一种含纳米颗粒的透明隔热涂料及其制备方法 【技术领域】
本发明涉及一种含纳米颗粒的透明隔热涂料及其制备方法。涂料在玻璃上刷涂成膜后可保证良好的透光性，并具有优异的隔热性能；属于环保节能新材料。
背景技术
近年来，随着我国经济飞速发展，城市建设日新月异，每天都有新的建筑拔地而起。建筑物的玻璃窗口及透明顶棚等在太阳光的热辐射下，温度逐渐升高，会增加空调的使用率，使得能耗增高。根据美国能源部统计数据，空调制冷能量的30％～50％是消耗在从窗户透过的太阳能。另外，太阳光中的紫外线还会加速建筑物内家具和物品的老化失效，甚至对人体造成危害。针对上述太阳光热辐射的弊端，传统的解决方案是使用金属镀膜热反射玻璃和各种热反射贴膜等产品达到隔热降温的目的。然而，这些解决方法存在透光性不理想和成本较高等问题。本项目制备一种含纳米氧化物透明隔热涂料，将其涂覆于玻璃表面后在保证充分透光的前提下，起到阻隔紫外、红外线进而隔热的作用。
目前，国内外已有一些透明隔热涂料的研究。其中透明隔热性能较好的是含纳米氧化铟锡(ITO)的隔热涂层，它在保证一定的透光率前提下很好地解决了玻璃的隔热问题。纳米ITO制成的膜有很高的红外屏蔽效果和较高的透光性，已部分投入实际应用。然而，此材料价格昂贵，难以得到普及。另外，有些添加了空心微珠和纳米颗粒的涂料，尽管其导热系数小，对于紫外及近红外线都具有很好的反射性，有着良好的隔热性，但由于空心微珠自身的不透明性，使涂层透光性能得不到满足。文献研究表明，许多纳米氧化物颗粒，如氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锌、氧化铈、氧化铁、ATO等对紫外及近红外线都具有一定的屏蔽性，可以隔绝部分太阳辐照的热量。同时，这些纳米颗粒在增强涂层的耐磨、耐候性和自洁性等方面都有较好的作用。因此，将纳米氧化物材料按照一定的配比添加到涂料中得到含纳米颗粒的透明隔热涂料，并刷涂于玻璃上，将得到透光性好，隔热效率高，具有优异综合性能的隔热涂层。
【发明内容】
现有透明隔热技术多采用纳米ITO粉体作为添加物，但生产投资大，成本高，涂层的综合性能也不够理想。为克服上述缺点，本发明公开一种含纳米颗粒的透明隔热涂料及其制备方法，将氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锌、氧化铈、氧化铁、ATO等纳米级粉体浆料和消泡剂、分散剂、流平剂加入到一定pH值的水性丙烯酸乳液中，通过机械搅拌钟、高速搅拌和超声振荡得到透明隔热涂料。该涂料可应用在建筑玻璃、汽车玻璃等需要隔绝太阳辐照热量同时又必需保证一定光线透过率的场合。
一种含纳米颗粒的透明隔热涂料及其制备方法，其特征在于，按照如下步骤进行：
A)将5～20份氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锌、氧化铈、氧化铁、ATO等纳米级粉体浆料和5～40份去离子水加入到50～90份水性丙烯酸乳液中，用碱液将pH值调节在5.5～9.0之间；
B)将含有纳米氧化物的水性丙烯酸乳液机械搅拌30～60分钟，并同时加入1～5份的消泡剂、分散剂、流平剂；随后用高速搅拌机搅拌20～40分钟，最后超声振荡30～60分钟，即得到含纳米颗粒的透明隔热涂料。
A)中所述氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锌、氧化铈、氧化铁、ATO等纳米级粉体颗粒的粒径分布在10～80纳米之间。
A)中所述分散剂为十二烷基硫酸钠、聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮。
A)中所述碱液为乙醇胺、氨水或氢氧化钠溶液。
B)中所述消泡剂为聚硅氧烷或聚醚共聚物。
B)中所述分散剂为磺酸盐或羧酸盐。
B)中所述流平剂为聚醚改性聚硅氧烷或水性含氟流平剂。
