CN102108230B

CN102108230B - 隔热涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN102108230B
Application number: CN 201110046807
Authority: CN
Inventors: 李冬松; 陈立桅
Original assignee: Suzhou Institute of Nano Tech and Nano Bionics of CAS
Current assignee: Suzhou Institute of Nano Tech and Nano Bionics of CAS
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2031-02-28
Also published as: CN102108230A

Abstract

本发明涉及一种隔热涂料及其制备方法。所述的隔热涂料，其以重量百分比计，包括：10％-15％的ATO粉体和2％-5％的小分子胺类。本发明透光隔热效果良好、性能稳定、应用范围广泛。

Description

隔热涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种隔热材料，特别涉及一种隔热涂料及其制备方法。

背景技术

随着社会发展和进步，能源和环保问题日益得到人们的关注。而建筑物的隔热保温作为节约能源、提高建筑物使用功能的一个重要方面，也得到全社会的日益瞩目。对建筑物的节能处理，除了在外墙和屋顶做隔热处理以外，对建筑物的玻璃门窗的隔热处理也是一个重要环节。

目前，采用纳米ATO作为玻璃隔热涂料对玻璃门窗进行隔热处理的方法得到了广泛的应用。这种方法具有操作方便，应用广泛，不变色，成本低廉等优点，并日益成为降低建筑物能耗的首选措施。

然而，由于纳米ATO粉体的表面能很大，粒子之间的强极性面的静电吸引作用很强，所以极易发生粒子团聚，使其性能不稳定，降低了透光隔热效果，限制了应用范围。

发明内容

为了解决现有技术玻璃隔热涂料存在的性能不稳定的技术问题，本发明提供一种透光隔热效果良好、性能稳定、应用范围广泛的隔热涂料及其制备方法。

本发明提供一种隔热涂料，其以重量百分比计，包括：10％-15％的ATO粉体和2％-5％的小分子胺类。

优选地，所述隔热涂料还包括以重量百分比计的0.6％-1％的表面活性剂。所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠(SDBS)或十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)。

优选地，所述隔热涂料还包括以重量百分比计的30％-40％的中性溶剂。所述中性溶剂为水、醇和酮中的一种或几种。所述中性溶剂中的醇为乙醇或乙二醇，所述中性溶剂中的酮为丙酮。

优选地，所述隔热涂料还包括以重量百分比计的40％-55％的成膜剂。所述成膜剂为聚乙烯醇(PVA)、水性聚氨酯(PU)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、醇酸树脂(AK)或聚丙烯酸树脂(PAA)中的一种或几种。

优选地，所述小分子胺类为三乙醇胺。或者，所述小分子胺类由以下原料组成：三乙醇胺，以及二乙醇胺、乙醇胺、乙二胺，二乙醇三胺，三乙醇四胺，二乙胺，三乙胺中的一种或几种。

优选地，所述ATO粉体的平均粒径小于100nm。

本发明还提供一种制备隔热涂料的方法，其包括以下步骤：提供ATO粉体和小分子胺类；将ATO粉体和小分子胺类进行混合，使得在获得的隔热涂料中，以重量百分比计，所述ATO粉体占10％-15％，所述小分子胺类占2％-5％。

所述制备隔热涂料的方法，还包括以下步骤：将中性溶剂和所述ATO粉体以及小分子胺类混合使得在获得的隔热涂料中，以重量百分比计，所述中性溶剂占30％-40％。

所述制备隔热涂料的方法，还包括以下步骤：将表面活性剂和所述中性溶剂、ATO粉体以及小分子胺类混合使得在获得的隔热涂料中，以重量百分比计，所述表面活性剂占2％-5％。

所述制备隔热涂料的方法，还包括以下步骤：将上述中性溶剂、ATO粉体以及小分子胺类所形成的混合物在超声波的作用下进行预分散0.5-1.5小时，然后再加入0.6％-1％的表面活性剂，在450-650rpm的转速下球磨分散6至24小时，得到隔热浆料。

所述制备隔热涂料的方法，还包括以下步骤：将成膜剂加入所述隔热浆料中，利用超声波混合均匀从而得到隔热涂料，在获得的该隔热涂料中，以重量百分比计，所述成膜剂占40％-55％。

所述制备隔热涂料的方法，其中，所述ATO粉体通过以下步骤提供：将0.1mol-0.2mol的五水四氯化锡和0.005mol-0.033mol的三氯化锑，溶于50mL乙醇与50mL甲醇混合的溶液中，并加少量稀盐酸抑制水解，通过磁力搅拌2小时后得到澄清溶液；然后再在磁力搅拌下加入0.1mol/L的氨水，离心分离所得沉淀，再在50-80摄氏度的空气中干燥，在空气中450-650摄氏度烧结，得到ATO粉体。

