纳米二氧化锡ATO透明隔热涂料的研制

纳米二氧化锡ATO透明隔热涂料的研制2010/6/23/8:26来源：中国防腐网作者：刘成楼

刘成楼

（北京虹霞正升涂料有限责任公司，北京102400）

慧聪涂料网讯：摘要：以有机硅乳液改性丙烯酸树脂为成膜物，以纳米掺锑二氧化锡（ATO）粉体为颜填料，在助剂的配合下制备成水性纳米透明隔热涂料，将其涂刷在玻璃表面，形成一层透明隔热涂膜，在满足采光需要的同时，又使玻璃具有一定的隔热功能。

关键词：纳米掺锑二氧化锡（ATO）；玻璃；透明；隔热；涂料

中图分类号：TQ637文献标识码：A文章编号：1007－9548（2010）02－0006－04

1引言

建筑节能，就是在保证居室温度舒适的环境条件下，通过技术进步、科学选材、合理设计、性价比优化等途径，把居室建筑长期使用的采暖和降温性的能耗降低。良好的建筑外保温围护结构，可以确保建筑对能耗的需求减少50%以上，极大地降低了能源的总体消耗水平[1]。目前，我国对建筑围护结构主要推行外墙外保温和屋面保温系统，且技术已经成熟，而对改善门窗的保温隔热性技术还不够成熟。

从国家标准对住宅围护结构不同部位的传热系数（K）规定中可以看出：墙体不大于2.00W（/m·2K）、屋顶不大于1.26W（/m·2K）、窗不大于6.40W（/m2·K），普通玻璃窗的传热系数是墙体的3.2倍，是屋顶的5倍，因此，普通玻璃窗成为建筑保温围护结构中的薄弱环节，况且，为了提高室内的采光明亮度，现代建筑设计的窗户面积都较大。为了节能，科研人员进行了广泛的研究和探索，先后研制成金属镀膜隔热玻璃、真空玻璃、贴膜玻璃、Low-E玻璃等节能产品，但是这些产品也存在一些问题，其在可见光区的不透明性和高反射率限制了它的应用范围[2]。透光率低、隔热效果不佳、工艺条件控制复杂、且价格昂贵（普通玻璃贴热反射膜成本为130~160元/m）2，限制了其应用推广。市场急需一种性价比高的透明隔热涂料来解决这一关键问题[3]。

本研究以有机硅乳液改性丙烯酸树脂为成膜物，以纳米掺锑二氧化锡（ATO）为颜填料，在助剂的配合下，制备成水性纳米透明隔热涂料，将其涂刷在玻璃表面，形成一层透明隔热薄膜，在满足室内采光需要的同时，又使玻璃具有一定的

隔热功能。另外，还可以将其涂刷在聚碳酸酯等透明薄板、聚酯薄膜表面，制成透明隔热板和透明隔热贴膜等。

2试验部分

2.1主要原材料

硅树脂乳液BS43N，瓦克公司；纯丙烯酸乳液SF-018，罗门哈斯；纳米掺锑二氧化锡（ATO）粉体，江苏河海纳米科技；硅烷偶联剂KH-570，南京曙光；乙醇、分散剂、润湿剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、杀菌剂、pH调节剂，东方明天。

2.2主要仪器设备

SFJ-400C砂磨、分散、搅拌多用机；超声波发生器；带回流装置的三口瓶；电热箱；线棒涂布器；BT-9300H激光粒径仪；光谱分光光度计3101UV；自制隔热效果测试装置。2.3透明隔热涂料的制备工艺

2.3.1纳米ATO浆料的制备

⑴纳米ATO粉体微粒的表面修饰：将纳米ATO粉体于110℃烘箱中烘干24h，以消除吸附水分；取出放入干燥器中自然冷却至室温，称取一定量的ATO粉和占ATO1.5%的硅烷偶联剂，加入定量的95%乙醇中，经超声波分散40min后，移入80℃带回流装置的三口瓶中搅拌4h，于80℃下真空干燥。

⑵纳米ATO浆料配制：在砂磨搅拌分散机中加入去离子水、分散剂、润湿剂、增稠剂、搅拌均匀，加入经过表面修饰的纳米ATO粉体，高速分散砂磨6~8h，用BT-9300H激光粒径仪测得粒径分布在100~130nm范围内即可，调pH为

7.5~8.0，制得纳米ATO含量14%的浆料。

2.3.2纳米ATO透明涂料的配制

⑴按m（BS43N）∶m（SF-018）=1∶1的配比，加入1%~5%硅氧烷偶联剂，搅拌混合均匀，制成硅树脂改性丙烯酸乳液，作成膜物。

⑵按m（成膜物）∶m（ATO浆料）=3∶1搅拌混合，然后加入消泡剂、流平剂、杀菌剂、pH调节剂，搅拌混合均匀，制备成透明隔热涂料。

2.4涂膜试样的制作

将制得的透明隔热涂料，用30μm、40μm、50μm线棒涂布器分别涂布于25.4mm×76.2mm×1.0mm规格的3块载玻片上，分别标记为1#、2#、3#；用上述线棒涂布器分别涂布150mm×150mm×3mm的3块平板玻璃片上，分别标记为1#、2#、3#，经过室温干燥或在80℃烘箱中干燥1h，制得不同厚度的透明隔热涂膜试样。前者做光谱性能测试，后者做隔热性能测试，同时取相同规格尺寸的平板玻璃片以同样方法涂布复合基料树脂作为对照备用。

2.5主要性能检测方法

2.5.1纳米ATO浆料的粒径分布

用BT-9300H激光粒度分布仪测量纳米ATO浆料的粒径分布。当粒径不大于130nm时，可认为在可见光区域具有高的透光率，同时在红外区域起到屏蔽作用[3]。

2.5.2涂膜的光谱性能

用3101UV紫外-可见光-近红外光光度计测量涂膜的可见光区及红外光区的透过率。

2.5.3涂膜隔热效果表征

仿照南京工业大学材料工程学院制作的隔热效果测试装置，在同样高度放置2个碘钨灯作光源，将测试玻璃样板和空白玻璃对照样板放入2个相同的空心盒子上，并置于光源下。放置2支温度计，分别测量盒子内的空气温度和底板温度，观察温度随时间的变化。

2.5.4涂膜的基本性能

依据相关国家标准，对纳米ATO透明隔热涂料进行基本性能测试。

3结果与讨论

3.1树脂对透明隔热涂料性能的影响

树脂是涂料中的主要成膜物质，在透明隔热涂料中起着将功能粒子与基质联结起来的作用，为功能粒子的载体。合成树脂的折光指数一般为1.45～1.50，不同树脂对涂料的太阳反射隔热效果没有太大影响。但在实际应用过程中，应该选择结构中少含C—O—C、CO、C—H等吸热基团的树脂，且涂膜透明度要高，表1[4]所列是以TiO2为填料，几种不同树脂涂层对太阳光的吸收率（α）。

纳米二氧化锡ATO透明隔热涂料的研制

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