[发明专利]纳米涂料及其制备方法、及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米涂料技术，具体为一种适用于纳米阳光膜的纳米涂料及其制备方法、及应用。

背景技术

现有阳光膜技术包括真空镀金属膜如铝膜、磁控溅射多层金属膜如双银膜、多层聚合物拉伸膜和纳米膜等。其中，真空镀金属铝膜虽投资成本低，但其高的可见光反射率会造成严重的光污染；磁控溅射多层金属膜和多层聚合物拉伸膜虽具有高可见光透过率和高红外阻隔率的优点，但其投资成本较大，性价比低；由纳米涂料制成的纳米阳光膜能兼顾可见光透过率和红外阻隔率，而且其投资成本相对较低，介于前述两者之间。因此，纳米阳光膜成为目前阳光膜研究的热点之一。

太阳光的能量主要分布在315nm-2500nm波长范围内，其中紫外光(315nm-400nm)的能量占总太阳能的3.4％，可见光(400nm-700nm)占41.7％，近红外光(700nm-2500nm)占54％。采用纳米涂料制成的阳光膜既能保持高的可见光透光率又能保持高的红外阻隔率，其基本原理是制成纳米涂料的纳米材料对红外光的吸收和反射，阻隔来自太阳光的大部分红外辐射，可降低室内温度3～6度，有良好的隔热效果。

中国专利文献CN101164946、CN101050065、CN101289281、CN101481218和CN101538444公开了采用纳米材料ATO(锑锡氧化物)和水性溶剂等制成纳米涂料，中国专利文献CN101289281公开了采用ITO(铟锡氧化物)和水性溶剂等制成纳米涂料，中国专利文献CN101265031还公开了采用ATO和ITO两种纳米材料与水性溶剂等制成纳米涂料。上述专利文献公开的纳米涂料虽普遍具有了较好可见光透光率和红外阻隔率的优点，但仍存在着不足：(1)制备方法均是先将纳米材料分散在水或醇类等亲水性溶剂中，然后再将加入水性树脂制成纳米涂料，该纳米涂料中的纳米材料和树脂主要是以物理吸附作用结合，稳定性较差，易随时间的推移产生团聚现象，从而影响纳米涂料的红外阻隔率。(2)采用的亲水性溶剂具有较高的表面能，易造成纳米涂料在被涂基材表面的亲润性不足，导致纳米涂料涂布不均。(3)用于制备纳米涂料的纳米材料大多采用了单一的ATO或ITO，由于不同的纳米材料具有不同的红外吸收特性，红外吸收频带不同，采用单一的纳米材料使纳米涂料的红外阻隔带宽局限，不能最大限度的阻隔红外能量。

中国专利文献CN101108946虽然通过原位聚合方式来解决纳米涂料的稳定性问题，但其处理程序和工艺复杂，不利于规模生产。

中国专利文献CN102120900虽然公开了紫外光固化工艺的非亲水性纳米涂料，其涂料的制备是将ATO纳米粉末直接加入光固化树脂进行分散。但要实现良好的分散难度大，团聚现象难于解决，进而影响红外光阻隔效率。

发明内容

本发明的目的是提供解决上述技术问题的一种兼顾高可见光透过率和高红外光、紫外光阻隔率的纳米涂料及其制备方法。可应用于汽车和建筑玻窗中，具有透明度好、隔热性能高、稳定性好、耐候性好、耐磨性高和工艺简单的特点。

本发明的纳米涂料是由纳米分散液、光固化树脂和助剂组成，所述纳米分散液至少包括纳米材料和分散剂，还可以包括分散溶剂。所述分散剂是所述纳米材料重量的5～50％，所述光固化树脂是所述纳米材料重量的100～600％。所述助剂至少包括光引发剂、附着促进剂、流平剂、表面耐磨剂和稀释溶剂，当然，本发明不仅仅包括上述助剂，例如还可包括消泡剂等等。

所述分散剂与光固化树脂表面形成离子键或共价键结合，所述化学键至少包括酯键、脲键、碳碳键、碳氮键、以及具有-O-、氨基甲酸酯、酰胺、酰亚胺、噁唑烷酮等结构特征的化学结合键，可避免纳米材料在膜中的再次团聚，进而提高纳米功能膜的稳定性、耐候性和使用寿命。

包含能与所述光固化树脂形成牢固化学键结合的分散剂的纳米分散液均可用于本发明，所述纳米分散液可市购或自制，由于上述纳米分散液种类较多，故不在此一一列举。

本发明的光固化树脂包括双官能团光固化树脂和三官能团及以上光固化树脂，双官能团光固化树脂占所述光固化树脂总量的10～50％，三官能团及以上光固化树脂占所述光固化树脂总量的50～90％。

进一步地，所述光固化树脂为下述的一种或多种组合：丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯或聚酯丙烯酸酯。

进一步地，所述光固化树脂也可为下述的一种或多种组合：含有和/或羟基基团、和/或羧酸基团、和/或异氰酸酯基团、和/或氟烷基团、和/或硅氧烷基团、和/或羧酸酐基团的丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯或聚酯丙烯酸酯。