本發(fā)明涉及薄膜涂料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種透明薄膜涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
無機(jī)納米粒子在涂料中可起到力學(xué)增強(qiáng)或者賦予涂料新功能的作用而受到廣泛關(guān)注。納米粒子的分散對于其功能的實現(xiàn)尤其重要，特別高透明性有機(jī)-無機(jī)納米復(fù)合涂層的制備。
二氧化釩在智能隔熱節(jié)能涂層方面有巨大的應(yīng)用前景，但是由于其制備方法與工藝的限制，以及二氧化釩金屬相和半導(dǎo)體相在短波范圍內(nèi)的強(qiáng)烈吸收，二氧化釩薄膜通常具有較低的光學(xué)透明，極大地限制了其實際應(yīng)用。因此，二氧化釩膜的增透也逐漸成為研究熱點之一。
由于無機(jī)納米粒子的獨特性質(zhì)，常常被用來作為增強(qiáng)相或者功能填料加入到有機(jī)涂料中，改善涂料傳統(tǒng)性能，賦予涂料特殊功能特性。目前，用于涂料的納米粒子主要有金屬氧化物(如TiCh、Si02、Sn02、ZnO等)、納米金屬粉末(如納米A1、Co、Ti、Cr、Nd、Mo等)以及納米金屬鹽(如CaCO〕、BaS04)等。要充分發(fā)揮雜化涂層中無機(jī)粒子的功能，需要粒子的均勻良好分散，特別是對復(fù)合涂層的透明性有較高要求的時候；
市售無機(jī)粉體由于其制造工藝的原因，常常出現(xiàn)粒子之間較強(qiáng)的團(tuán)聚，很難直接應(yīng)用于制備復(fù)合涂層。在有機(jī)涂料領(lǐng)域，常常綜合應(yīng)用各種物理和化學(xué)分散技術(shù)，對納米粉體進(jìn)行改性和分散，并與有機(jī)樹脂進(jìn)行復(fù)合制備納米復(fù)合涂膜。很難制備同時具備可見透明性和紅外阻隔強(qiáng)的復(fù)合膜；
二氧化釩具有熱致變色功能，通過摻雜降低相變溫度使其具備了實際應(yīng)用的潛力。盡管目前已報道了很多二氧化釩以及摻雜二氧化釩粉體和薄膜的制備方法，但是距離其實際應(yīng)用，仍有一段距離。首先，常用的制備工藝如磁控濺射、氣相沉積等設(shè)備昂貴、成本高，較難實現(xiàn)大面積涂飾;其次，傳統(tǒng)的制備方法由于其本身的局限性，制備的二氧化釩或者二氧化釩(W)薄膜的可見光區(qū)透明性較差，基本沒有實際應(yīng)用的可能。盡管在增透方面做了很多嘗試，如摻雜、涂覆增透膜，但是透明性的提高仍然比較有限;再次，目前己有的報道基本上集中在二氧化釩或二氧化釩(W)純膜的制備，而很少涉獵有機(jī)涂料路線來制備二氧化釩熱致變色涂層。第四，關(guān)于二氧化釩粉體或者薄膜(包括復(fù)合膜)的穩(wěn)定性的研究目前報道很少。因此，制備具有較高可見光區(qū)透明性的二氧化釩膜或者以二氧化釩為功能填料的復(fù)合涂膜，并考察其穩(wěn)定性，具有重要的實際意義；
