纳米浆料，自清洁、隔热涂膜液及其透明基材及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米浆料，自清洁、隔热涂膜液及其透明基材及制备方法。所述的纳米浆料，其配方包括下述以重量份计的组分：纳米粉体5～25份，润湿剂1～25份，活性分散剂1～25份，和分散介质10～200份；其中所述的纳米粉体为光触媒粉体或隔热粉体；所述的纳米浆料的固含量为5～50wt％，所述纳米浆料中颗粒的粒径分布在10～200纳米。本发明专利技术通过先制备稳定的纳米光触媒浆料和纳米隔热浆料，再将其与无机溶胶以及有机树脂等成膜物质复合得到自清洁涂膜液和隔热涂膜液。该涂膜液可以采用多种不同的施工手段涂覆于不同透明基材表面，得到具有自清洁和隔热双重功能的透明材料，因此可以实现多功能透明镀膜材料，如多功能镀膜玻璃的大规模制备。

【技术实现步骤摘要】
纳米浆料，自清洁、隔热涂膜液及其透明基材及制备方法
本专利技术涉及化工，材料以及环保领域，尤其涉及一种纳米浆料，一种含其的自清洁涂膜液、一种含其的隔热涂膜液，及它们的制备方法和应用。
技术介绍
近年来玻璃等透明材料在建筑以及车船等领域的使用越来越广泛，其对太阳辐射的高通透性大大加重了内部空间的制冷和取暖能耗。因此人们开始采用各种方式来有目的性地改变玻璃的透光性。目前较为普遍的方式是在玻璃表面镀上金属膜来达到阻隔太阳热辐射的效果。比如，镀膜玻璃，低辐射玻璃等隔热玻璃即是通过高温热解沉积法或磁控真空溅射法在玻璃生产过程中在其表面制备一层金属或金属化合物膜实现对太阳热辐射的阻隔。虽然该类玻璃的隔热性能优异，但是生产工艺复杂，条件苛刻，导致生产成本很高。而且需要强调的是，该工艺仅能在玻璃生产线上进行，无法用来直接对已有玻璃进行节能改造。为了实现这个目的，该镀膜技术被引入到聚合物基材上，即通过磁控溅射的方法在聚合物贴膜表面沉积金属隔热层得到隔热贴膜。该贴膜可以直接贴覆到已有的各类玻璃表面赋予其隔热功能。然而该技术仍然使用磁控真空溅射技术，因此仍然存在生产工艺复杂，成本高的缺点。同时，该技术使用的聚合物基材聚对苯二甲酸乙二酯以及胶黏剂层，在长期户外暴晒下会发生老化降解，使用寿命较短。因此目前的发展趋势是性价比更高的隔热涂膜。人们发现一些纳米金属氧化物以及硼化物如氧化铟锡、氧化锑锡、六硼化镧在太阳光的红外区具有很好的阻隔性，因此将其引入到涂料配方中得到玻璃隔热涂料。常规的玻璃隔热涂料一般由有机树脂和纳米浆料混合制得，虽然可以得到较好的隔热效果，但是仍然存在以下几点不足：(1)纳米粒子在溶剂以及树脂中的分散性较差，易形成团聚，从而影响隔热涂膜的透明性以及隔热涂料的储存稳定性；(2)有机树脂与玻璃基材的附着力较差，影响涂层的使用寿命；(3)隔热涂料的树脂基体耐沾污性较差，从而给玻璃的清洗带来麻烦。光触媒是一种纳米级的金属氧化物材料，其在光照的条件下，会产生活跃的自由基和空穴，对有机物具有催化降解的作用。目前研究最为广泛的光触媒材料为纳米二氧化钛。实验室研究表明，如果在玻璃表面形成一层二氧化钛膜，可以赋予玻璃自清洁和超亲水性，从而可以实现抗污、防雾的效果。目前国内外主要通过磁控溅射，喷雾法和提拉法在玻璃表面制备二氧化钛层。如CN00115361.7以普通玻璃为基板，以纯度高于99.5％的钛板作为靶材，通过磁控溅射的方法在玻璃表面镀上了二氧化钛膜层。磁控溅射技术虽然可以在玻璃表面形成非常薄的膜层，但是整个工艺比较复杂，需要真空和高纯度靶材，成本很高。喷雾法可以用于自清洁玻璃的在线生产。