[发明专利]一种透明智能隔热涂料及其制备方法和应用

说明书

一种透明智能隔热涂料及其制备方法和应用，取均匀分散的二氧化钒纳米颗粒浆料、有机钛前驱体、表面活性剂分散于含有抑制剂的稀释溶液中搅拌熟化，制得改性二氧化钒纳米颗粒溶液；取改性二氧化钒纳米颗粒溶液、聚合物或陶瓷涂料及助剂混入稀释剂中搅拌混合，制得智能隔热涂料；将智能隔热涂料涂覆于清洁的基底表面，室温固化后，即可得到高性能的透明智能隔热涂层。本发明所制备的涂层具有高的可见光透过率、高的红外光调节率，且涂层硬度高、附着力好、耐久性优异，可用于建筑玻璃、汽车玻璃及轨道混凝土等表面。

技术领域

本发明属于材料表面处理领域，具体涉及一种透明智能隔热涂料及其制备方法和应用。

背景技术

随着工业化进程的不断推进及经济的高速发展，人们的生活质量和审美观念不断提升，城市高楼、大型建筑等越来越多的选用大面积的玻璃幕墙。但是由于普通玻璃散热、耗能严重，室内空调和暖气被广泛的使用，用以维持舒适的工作和生活环境。据统计，建筑能耗占社会总能耗的30%左右，而其中为维持建筑内居住舒适性所使用能耗约占建筑总能耗的50%。因此，开发和使用具有新型结构及特性的功能玻璃以增强其表面的隔热性能、降低能源消耗，具有不言而喻的经济和社会价值。

二氧化钒作为一种典型的热致相变材料，可以自发的在68℃附近发生一种可逆的半导体至金属态的相变，同时伴随着光学性质的显著变化。随着温度的增加，VO₂逐渐转变为金属态，其红外光透射率会大幅降低，而这一转变并不会改变VO₂对可见光的透射率性能。这一特征使得VO₂成为智能窗材料的首选。但是其大规模化商业生产与应用仍存在一些问题亟待解决，这其中包括：VO₂涂层较低的可见光透过率(T_lum)，低于70%无法满足建筑内部采光需要；VO₂涂层对太阳光的调节效率(∆T_sol)低于15%，使得智能窗不能达到很好的节能效果。

在关于VO₂基智能隔热涂层的文献报道中，中国发明（CN 105712402）采用溶剂热法在200℃下制备出了结晶二氧化钛层包裹的二氧化钒颗粒，该方法制备的涂层可见光透过率大于70%，但是其太阳能调节率低于15%。该方法制备的涂层仅通过颗粒在玻璃基底表面的自沉积形成，其膜层附着力不足、耐磨性差，而且需要高温处理，难以推向实际应用。中国发明（CN 105482539）提出了一种纳米二氧化钒粉体油性涂料的制备方法，虽然该方法工艺简单，但是其仅对二氧化钒粉体进行了简单的研磨处理，并不能使亲水性的二氧化钒粉体均匀分散在油性树脂中。同时，该涂料为油性涂料，在使用过程中必然会产生VOC排放，造成环境污染。

虽然多种方法被用来改善VO₂涂层的光学性能和耐久性，但是这些方法仍存在对提高VO₂涂层可见光透过率和太阳光调节效率的程度有限，仍难以满足建筑节能玻璃需求；在改善VO₂涂层光学性能的同时，难以兼顾到涂层的其他性能，涂层存在界面结合力低、耐磨性差等问题；大多需要高温及气氛环境、设备仪器昂贵、工艺复杂且不适合现场操作，难以实现VO₂涂层的大面积制备；而且，随着人们环保意识的提高，溶剂型涂料的应用范围受限，水性涂料以其无毒、零VOC排放将成为绿色涂料发展的最终目标。

发明内容

解决的技术问题：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种透明智能隔热涂料及其制备方法和应用，所述方法采用核壳结构及聚合物辅助沉积技术结合，制备出的涂层具有优异的光学性能，其可见光透过率大于70%、红外光调节率大于15%，不仅可满足建筑玻璃及交通玻璃等的透光及隔热要求，而且可满足桥梁、外墙及轨道混凝土的智能隔热需求；通过添加抑制剂和调节改性温度，可以实现水性涂料的配制且制备工艺简单，涂料可室温固化、无毒及零VOC排放；制备的涂层不仅具有高的硬度及附着力，而且涂层制备简单、易操作，适合于大规模工业化生产及现场施工。