一种基于氧化铯钨的隔热涂料及其制备方法与应用与流程

本发明属于涂料组合物，具体涉及一种基于氧化铯钨的隔热涂料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、隔热涂料是一种吸收屏蔽近红外光、紫外光的一种新型涂料，能够为建筑窗户、玻璃幕墙等建筑玻璃结构增加隔热效果，达到节能减耗的目的，具有重要意义。然而，在建筑能耗中，有95%是由于我国建筑的采暖、空调、电扇以及家用电器的耗能，因此，建筑物的保温和隔热对于建筑节能具有重要意义。

2、隔热涂料按照其组成成分的属性可以划分为水型和溶剂型两大类，在外界环境条件一致时，溶剂型涂料形成的涂层的硬度较高，耐划伤性、附着力较强，溶剂型的综合性能比水型更有优势。

3、中国专利cn 109233362 b公开了一种基于铯钨青铜的自清洁纳米隔热涂料及其制备方法，所述制备方法包括：以wcl6和csoh·5h2o为原料，以pvp为表面活性剂，以乙酸为酸催化剂，利用水热法制备得到纳米铯钨青铜颗粒；利用ticl4制备得到纳米tio2颗粒；将纳米铯钨青铜颗粒、纳米tio2颗粒、硅烷偶联剂和水一起经球磨、分散，制备得到铯钨青铜/tio2复合颗粒水性浆料；再调整铯钨青铜/tio2复合颗粒水性浆料的浓度，以得到自清洁纳米隔热涂料，此发明的自清洁纳米隔热涂料及其制备方法简单实用，隔热效果好，自清洁效果佳；然而，此隔热涂料硬度较低，易出现划痕。

4、因此，亟需开发一种基于氧化铯钨的隔热涂料，使其隔热性好且耐磨性佳。

技术实现思路

1、针对现有的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于氧化铯钨的隔热涂料及其制备方法，本发明的隔热涂料透射率低、韧性佳，具有较佳的隔热效果，可用于玻璃幕墙、建筑窗户领域，市场价值高。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、本发明一是提供了一种基于氧化铯钨的隔热涂料，按重量份计，所述隔热涂料包含以下原料：改性环氧树脂25-40份，氧化铯钨浆料15-25份，成膜助剂6-10份，改性紫外线吸收剂2-6份，消泡剂0.5-1份，分散剂1-2份，固化剂0.8-2份；

4、其中，所述氧化铯钨浆料按重量份计包含以下原料：氧化铯钨粉体30-40份，溶剂45-70份，复合硅烷偶联剂0.4-0.8份；

5、所述改性环氧树脂的制备方法，包含如下步骤：

6、s1. 将二酚基丙烷和环氧氯丙烷加入反应釜中，水浴加热至70-78℃，搅拌至双酚a完全溶解，回流，得到透明液体；

7、s2. 待体系冷却至60-68℃，滴加0.25-0.4g/ml的氢氧化钠溶液至步骤s1得到的透明液体中，控制滴加时间为3-4h，加热至65-78℃，继续反应1.5-2.5h，得到油状液体；

8、s3. 在步骤s2得到的油状液体加入混合溶剂萃取，洗涤，合并油层，旋转蒸发，得到双酚a型环氧树脂；

9、s4. 在步骤s3得到的双酚a型环氧树脂中加入聚氨酯改性环氧树脂，共混，得到改性环氧树脂；

10、所述改性紫外线吸收剂的制备方法，包含如下步骤：

11、（1）将1-烯丙基-3-氯-5-氟苯、n-十二烷基甘氨酸、二甲基亚砜和三乙胺加入至反应釜中，混合搅拌30-60min，加入10-15wt%的氢氧化钠溶液，加热至温度为80-100℃，反应3.5-4h，旋转蒸发，再通过柱层析提纯，减压蒸馏，得到中间体；

12、（2）将步骤（1）得到的中间体、3-(3-羟基-3-甲基丁烷基)-2,4,6-三羟基二苯甲酮、二甲基亚砜加入至反应釜中，通入惰性气体，搅拌30-60min，加入浓硫酸溶液，升温至100-120℃下反应3-4h，冷却至室温，加入碳酸氢钠溶液，再进行分液，取有机层进行减压蒸馏，再进行柱层析提纯，减压蒸馏，得到改性紫外线吸收剂。

