[发明专利]一种单组份水性聚氨酯透明隔热涂料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及水性涂料，具体地说属于一种单组份水性聚氨酯透明隔热涂料的制备方法。

背景技术

随着社会快速发展和生活水平的提高，居住环境和建筑水平也快速的进步，各种玻璃使用的比例呈现明显上升的趋势。而玻璃耗能在整个建筑能耗中占的比例越来越大。透明的玻璃在带来良好采光的同时，也成为建筑外保温的一个难题。如何让玻璃既透明又隔热，在倡导节能环保的今天解决玻璃耗能具有重要的意义。目前解决玻璃隔热主要有三条途径，一是使用隔热贴膜，但高昂的价格使普通人难以承受， 目前只在高档轿车上使用；二是 LOW-E中空玻璃，也同样因为价格的原因使商家没办法全面采用；三是使用热反射膜，但其透明性较差影响正常采光，使其无法广泛应用。相比前三种隔热方法，透明隔热涂料其价格相对便宜、施工过程简单（可以在玻璃上直接涂覆）、透明性好、隔热效果佳等优点使其具有重要的应用前景。目前隔热涂料分为溶剂型和水性隔热涂料，其制备方法一般是将合成的树脂和分散好的纳米隔热浆料通过物理共混的方式制备，其中纳米隔热浆料的制备对隔热涂料的隔热效果的发挥至关重要，由于纳米粒子其表面能大，很容易团聚成较大的粒子影响涂料的透光性，同时其分散的稳定性也难以保证。制备稳定的分散浆料需要对纳米粒子改性，或者是利用各种分散剂、润湿剂等助剂经过长时间球磨、砂磨等工艺来制备出稳定的分散浆料。过程工艺复杂、耗时耗能。本发明在合成聚氨酯预聚体时利用硅烷偶联剂的活性官能团和异氰酸酯反应，直接将其引入分子链，在乳化时硅氧烷水解形成的羟基可以和纳米粒子的表面活性基团直接反应，一方面能够起到降低纳米粒子的表面能稳定纳米粒子的作用，另一方面由于树脂和纳米粒子间形成化学键可以提高树脂该性能。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种简单制备单组分水性聚氨酯透明隔热涂料，可以广泛应用于汽车玻璃、建筑玻璃、有机玻璃的透明隔热保温与节能，具有优良的隔热性能及透明性，且安全环保、施工方便。

本发明的另一目的在于，针对现有技术中的不足，减少制备隔热浆料的环节，直接制备单组分水性聚氨酯透明隔热涂料。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案,其制备工艺步骤如下：

（1）水性聚氨酯纳米粉体复合乳液的制备

    A 将多异氰酸酯和大分子多元醇脱水加入四口烧瓶中，通氮气保护，加入催化剂，80-100℃下反应1-2小时，反应过程中采用二正丁胺滴定法来判断反应终点；

B 40-70℃下滴加扩链剂，然后在 70-85℃下反应 2-4小时；

    C加入溶剂降低体系粘度,降温至30℃，高速搅拌下滴加去离子三乙胺，其占树脂质量分数2.0-2.7%，反应10-30分钟；

D降温至50-60℃，滴加硅烷偶联剂 ，60-70℃反应1-2小时；

E 提前将纳米粉体分散于水中，制成质量分数为8-30%的分散液，并超声1-2小时；

F 将上述分散液在高速搅拌条件下加入三乙胺中和的聚氨酯预聚体中，高速分散0.5-1小时，加入酸碱中和剂将复合乳液的PH调至8-10；

 （2）水性聚氨酯纳米复合涂料的制备

将步骤（1）中制备的水性聚氨酯纳米粉体复合乳液，在真空条件下于40-60℃脱除溶剂，并在高速搅拌条件下，加入流平剂、润湿剂、消泡剂和增稠剂，便可制备出水性聚氨酯纳米复合涂料。

步骤 （1）所述的多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯和液化MDI-50中一种或多种；所述的大分子多元醇选自分子量为800-2000的聚氧化丙烯二元醇、分子量为400-4000的三羟甲基丙烷聚醚和端羟基的聚四氢呋喃以及分子量1000-2000的聚碳酸酯多元醇中的一种及多种；其中大分子多元醇和多异氰酸酯的重量比为 1∶3-5。

步骤（1）所述的催化剂选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、N，N- 二甲基环已胺、三亚乙基二胺中的一种或多种，其占树脂质量分数0.1-0.5%。

步骤（1）所述的扩链剂选自二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、乙二醇、丙二醇、二甘醇、丁二醇中的一种或多种，其占树脂质量分数1-10%。

步骤（1）所述的溶剂为丙酮、丁酮或甲苯，其占树脂质量分数30-80%。

步骤（1）所述的纳米粉体包括纳米氧化锡锑、纳米氧化铟锡和纳米氧化铝锌，其占树脂质量分数5-20%。