[发明专利]一种可UV固化水性聚氨酯高隔热涂料的制备方法

说明书

一种可UV固化水性聚氨酯高隔热涂料的制备方法，属于功能性材料领域。本发明利用一种新的方法来制备水性聚氨酯（WPU）/ATO（锑掺杂氧化锡）涂层，改善纳米粒子的分散性。将C=C键引入到WPU和ATO纳米粒子中，当C=C键参与到UV引发自由基聚合时，PU链和ATO纳米粒子之间形成共价键，以提高ATO在涂层中的分散性来提高涂层隔热性。传统水性聚氨酯树脂所用扩链剂二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸不易溶于丙酮等易挥发溶剂，需溶解于N，N‑二甲基甲酰胺，不易除去，本发明利用自由基聚合向聚氨酯体系引入羧基，从而解决此困难。合成得到的树脂可用于提高涂料的隔热性，使涂层在可见光区具有高透过性，红外区具有高阻隔性，可广泛用于汽车玻璃、建筑玻璃等具有高隔热要求的表面。

技术领域

本发明高隔热、可紫外光固化水性聚氨酯涂料的制备，具体涉及一种可UV固化水性聚氨酯高隔热涂料的制备方法，属于功能性材料领域。

背景技术

目前大量被使用的聚氨酯以溶剂型为主，但随着人们环保意识的增强和环保法规的确立，传统的溶剂型化学品的挥发性有机化合物( VOC) 和有害空气污 染物( HAP) 的排放愈来愈受到严格限制。制备聚氨酯的水性化技术，以水代替有机溶剂，不仅提高了生产和施工的安全性，避免了有机溶剂的可燃性和毒性，而且能减少或消除聚氨酯固化过程中有机溶剂挥发带来的环境问题。同时，由于水性聚氨酯以水为介质，具有气味小、节能、操作加工方便等优点。

紫外光固化水性树脂继承和发展了传统UV固化技术和水性涂料技术的许多优点，如低成本、低粘度、良好的涂布适应性、设备简单、无毒性、无刺激性、不燃性等。由于UV固化水性树脂的优点突出，近年来得到较快的发展，其产品已被众多领域应用。

建筑节能玻璃可以保证在可见光区（400〜780 nm）的高透明性，阻挡来自红外线（780〜2000 nm）的辐射热，过去几十年来这一特性引起了人们的广泛关注。已有产品包括镀膜玻璃，真空玻璃和低辐射玻璃。尽管这些玻璃都能隔热，但由于它们可见光透射率低、生产成本高，这些产品的商业化仍然很困难。透明隔热涂料的使用则被认为是解决这个问题的有效和经济的方法。这种涂层体系是一种嵌入导电氧化物纳米粒子的聚合物基薄膜。纳米粒子的选择包括锑掺杂氧化锡（ATO），锡掺杂氧化铟（ITO），铝掺杂氧化锌（AZO）和氟掺杂氧化锡（FTO）。由于ATO纳米粒子的可见光透过率将近70%〜80％，因此普遍选用ATO纳米粒子。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足提供一种利用乙烯基硅氧烷改性ATO，一种可UV固化水性聚氨酯高隔热涂料的制备方法。本发明利用一种新的方法来制备WPU /ATO涂层，改善纳米粒子的分散性。将C=C键引入到WPU和ATO纳米粒子中，当C=C键参与到UV引发自由基聚合时，PU链和ATO纳米粒子之间形成共价键，以提高ATO在涂层中的分散性来提高涂层隔热性。传统水性聚氨酯树脂所用扩链剂二羟甲基丙酸（DMPA）、二羟甲基丁酸（DMBA）不易溶于丙酮等易挥发溶剂，需溶解于N，N-二甲基甲酰胺（DMF），不易除去，本发明利用自由基聚合向聚氨酯体系引入羧基，从而解决此困难。

本发明的技术方案是：一种可UV固化水性聚氨酯高隔热涂料的制备方法，包括如下步骤：

（1）表面乙烯基改性ATO水分散液的制备：将一定量ATO水分散液、甲醇与一定量乙烯基硅氧烷混合加入装有冷凝管、温度计和搅拌棒的100mL三口烧瓶中升温至80℃，热回流12h；之后，将混合物转移至旋转蒸发仪中除去甲醇，得到表面乙烯基改性ATO水分散液；