本发明制备了一种含纳米颗粒的透明隔热涂料。纳米颗粒在涂料中分散均匀稳定，刷涂于玻璃表后仍保持良好的透光性，夏天可显著降低建筑室内温度，冬天有助维持室内较高的温度，具有显著的实用价值。
本发明的优点和积极效果是：本发明成本低、制备工艺简单，得到的透明涂层透光性好，隔热性能优异；耐久性和耐洗刷性好，有较好的自洁性，不易老化；膜层寿命长，稳定性好，维护简单，具有环保节能的经济效益和社会效益。
【具体实施方式】
以下结合实施例对本发明加以详细说明，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似方法及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
实施例1：
将5份氧化铝、氧化铈、氧化铁、ATO纳米级粉体浆料和20份去离子水加入到72份水性丙烯酸乳液中，用乙醇胺溶液将pH值调节在8.0；将含有纳米氧化物的水性丙烯酸乳液机械搅拌60分钟，并同时加入3份的消泡剂、分散剂、流平剂；随后用高速搅拌机搅拌20分钟，最后超声振荡30分钟，即得到含纳米颗粒的透明隔热涂料。
将上述含纳米颗粒的透明隔热涂料刷涂在透明玻璃上，可见光透过率大于80％，隔热测试中测试系统内外温差为3～5摄氏度。
实施例2：
将20份氧化铝、氧化硅、ATO纳米级粉体浆料和30份去离子水加入到45份水性丙烯酸乳液中，用氨水溶液将pH值调节在9.0；将含有纳米氧化物的水性丙烯酸乳液机械搅拌50分钟，并同时加入5份的消泡剂、分散剂、流平剂；随后用高速搅拌机搅拌30分钟，最后超声振荡50分钟，即得到含纳米颗粒的透明隔热涂料。
将上述含纳米颗粒的透明隔热涂料刷涂在透明玻璃上，可见光透过率大于80％，隔热测试中测试系统内外温差为5～8摄氏度。
实施例3：
将10份氧化铝、氧化钛、氧化锌纳米级粉体浆料和40份去离子水加入到45份水性丙烯酸乳液中，用氨水溶液将pH值调节在8.5；将含有纳米氧化物的水性丙烯酸乳液机械搅拌30分钟，并同时加入5份的消泡剂、分散剂、流平剂；随后用高速搅拌机搅拌40分钟，最后超声振荡30分钟，即得到含纳米颗粒地透明隔热涂料。
将上述含纳米颗粒的透明隔热涂料刷涂在透明玻璃上，可见光透过率大于75％，隔热测试中测试系统内外温差为2～4摄氏度。
实施例4：
将8份氧化铝、氧化硅、氧化铈、氧化铁纳米级粉体浆料和20份去离子水加入到70份水性丙烯酸乳液中，用氨水溶液将pH值调节在5.5；将含有纳米氧化物的水性丙烯酸乳液机械搅拌30分钟，并同时加入2份的消泡剂、分散剂、流平剂；随后用高速搅拌机搅拌20分钟，最后超声振荡60分钟，即得到含纳米颗粒的透明隔热涂料。
将上述含纳米颗粒的透明隔热涂料刷涂在透明玻璃上，可见光透过率大于78％，隔热测试中测试系统内外温差为2～4摄氏度。
实施例5：
将5份氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化铁纳米级粉体浆料和4份去离子水加入到90份水性丙烯酸乳液中，用氨水溶液将pH值调节在6.5；将含有纳米氧化物的水性丙烯酸乳液机械搅拌50分钟，并同时加入1份的消泡剂、分散剂、流平剂；随后用高速搅拌机搅拌30分钟，最后超声振荡30分钟，即得到含纳米颗粒的透明隔热涂料。
将上述含纳米颗粒的透明隔热涂料刷涂在透明玻璃上，可见光透过率大于75％，隔热测试中测试系统内外温差为1～3摄氏度。
实施例6：
将15份氧化钛、氧化锌、氧化铁、ATO纳米级粉体浆料和10份去离子水加入到70份水性丙烯酸乳液中，用氨水溶液将pH值调节在7.5；将含有纳米氧化物的水性丙烯酸乳液机械搅拌60分钟，并同时加入5份的消泡剂、分散剂、流平剂；随后用高速搅拌机搅拌20分钟，最后超声振荡30分钟，即得到含纳米颗粒的透明隔热涂料。
将上述含纳米颗粒的透明隔热涂料刷涂在透明玻璃上，可见光透过率大于80％，隔热测试中测试系统内外温差为4～7摄氏度。