13、本发明的反应机理和作用如下：

14、1. 本发明的改性环氧树脂由双酚a型环氧树脂和聚氨酯改性环氧树脂按特定比例共混得到。双酚a型环氧树脂具有优异的附着性、高强度和抗化学腐蚀性，然而双酚a环氧树脂的固化密度高，可能导致材料的脆性大和抗冲击性差。聚氨酯改性环氧树脂通过引入聚氨酯预聚体，可以形成环氧树脂/聚氨酯互穿网络聚合体，提高材料的热稳定性、拉伸强度和冲击强度；且聚氨酯的引入可以显著提高环氧树脂的韧性，减少其脆性，从而获得更好的抗冲击性能。

15、同时，本发明合成了双酚a型环氧树脂，首先通过控制二酚基丙烷和环氧氯丙烷的摩尔比来减小双酚a型环氧树脂粘度，提升环氧量和透明度，进一步选用0.25-0.4g/ml的氢氧化钠水溶液并控制滴加速度和时间，避免了暴沸现象以及原料环氧氯丙烷的水解，从而可以提升双酚a型环氧树脂的环氧量，其次萃取时选择的混合溶剂不仅很好地提升了分离效果，避免了乳化，进而可以使产物的纯度更高，色泽更加透明。

16、2. 本发明合成新型的紫外线吸收剂，使其能够协同氧化铯钨浆料吸收光热，提升抗紫外性的同时具有较好的耐热性、稳定性，并起到增韧效果。

17、一方面，3-(3-羟基-3-甲基丁烷基)-2,4,6-三羟基二苯甲酮能有效保护玻璃，防止玻璃等因光照变质，其所含的羟基和酮基之间形成内在的氢键使其具有强紫外吸收性，吸收紫外光后分子发生热振动，内在氢键被破坏，化合物将紫外光能量以其他能量释放出来，使螯合环闭环进而不断循环地吸收紫外线；同时，引入中间体会使发色团的光谱吸收向长波方向移动，提升其抗紫外性，协同氧化铯钨浆料吸收光热，进而使得形成的涂料的隔热效果更佳；另一方面，引入了含氟基团，氟原子的电负性非常高，使得含氟化合物的碳-氟键稳定性佳，含氟化合物可以耐受高温环境和强酸强碱等腐蚀性物质的侵蚀，提升了热稳定性和化学稳定性，进而使得最终形成的隔热涂料具有较好的耐热性、稳定性，提升使用寿命；此外，n-十二烷基甘氨酸中含有的长碳链能穿插于树脂的大分子链之间，起到增韧效果，进而增强玻璃材料的抗冲击性能。

18、3. 氧化铯钨纳米粒子表面有许多羟基，使其不易于在有机高分子树脂中均匀分散。如果分散不均匀，树脂材料的界面就可能出现空隙，这会增加水分进入空隙的机会，而水分的渗入会导致树脂材料逐渐分解和变脆，性能下降。

19、本发明选用特定重量份的溶剂以及复合硅烷偶联剂形成氧化铯钨浆料，可以提高氧化铯钨纳米粉体与树脂的相容性，从而改善它们在树脂中的分散性，使树脂的隔热性能得到提升。