另一方面，納米粒子的分散和穩(wěn)定技術(shù)巳較多地用于有機(jī)無機(jī)納米復(fù)合材料的制備，以達(dá)到其均勻的分散，充分實現(xiàn)其作為填充物的功能。通常的步驟是先通過物理化學(xué)分散技術(shù)制備無機(jī)粒子的納米分散液，然后在將分散液和有機(jī)樹脂復(fù)合。在有機(jī)涂料領(lǐng)域，第一步常利用球磨分散的方法(有分散劑存在條件下)對無機(jī)粉體粒子進(jìn)行解團(tuán)聚。在上述過程當(dāng)中，納米粒子和分散介質(zhì)之間的相容性以及納米粒子和有機(jī)樹脂之間的相容性可能會產(chǎn)生矛盾，如果接枝的有機(jī)分子和樹脂相容性不佳，在樹脂固化干燥的過程中，可能會出現(xiàn)納米粒子和有機(jī)相之間的相分離，導(dǎo)致納米復(fù)合涂層透明性的下降。因此，本發(fā)明的目的就是制備分散性較高的納米粒子，加入到有機(jī)涂料中，起到增強(qiáng)的效果。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種透明薄膜涂料及其制備方法。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
一種透明薄膜涂料，它是由下述重量份的原料組成的：
乙二醇苯醚2-3、碳酸氫銨4-5、水合硫酸氧釩1-1.5、二水合鎢酸鈉6-7、硅烷偶聯(lián)劑KH57020-30、甲基三乙氧基硅烷5-7、2-3%的氨水溶液60-70、氨丙基三乙氧基硅烷0.3-0.4、二甲基丙烯酸乙二醇酯0.1-0.4、亞麻油酸0.7-1、蓖麻油酸鋅1-2、β-羥烷基酰胺0.5-1、雙乙酸鈉1-2、聚酰胺蠟微粉1.4-2。
一種所述的透明薄膜涂料的制備方法，包括以下步驟：
（1）將上述碳酸氫銨加入到其重量20-34倍的去離子水中，攪拌均勻，加入二水合鎢酸鈉，磁力分散2-3分鐘，得分散液；
（2）將上述雙乙酸鈉加入到其重量10-16倍的去離子水中，在50-60℃下保溫攪拌3-4分鐘，加入上述水合硫酸氧釩，攪拌條件下滴加上述分散液，滴加完畢后磁力攪拌40-50分鐘，過濾，將沉淀用去離子水和無水乙醇依次洗滌2-3次，在40-50℃下真空干燥100-120分鐘，送入到加熱爐中，在氮氣氣氛下以10-12℃/min的升溫速度升高溫度至800-860℃，保溫加熱2.7-3小時，出料冷卻，得摻鎢二氧化釩粉體；
（3）將上述蓖麻油酸鋅加入到其重量3-5倍的乙酸乙酯中，加入聚酰胺蠟微粉，送入70-80℃的水浴中，保溫攪拌10-20分鐘，出料冷卻，與上述乙二醇苯醚混合，攪拌均勻，得乙酸乙酯分散液；
（4）取上述硅烷偶聯(lián)劑KH570重量的70-80%，加入到其重量40-50倍的乙酸丁酯中，攪拌均勻，加入上述摻鎢二氧化釩粉體，超聲18-20分鐘，球磨6-8小時，將球磨液抽濾，用正辛烷洗滌濾餅2-3次，在40-45℃下真空干燥100-120分鐘，冷卻，加入到其重量6-8倍的乙酸丁酯中，攪拌均勻，得納米分散液；
（5）將上述納米分散液、乙酸乙酯分散液混合，300-400轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?0-14分鐘，得復(fù)合分散液；
（6）取上述2-3%的氨水溶液，與其重量1-1.2倍的無水乙醇混合，攪拌均勻；
（7）將剩余的硅烷偶聯(lián)劑KH570、甲基三乙氧基硅烷混合，磁力攪拌3-5分鐘，滴加上述氨水、乙醇的混合液，在86-90℃下保溫攪拌4-4.5小時，得硅氧烷預(yù)聚物；
（8）將上述復(fù)合分散液加入到硅氧烷預(yù)聚物中，超聲17-20分鐘，加入剩余各原料，攪拌均勻，即得。
本發(fā)明的優(yōu)點是：使用方法：
將本發(fā)明的涂料用線棒在薄膜片上涂膜，室溫固化干燥7-8天，即可。