与现有技术相比，本发明隔热涂料中小分子胺类中的胺基等官能团能够与ATO粉体中的锡原子配位形成“表面络合物”，这种表面络合物的存在可以大大削弱ATO粉体粒子的强极性面的静电吸引作用，阻止ATO粉体的团聚；另外，胺基等官能团的强表面吸附，大大降低了ATO粉体粒子的表面吉布斯自由能，也可以降低ATO粉体粒子的团聚程度。另外，进一步加入表面活性剂，例如加入十二烷基苯磺酸钠或十六烷基三甲基溴化铵，可以形成胶束溶液并产生空间位阻，防止了ATO粒子间因Brown运动而导致的聚集和沉淀。

附图说明

图1是本发明实施例中的粒子平均粒径分布图；

图2是本发明ATO隔热涂料的波长-透射率图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的阐述和说明：

实施例1

一种隔热涂料，按重量百分比计，其包括：10％-15％的ATO(Sb掺杂SnO₂)粉体，2％-5％的小分子胺类，30％-40％的中性溶剂，0.6％-1％的表面活性剂以及40％-55％的成膜剂。所述小分子胺类为短碳链的有机胺类，通常情况下短碳链是指主碳链是5-6个碳以下的碳链。

所述ATO粉体可以是纳米级或微纳米级的粒子，本实施例中，该ATO粉体粒子的平均粒径小于100nm。

所述隔热涂料中的小分子胺类可以单独使用三乙醇胺；也可以使用三乙醇胺与其他胺类的混合物。其他胺类包括二乙醇胺、乙醇胺、乙二胺，二乙醇三胺，三乙醇四胺，二乙胺，三乙胺。所述隔热涂料中的小分子胺类为三乙醇胺和上述其它胺类中的一种或几种的混合物。

所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠(SDBS)或十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)。另外，上述隔热涂料中，表面活性剂加入的目的是为了促进ATO粒子的分散。

所述中性溶剂为水、醇或酮，或者为水、醇、酮三者中的两种或两种以上的混合物，其中，所述中性溶剂中的醇可以选用乙醇或乙二醇，所述中性溶剂中的酮可以选用丙酮。

所述成膜剂采用聚合物成膜剂，例如聚乙烯醇(PVA)、水性聚氨酯(PU)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、醇酸树脂(AK)或聚丙烯酸树脂(PAA)中的一种或几种。

实施例2

一种隔热涂料的制备方法，包括下述步骤：

I、ATO粉体的制备，将0.1mol-0.2mol五水四氯化锡和0.005mol-0.033mol的三氯化锑，溶于50mL乙醇与50mL甲醇混合的溶液中，并加少量稀盐酸抑制水解，通过磁力搅拌2小时后得到澄清溶液；然后再在磁力搅拌下加入适量的0.1mol/L的氨水沉淀，离心分离所得沉淀，再在50-80摄氏度的空气中干燥，并在空气中450-650摄氏度烧结，得到ATO粉体。作为一种优选的方式，可以将0.1mol五水四氯化锡和0.03mol的三氯化锑溶于50mL乙醇与50mL甲醇的混合溶液中，然后进行后续相同步骤。

II、取适量上述方法制得的ATO粉体、适量中性溶剂、适量小分子胺类混合，先在超声波的作用下进行预分散0.5-1.5小时；然后向上述预分散后的溶液中加入适量表面活性剂，上述ATO粉体、中性溶剂、小分子胺类以及表面活性剂，按重量百分比计，在待制备的隔热涂料中，分别占10％-15％、30％-40％、2％-5％以及0.6％-1％。上述混合物在450-650rpm的转速下，球磨分散6至24小时，即得到ATO隔热浆料。作为一种优选的方式，如图1所示，可以将占ATO隔热浆料的重量以百分比计为11％的ATO粉体、34％的中性溶剂、3.5％的小分子胺类混合，然后再向溶液中加入占ATO隔热浆料的重量以百分比计为0.8％的十二烷基苯磺酸钠，然后进行后续相同步骤。

III、透明隔热涂料的制备，将占透明隔热涂料的重量以百分比计为40％-55％的成膜剂，加入到占透明隔热涂料的重量以百分比计为45％-60％的ATO隔热浆料中，在超声波的作用下混合均匀，即得到透明隔热涂料。本发明所制备的ATO隔热涂料对可见光具有较好的透射效果，而对波长大于1250nm的红外光，所述ATO隔热涂料的阻挡率超过50％，如图2。