20、在一些实施方式中，步骤s1中所述二酚基丙烷和环氧氯丙烷的摩尔比为1：（8-10）。

21、在一些实施方式中，步骤s4中所述双酚a型环氧树脂和聚氨酯改性环氧树脂的质量比为（9-11）：1。

22、优选地，步骤s3中所述混合溶剂为苯和温度为40-60℃的蒸馏水。

23、在一些实施方式中，步骤（1）中所述1-烯丙基-3-氯-5-氟苯和n-十二烷基甘氨酸摩尔比为（1.05-1.2）：1。

24、在一些实施方式中，步骤（2）中所述中间体和3-(3-羟基-3-甲基丁烷基)-2,4,6-三羟基二苯甲酮的摩尔比为（1.1-2.2）：1。

25、优选地，所述氧化铯钨粉末的粒径为35-55nm。

26、在一些实施方式中，所述氧化铯钨浆料中的溶剂为乙二醇丁醚醋酸酯40-60份、丙二醇甲醚2-6份、丙二醇甲醚醋酸酯1-3份和乙二醇丁醚1-2份。

27、在一些实施方式中，所述成膜助剂为正硅酸乙酯。

28、在一些实施方式中，所述消泡剂为有机硅消泡剂。

29、在一些实施方式中，所述分散剂为丙烯酸类共聚物溶液。

30、在一些实施方式中，所述固化剂为双氰胺。

31、本发明二是提供了一种基于氧化铯钨的隔热涂料的制备方法，包含如下步骤：

32、一、将氧化铯钨粉体、溶剂和复合硅烷偶联剂混合，球磨处理，得到氧化铯钨浆料；

33、二、将步骤一制得的氧化铯钨浆料、改性环氧树脂、成膜助剂、改性紫外线吸收剂、消泡剂、分散剂、固化剂机械共混，得到隔热涂料。

34、本发明三是提供了一种基于氧化铯钨的隔热涂料的应用，用于玻璃幕墙、建筑窗户等领域。

35、与现有技术相比，本发明的有益效果如下:

36、1.本发明的隔热涂料透射率低、韧性佳，具有较佳的隔热效果，透明度佳，可用于玻璃幕墙、建筑窗户领域，市场价值高。

37、2.本发明的改性环氧树脂由双酚a型环氧树脂和聚氨酯改性环氧树脂按特定比例共混得到两者协同可以提高材料的热稳定性、拉伸强度和冲击强度；同时，本发明合成的双酚a型环氧树脂纯度更高、环氧量高、色泽更加透明。

38、3.本发明合成新型的紫外线吸收剂，使其能够协同氧化铯钨浆料吸收光热，提升抗紫外性的同时具有较好的耐热性、稳定性，并起到增韧效果。

39、4.本发明通过选用特定的硅烷偶联剂和溶剂来改性氧化铯钨纳米粉体，使其更好地融入树脂中，避免水分的不良影响，提高材料的整体性能。

技术特征：

1.一种基于氧化铯钨的隔热涂料，其特征在于，按重量份计，所述隔热涂料包含以下原料：改性环氧树脂25-40份，氧化铯钨浆料15-25份，成膜助剂6-10份，改性紫外线吸收剂2-6份，消泡剂0.5-1份，分散剂1-2份，固化剂0.8-2份；

2.根据权利要求1所述的一种基于氧化铯钨的隔热涂料，其特征在于，步骤s1中所述二酚基丙烷和环氧氯丙烷的摩尔比为1：（8-10）。

3.根据权利要求1所述的一种基于氧化铯钨的隔热涂料，其特征在于，步骤s4中所述双酚a型环氧树脂和聚氨酯改性环氧树脂的质量比为（9-11）：1。

4.根据权利要求1所述的一种基于氧化铯钨的隔热涂料，其特征在于，步骤（1）中所述1-烯丙基-3-氯-5-氟苯和n-十二烷基甘氨酸摩尔比为（1.05-1.2）：1。

5.根据权利要求1所述的一种基于氧化铯钨的隔热涂料，其特征在于，步骤（2）中所述中间体和3-(3-羟基-3-甲基丁烷基)-2,4,6-三羟基二苯甲酮的摩尔比为（1.1-2.2）：1。

6.根据权利要求1所述的一种基于氧化铯钨的隔热涂料，其特征在于，按重量份计，所述氧化铯钨浆料中的溶剂为乙二醇丁醚醋酸酯40-60份、丙二醇甲醚2-6份、丙二醇甲醚醋酸酯1-3份和乙二醇丁醚1-2份。

7.一种权利要求1-6任一项所述的基于氧化铯钨的隔热涂料的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：

8.一种权利要求1-6任一项所述的基于氧化铯钨的隔热涂料的应用，其特征在于，用于玻璃幕墙、建筑窗户领域。

技术总结
本发明属于涂料组合物技术领域，提供了一种基于氧化铯钨的隔热涂料及其制备方法与应用，所述隔热涂料按重量份计包含以下原料：改性环氧树脂25‑40份，氧化铯钨浆料15‑25份，成膜助剂6‑10份，改性紫外线吸收剂2‑6份，消泡剂0.5‑1份，分散剂1‑2份，固化剂0.8‑2份；其中，所述氧化铯钨浆料按重量份计包含以下原料：氧化铯钨粉体30‑40份，溶剂45‑70份，复合硅烷偶联剂0.4‑0.8份。本发明的隔热涂料透射率低、韧性佳，具有较佳的隔热效果，透明度佳，可用于玻璃幕墙、建筑窗户领域，市场价值高。

技术研发人员：强学尧,李艳萍
受保护的技术使用者：上海贻赛新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23