本發(fā)明以水合硫酸氧釩和碳酸氫銨為原料，通過溶液反應(yīng)制備前驅(qū)體、煅燒，獲得了二氧化釩以及摻W的二氧化釩粉體，通過二氧化釩(W)粉體球磨改性、離心制備納米分散液，加入到聚硅氧烷預(yù)聚物中，以氨丙基三乙氧基硅烷為固化劑，室溫下制備了聚硅氧烷/二氧化釩(W)納米復(fù)合涂膜，該納米復(fù)合涂膜的相變溫度接近室溫，硬度高，透明性好，近紅外調(diào)制能力較佳，非常適用于在役薄膜表面智能隔熱涂層的制備；
本發(fā)明制備的摻鎢的二氧化釩粉體具有可逆金屬-半導(dǎo)體相變特性導(dǎo)致的近紅外阻隔性能，而鎢的摻雜又可以降低二氧化釩的相變溫度，提高涂膜的熱制相變性能，然后通過在乙酸丁酯中高效的分散，使得其形成的涂膜具有很好的透明性，本發(fā)明采用硅烷偶聯(lián)劑KH570改性處理，將硅烷偶聯(lián)劑KH570分子接枝到摻鎢二氧化釩粉體顆粒上，有效的提高了改性粒子的疏水性，同時由于摻鎢的二氧化釩粉體具有很好的力學(xué)性能以及該粒子與聚硅氧烷的交聯(lián)作用，也進(jìn)一步提高了涂膜的表面強(qiáng)度。本發(fā)明的涂料透明性好，不會影響薄膜的透光性。
具體實施方式
一種透明薄膜涂料，它是由下述重量份的原料組成的：
乙二醇苯醚2、碳酸氫銨4、水合硫酸氧釩1、二水合鎢酸鈉6、硅烷偶聯(lián)劑KH57020、甲基三乙氧基硅烷5、2%的氨水溶液60、氨丙基三乙氧基硅烷0.3、二甲基丙烯酸乙二醇酯0.1、亞麻油酸0.7、蓖麻油酸鋅1、β羥烷基酰胺0.5、雙乙酸鈉1、聚酰胺蠟微粉1.4。
一種所述的透明薄膜涂料的制備方法，包括以下步驟：
（1）將上述碳酸氫銨加入到其重量20倍的去離子水中，攪拌均勻，加入二水合鎢酸鈉，磁力分散2分鐘，得分散液；
（2）將上述雙乙酸鈉加入到其重量10倍的去離子水中，在50℃下保溫攪拌3分鐘，加入上述水合硫酸氧釩，攪拌條件下滴加上述分散液，滴加完畢后磁力攪拌40分鐘，過濾，將沉淀用去離子水和無水乙醇依次洗滌2次，在40℃下真空干燥100分鐘，送入到加熱爐中，在氮氣氣氛下以10℃/min的升溫速度升高溫度至800℃，保溫加熱2.7小時，出料冷卻，得摻鎢二氧化釩粉體；
（3）將上述蓖麻油酸鋅加入到其重量3倍的乙酸乙酯中，加入聚酰胺蠟微粉，送入70℃的水浴中，保溫攪拌10分鐘，出料冷卻，與上述乙二醇苯醚混合，攪拌均勻，得乙酸乙酯分散液；
（4）取上述硅烷偶聯(lián)劑KH570重量的70%，加入到其重量40倍的乙酸丁酯中，攪拌均勻，加入上述摻鎢二氧化釩粉體，超聲18分鐘，球磨6小時，將球磨液抽濾，用正辛烷洗滌濾餅2次，在40℃下真空干燥100分鐘，冷卻，加入到其重量6倍的乙酸丁酯中，攪拌均勻，得納米分散液；
（5）將上述納米分散液、乙酸乙酯分散液混合，300轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?0分鐘，得復(fù)合分散液；
（6）取上述2%的氨水溶液，與其重量1倍的無水乙醇混合，攪拌均勻；
（7）將剩余的硅烷偶聯(lián)劑KH570、甲基三乙氧基硅烷混合，磁力攪拌3分鐘，滴加上述氨水、乙醇的混合液，在86℃下保溫攪拌4小時，得硅氧烷預(yù)聚物；
（8）將上述復(fù)合分散液加入到硅氧烷預(yù)聚物中，超聲17分鐘，加入剩余各原料，攪拌均勻，即得。
透明性：550 nm處的透過率仍然達(dá)到60%以上；
力學(xué)性能：硬度≥900MPa；
熱制相變性能：2500nm紅外調(diào)制幅度: 23.2%。