上密度最低和熱導(dǎo)率最小的固體材料，密度可低至O. 002 g /cm3，室溫真空熱導(dǎo)率可達(dá)到O. 001 ff/( m-K)，同時又具有高比表面積、大孔容、低聲阻抗等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于高溫隔熱材料。利用SiO2氣凝膠具有獨(dú)特納米結(jié)構(gòu)和對太陽光譜的選擇特性，以SiO2氣凝膠為主要填料，利用合適的穩(wěn)定劑將其分散均勻制成漿料，選用水性丙烯酸樹脂為成膜物，將二者與其他助劑混合制得水性透明隔熱涂料，應(yīng)用于建筑物的玻璃表面，在不改變玻璃透光性的前提下，有效屏蔽紅外熱輻射和阻隔紫外線。碳納米管具有優(yōu)異的力學(xué)、光學(xué)、電學(xué)和儲氫等性能，具有廣闊的應(yīng)用前景。碳納米管與高分子復(fù)合后，力學(xué)性能和電學(xué)性能都得到提高，可以作為高強(qiáng)度材料和防靜電材料等；碳納米管通過物理和化學(xué)方法修飾，可產(chǎn)生優(yōu)異的物理、化學(xué)和生物性能。碳納米管技能導(dǎo)熱又能起到隔熱作用，從而成為制造隔熱保護(hù)膜的優(yōu)質(zhì)材料。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)以水性丙烯酸樹脂為成膜物，加入碳納米管制備的納米透明隔熱涂料，不僅制備工藝簡單易于操作，且制得的透明隔熱涂料透明性能優(yōu)異，隔熱性能優(yōu)異，且其他各項常規(guī)性能優(yōu)異，可廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。實施例一
按以下質(zhì)量份數(shù)準(zhǔn)備原料水性丙烯酸樹脂100份；納米二氧化硅氣凝膠20份；碳納米管10份；二丙二醇甲醚份20 ;二丙二醇丁醚10份；消泡劑O. 5份；流平劑O. 5份；增稠劑O. 5份；固化劑I份；潤濕劑2份；分散劑O. 5份。實施例二
按以下質(zhì)量份數(shù)準(zhǔn)備原料水性丙烯酸樹脂100份；納米二氧化硅氣凝膠30份；碳納米管20份；二丙二醇甲醚份15 ;二丙二醇丁醚25份；消泡劑I份；流平劑O.1份；增稠劑I份；固化劑O. 2份；潤濕劑O. 3份；分散劑I份。實施例三
按以下質(zhì)量份數(shù)準(zhǔn)備原料水性丙烯酸樹脂100份；納米二氧化硅氣凝膠25份；碳納米管12份；二丙二醇甲醚份10 ;二丙二醇丁醚20份；消泡劑O. 5份；流平劑O. 3份；增稠劑O. 2份；固化劑O. 5份；潤濕劑I份；分散劑O.1份。實施例四
按以下質(zhì)量份數(shù)準(zhǔn)備原料水性丙烯酸樹脂100份；納米二氧化硅氣凝膠28份；碳納米管15份；二丙二醇甲醚份5 ;二丙二醇丁醚30份；消泡劑I份；流平劑O. 2份；增稠劑O. 5份；固化劑I份；潤濕劑O. 2份；分散劑I份。將將碳納米管加入體積比3 :1的濃硫酸和濃硝酸的混合液中，超聲處理30min，用去離子水至中性，80°C烘箱中干燥24h ；
將分散劑、潤濕劑和去離子水告訴分散混合均勻，加入納米二氧化硅氣凝膠，低速分散均勻，調(diào)節(jié)pH值在8. 5 9. 5,超聲處理Ih,在研磨機(jī)上高速研磨2h,得到納米二氧化娃氣凝膠漿料；
將水性丙烯酸樹脂、納米二氧化硅氣凝膠漿料、處理過的碳納米管、消泡劑、流平劑、增稠劑、固化劑和溶劑在分散機(jī)下混合均勻，即得隔熱涂料。

通過涂膜的光譜測定，涂抹在400 760nm的可見光區(qū)域通過率很高，最高達(dá)到81% ;在760 2500nm的近紅外區(qū)透過率很低。最高18% ;在小于400的紫外光區(qū)，涂膜的吸收率很高，達(dá)到89%。說明納米透明隔熱涂料對太陽光具有選擇性，可吸收紫外光，透過可見光，阻隔紅外光的優(yōu)異性能。涂膜的隔熱性能測試顯示，涂了納米偷米隔熱涂料的玻璃，在碘鎢燈照射30min，兩側(cè)的溫度相差18°C，高于未涂膜的玻璃兩側(cè)溫度差，說明納米透明隔熱涂料隔熱性能優(yōu)
巳升。其他常規(guī)性能測試結(jié)果顯示納米透明隔熱涂料性能未降低。可見以水性丙烯酸樹脂為成膜物，加入碳納米管制備的納米透明隔熱涂料，不僅制備工藝簡單易于操作，且制得的透明隔熱涂料透明性能優(yōu)異，隔熱性能優(yōu)異，且其他各項常規(guī)性能優(yōu)異，可廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域。除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種新型納米透明隔熱涂料的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)按以下質(zhì)量份數(shù)準(zhǔn)備原料水性丙烯酸樹脂100份；納米二氧化硅氣凝膠20 30份；碳納米管10 20份；溶劑30 40份；助劑I 5份，其中助劑為消泡劑、流平劑、增稠劑、固化劑、潤濕劑和分散劑； (2)將將碳納米管加入體積比31的濃硫酸和濃硝酸的混合液中，超聲處理30min，用去離子水至中性，80°C烘箱中干燥24h ； (3)將分散劑、潤濕劑和去離子水告訴分散混合均勻，加入納米二氧化硅氣凝膠，低速分散均勻，調(diào)節(jié)pH值在8. 5 9. 5,超聲處理Ih,在研磨機(jī)上高速研磨2h,得到納米二氧化娃氣凝膠衆(zhòng)料； 將水性丙烯酸樹脂、納米二氧化硅氣凝膠漿料、處理過的碳納米管、消泡劑、流平劑、增稠劑、固化劑和溶劑在分散機(jī)下混合均勻，即得隔熱涂料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型納米透明隔熱涂料的制備方法，其特征在于所述納米二氧化硅氣凝膠平均粒徑在l00nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型納米透明隔熱涂料的制備方法，其特征在于所述碳納米管為多壁碳納米管，外徑范圍為10 20nm，長度為5 50μm，采用強(qiáng)酸氧化處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型納米透明隔熱涂料的制備方法，其特征在于所述溶劑為二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚的混合溶劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型納米透明隔熱涂料的制備方法，以水性丙烯酸樹脂為成膜物，加入碳納米管制備的納米透明隔熱涂料，不僅制備工藝簡單易于操作，且制得的透明隔熱涂料透明性能優(yōu)異，隔熱性能優(yōu)異，且其他各項常規(guī)性能優(yōu)異，可廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域。
文檔編號C09D133/00GK103059670SQ20121048013
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者高凡 申請人:高凡