如CN200410060185.1通过超声将二氧化钛前驱体等药剂雾化，再将其导入玻璃退火窑，通过热分解在玻璃表面形成二氧化钛薄膜。CN200510033239.X将无定形的二氧化钛溶胶喷雾到玻璃基片表面，再进行高温陈化结晶处理得到结晶的二氧化钛膜。喷雾法虽然可以在玻璃的生产过程中形成二氧化钛镀膜，但是整个工艺流程仍然需要高温结晶处理，不易于控制薄膜的厚度以及晶粒在玻璃表面的分散。提拉法也被用于在玻璃表面形成二氧化钛薄膜，如CN02150721.X通过溶胶-凝胶法制备氧化硅和锐钛矿型氧化钛溶胶作为基础组分，再采用多次提拉法将所得的溶胶涂覆于玻璃表面，干燥后再进行陈化处理得到涂膜。该工艺仅能得到纳米级的涂膜，如需获得实际应用中所需的较厚的涂膜(亚微米级)，则需要经过进行多次干燥-提拉工艺，流程较为繁琐，不利于大规模产业化装备。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服了现有技术中用于改善玻璃透光性的薄膜生产工艺复杂、成本高、厚度不满足要求等缺陷，提供了一种纳米浆料，以及含其的自清洁涂膜液和隔热涂膜液，以及由所述的涂膜液制得的具有自清洁功能的透明基材，和具有自清洁功能和隔热功能的透明基材。本专利技术通过优化的研磨工艺可以大规模制备纳米光触媒浆料以及纳米隔热浆料。该研磨工艺对于不同功能的纳米粉体具有普适性。通过在涂料配方中加入纳米光触媒浆料和纳米隔热浆料可以分别得到具有自清洁功能和隔热功能的涂膜液。除了纳米浆料以及有机树脂外，本专利技术使用了无机溶胶用以提高涂膜的综合性能，如硬度以及对基材的附着力等。对于玻璃基材来说，该涂膜液既可以用于单片玻璃的涂装改造，也可以用于玻璃的在线生产。而涂膜玻璃的功能由所涂覆的涂膜液的性能以及施工方法所决定，即可以得到具有单一隔热或自清洁功能的玻璃，也可以得到同时具有隔热和自清洁功能的玻璃。相比于已有的功能涂层技术，本专利技术提出的自清洁隔热纳米涂层制备工艺流程简单，应用范围广泛，且可以同时赋予基材多种不同的功能。本专利技术提供了一种纳米浆料，其配方包括下述以重量份计的组分：纳米粉体5～25份，润湿剂1～25份，活性分散剂1～25份，和分散介质10～200份；其中所述的纳米粉体为光触媒粉体或隔热粉体；所述的纳米浆料的固含量为5～50wt％，所述纳米浆料中颗粒的粒径分布在10～200纳米。其中，所述的粒径分布较佳地在10～150纳米。其中，所述的光触媒粉体的原始粒径较佳地为5～100纳米。所述的光触媒粉体可为本领域中各种常规的光触媒粉体，较佳地包括锐钛矿型二氧化钛、混晶型二氧化钛、纳米氧化锌和纳米氧化铈中的一种或多种；所述的混晶型二氧化钛是二氧化钛颗粒同时具有锐钛矿型和金红石型两种晶型。所述的混晶型二氧化钛中锐钛矿型二氧化钛的质量比较佳地为50％以上，例如赢创德固赛公司牌号为P25的光触媒粉体。其中，所述的隔热粉体的原始粒径较佳地为5～100纳米。所述的隔热粉体较佳地包括氧化锑锡(ATO)、氧化铟锡(ITO)、六硼化镧(LaB6)和五氧化二钒(V2O5)中的一种或多种。其中，所述的润湿剂较佳地为本领域作为润湿剂使用的各种常规多元酸聚合物，更佳地为改性聚酯或聚氧乙烯。所述的润湿剂的用量较佳地占所述纳米粉体总重量的25～150％。所述的活性分散剂较佳地为改性聚丙烯酸酯、改性聚酯分散剂、脂肪胺分散剂和硅酸酯偶联剂中的一种或多种，更佳地为3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。所述的活性分散剂的用量较佳地占所述纳米粉体总重量的25～150％。