本发明所述的透明隔热涂料及其制备方法，相较于现有技术，具有如下技术效果：

本发明采用三乙醇胺等小分子胺类作为辅助分散剂，其中的胺基或羧基等官能团，能够与ATO中的锡原子配位形成“表面络合物”，这种表面络合物包覆在粒子表面有如下功效：1)强表面吸附钝化了表面，降低了SnO₂表面的强极性面的静电相互作用；2)胺基等官能团的强表面吸附，大大降低了纳米粒子的表面吉布斯自由能，减少了粒子的团聚。另外，作为表面活性剂的十二烷基苯磺酸钠或十六烷基三甲基溴化铵的功能是形成胶束溶液并产生空间位阻，防止了ATO粒子间因Brown运动而导致的聚集和沉淀。

综上，本发明通过三乙醇胺与十二烷基苯磺酸钠或十六烷基三甲基溴化胺共同使用，可以获得的粒径分布较窄，静置稳定性良好的ATO隔热浆料。分散性良好的透明隔热涂料，另外涂料的隔热性质也较好，可广泛应用于建筑物玻璃，汽车玻璃的透光隔热。

Claims

1.一种隔热涂料，其特征在于：以重量百分比计，包括：10%-15%的ATO粉体、2%-5%的小分子胺类、0.6%-1%的表面活性剂、30%~40%的中性溶剂以及40%~55%的成膜剂，其中，所述小分子胺类为主碳链是6个碳以下的碳链的有机胺类，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十六烷基三甲基溴化胺，所述中性溶剂为水、醇和酮中的一种或几种，所述成膜剂为聚乙烯醇、水性聚氨酯、聚乙烯醇缩丁醛、醇酸树脂或聚丙烯酸树脂中的一种或几种，所述ATO粉体的粒子的平均粒径小于100nm。

2.如权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，所述中性溶剂中的醇为乙醇或乙二醇，所述中性溶剂中的酮为丙酮。

3.如权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，所述小分子胺类为三乙醇胺。

4.根据权利要求1所述的隔热涂料，其特征在于，所述小分子胺类由以下原料组成：三乙醇胺，以及二乙醇胺、乙醇胺、乙二胺，二乙醇三胺，三乙醇四胺，二乙胺，三乙胺中的一种或几种。

5.一种制备隔热涂料的方法，其特征在于，包括下述步骤：

I、ATO粉体的制备：将0.1mol-0.2mol五水四氯化锡和0.005mol-0.033mol的三氯化锑，溶于50mL乙醇与50mL甲醇混合的溶液中，并加少量稀盐酸抑制水解，通过磁力搅拌2小时后得到澄清溶液，然后再在磁力搅拌下加入适量的0.1mol/L的氨水沉淀，离心分离所得沉淀，再在50-80摄氏度的空气中干燥，并在空气中450-650摄氏度烧结，得到ATO粉体，其中所述ATO粉体的粒子的平均粒径小于100nm；

II、ATO隔热浆料的制备：取上述方法制得的ATO粉体、中性溶剂、小分子胺类混合，先在超声波的作用下进行预分散0.5-1.5小时，然后向上述预分散后的溶液中加入适量表面活性剂，其中ATO粉体、中性溶剂、小分子胺类以及表面活性剂，按重量百分比计，在待制备的隔热涂料中，分别占10％-15％、30％-40％、2％-5％以及0.6％-1％，将上述混合物在450-650rpm的转速下，球磨分散6至24小时，即得到ATO隔热浆料，其中，所述小分子胺类为主碳链是6个碳以下的碳链的有机胺类，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十六烷基三甲基溴化胺，所述中性溶剂为水、醇和酮中的一种或几种；

III、透明隔热涂料的制备，将占透明隔热涂料的重量以百分比计为40％-55％的成膜剂，加入到占透明隔热涂料的重量以百分比计为45％-60％的ATO隔热浆料中，在超声波的作用下混合均匀，即得到透明隔热涂料，其中所述成膜剂为聚乙烯醇、水性聚氨酯、聚乙烯醇缩丁醛、醇酸树脂或聚丙烯酸树脂中的一种或几种。

6.根据权利要求5所述的制备隔热涂料的方法，其特征在于，所述中性溶剂中的醇为乙醇或乙二醇，所述中性溶剂中的酮为丙酮。

7.根据权利要求5所述的制备隔热涂料的方法，其特征在于，所述小分子胺类为三乙醇胺。

8.根据权利要求5所述的制备隔热涂料的方法，其特征在于，所述小分子胺类由以下原料组成：三乙醇胺，以及二乙醇胺、乙醇胺、乙二胺，二乙醇三胺，三乙醇四胺，二乙胺，三乙胺中的一种或几种。