[发明专利]新型纳米透明隔热涂料的制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种隔热涂料的制备方法，特别涉及一种采用纳米材料改性的透明隔热涂料的制备方法。

背景技术

    对建筑物来说，窗户成为热量进出的通道，阳光的热辐射透过窗户对室内加热，必将增加空调的热负荷。为了节约能源，人们采取了各种措施来解决玻璃的隔热问题。目前，主要采用金属及其氧化物镀膜或热反射贴膜用于玻璃的隔热。但是，这些产品通常都是采用物理方法如磁控溅射法、真空蒸镀法、溶胶-凝胶法等将具有反射或隔热效果的金属或非金属材料（如Ag、Au、SnO₂、ZnO、TiO₂、ATO、ITO 等）直接镀于玻璃或聚合物薄膜表面制成，工艺条件难以控制，设备投资大，成本高，且还伴随产生“光污染”，难以做到大面积推广应用。

    基于材料科学和纳米技术的快速发展，低成本的透明隔热纳米涂料将有望取代这种高成本的镀膜材料。透明隔热纳米涂料是指一种对太阳光具有良好的光谱选择性且至少有一相尺寸在1～100nm之间的涂料，即该涂料对可见光具有好的通透性，对近红外或紫外光具有好的反射、阻隔或吸收作用。将该涂料施于建筑物的窗户，既不会影响室内的采光,而且可以适当降低空调负荷，达到节能的目的，这对缓解能源危急和维持社会的可持续发展具有重要的意义。

    目前，有关透明隔热纳米涂料的研究主要集中在美、日、韩等国家，且大多以专利形式公布，研究的重点主要还是集中在无机功能材料的选择方面如ITO（氧化铟锡）、ATO（锑氧化锡）及氧化锡等。Nanophase Technologies Corporation 将半导体纳米材料（ITO、ATO、ZnO、A l₂O₃、TiO₂）首先制成稳定分散的水性或溶剂型浆料，然后再将其应用于涂料中，制得具有隔热、耐磨、紫外屏蔽和隔绝红外线等多功能性纳米涂料，并在多个领域得到广泛的应用。在制备纳米透明耐磨涂料时，先将纳米A l₂O₃在水中分散制成35%的湿浆，高速搅拌分散后，再用超声波分散，随后离心分离取上清液，加入表面处理液3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（GPTS）、正硅酸乙酯（TEOS）、二苯基二甲氧基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、无水乙醇、稀盐酸，高速分散制得稳定的纳米A l₂O₃浆料，然后与水性三聚氰胺甲醛树脂混合制成纳米透明耐磨涂料。

    国内，有关纳米透明隔热涂料的研究起步较晚，目前主要集中在一些科研院所。南京工业大学赵石林等研究了含纳米TiO₂、ATO、ITO的透明隔热涂料，并取得了一定的成绩。有关纳米隔热涂料的研究，目前国内仅限于实验室研究，末见有工业化的报道。

发明内容

    本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种具有较高的透明性和显著的隔热效果，同时各项常规性能优良，生产工艺简单，应用广泛的新型纳米透明隔热涂料的制备方法。

    为了实现以上发明目的，本发明采用以下技术方案：一种新型纳米透明隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）    按以下质量份数准备原料：水性丙烯酸树脂100份；纳米二氧化硅气凝胶20～30份；碳纳米管10～20份；溶剂30～40份；助剂1～5份，其中助剂为消泡剂、流平剂、增稠剂、固化剂、润湿剂和分散剂；

（2）    将将碳纳米管加入体积比3：1的浓硫酸和浓硝酸的混合液中，超声处理30min，用去离子水至中性，80℃烘箱中干燥24h；

（3）    将分散剂、润湿剂和去离子水告诉分散混合均匀，加入纳米二氧化硅气凝胶，低速分散均匀，调节pH值在8.5～9.5，超声处理1h，在研磨机上高速研磨2h，得到纳米二氧化硅气凝胶浆料；

（4）    将水性丙烯酸树脂、纳米二氧化硅气凝胶浆料、处理过的碳纳米管、消泡剂、流平剂、增稠剂、固化剂和溶剂在分散机下混合均匀，即得隔热涂料。

    所述纳米二氧化硅气凝胶平均粒径在100nm。

    所述碳纳米管为多壁碳纳米管，外径范围为10～20nm，长度为5～50μm，采用强酸氧化处理。

    所述溶剂为二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚的混合溶剂。