其中，所述的分散介质根据所选用的成膜物质的树脂体系以及无机溶胶的连续相采用水性分散介质或者溶剂型分散介质，较佳地选自水、乙醇、丁醇、二甲苯和醋酸丁酯中的一种或多种。本专利技术所述纳米浆料的制备方法包括下述步骤：根据上述纳米浆料的配方，将所述各组分混合，超声分散后研磨至粒径分布在10～200纳米的纳米浆料，所述的粒径分布较佳地为10～150纳米。本专利技术提提供了一种涂膜液，其为自清洁涂膜液或隔热涂膜液；当所述的涂膜液为自清洁涂膜液时，其配方包括下述以重量份计的组分：所述的纳米浆料1～10份，溶胶0.1～20份，有机树脂0～10份，助剂0.1～10份，和溶剂50～100份，其中所述的纳米浆料中的纳米粉体为光触媒粉体；当所述的涂膜液为隔热涂膜液时，其配方包括下述以重量份计的组分：所述的纳米浆料10～80份，溶胶0～20份，有机树脂20～90份，助本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米浆料，其配方包括下述以重量份计的组分：纳米粉体5～25份，润湿剂1～25份，活性分散剂1～25份，和分散介质10～200份；其中所述的纳米粉体为光触媒粉体或隔热粉体；所述的纳米浆料的固含量为5～50wt％，所述纳米浆料中颗粒的粒径分布在10～200纳米。

【技术特征摘要】
1.一种涂膜液，其为自清洁涂膜液，其配方包括下述以重量份计的组分：纳米浆料1～10份，溶胶0.1～20份，有机树脂0～10份，助剂0.1～10份，和溶剂50～100份；所述的溶胶为可水解的金属烷氧基化合物的非水水解溶液，所述的非水水解溶液为由可水解的金属烷氧基化合物在非水条件下经水解缩合反应获得，所述的可水解的金属烷氧基化合物为钛酸酯，在钛酸酯进行水解缩合反应之前，需使用金属螯合剂进行改性处理；所述的纳米浆料的配方包括下述以重量份计的组分：纳米粉体5～25份，润湿剂1～25份，活性分散剂1～25份，和分散介质10～200份；其中所述的纳米粉体为光触媒粉体；所述的纳米浆料的固含量为5～50wt％，所述纳米浆料中颗粒的粒径分布在10～200纳米。2.如权利要求1所述的涂膜液，其特征在于：所述的光触媒粉体的原始粒径为5～100纳米；和/或，所述的光触媒粉体包括锐钛矿型二氧化钛、混晶型二氧化钛、纳米氧化锌和纳米氧化铈中的一种或多种。3.如权利要求1或2所述的涂膜液，其特征在于：所述的润湿剂为多元酸聚合物；和/或，所述的润湿剂的用量占所述纳米粉体总重量的25～150％；所述的活性分散剂为改性聚丙烯酸酯、改性聚酯分散剂、脂肪胺分散剂和硅酸酯偶联剂中的一种或多种；和/或，所述的活性分散剂的用量占所述纳米粉体总重量的25～150％；所述的分散介质选自水、乙醇、丁醇、二甲苯和醋酸丁酯中的一种或多种。4.如权利要求3所述的涂膜液，其特征在于：所述的润湿剂为改性聚酯或聚氧乙烯；所述的活性分散剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。5.如权利要求1所述的涂膜液，其特征在于：所述的水解缩合反应的反应介质为极性溶剂；所述的极性溶剂为醇类溶剂和/或酮类溶剂；所述的醇类溶剂为乙醇、异丙醇和正丁醇中的一种或多种；所述的酮类溶剂为丙酮。6.如权利要求1所述的涂膜液，其特征在于：所述的金属螯合剂包括有机羧酸、β-二酮及其衍生物和多羟...

【专利技术属性】
技术研发人员：张扬，顾广新，魏勇，
申请(专利权)人：张扬，顾广新，魏勇，
类型：发明
国别省市：上海;31