纳米氧化铟锡透明隔热涂料的制备及性能表征.pdf

1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/纳米氧化铟锡透明隔热涂料的制备及性能表征陈飞霞,付金栋,韦亚兵,赵石林(南京工业大学材料学院,210009)摘 要:采用在水中分散好的氧化铟锡(ITO)水浆,以及有机硅树脂成膜剂,通过加入共溶剂并调整体系pH值,制得了性能好的透明隔热涂料。试验结果表明,该涂料具有良好的光谱选择性,在可见光区具有高的透过性,并能有效阻隔红外光区的热辐射。关键词:纳米氧化铟锡;透明隔热涂料;光学性能;隔热效果;有机硅树脂中图分类号:TQ 63016 文献标识码:A 文章编号:0253-4312(2004)02-0048-04 江苏省高新技术计划项目(编号:BG2001007)甲醛树脂的特征裂解碎片峰,而二氢苊、芴、蒽、萤蒽、芘等为沥青树脂中煤焦沥青的主要裂解产物。该裂解谱图是2种树脂裂解碎片的加和,而不存在2种单体以上化学键连接的特征碎片。因此,该涂料基料是由叔丁基酚甲醛树脂和煤焦沥青混合而成的。既具备酚醛树脂耐磨、附着力强、耐腐蚀的优点,又具有沥青耐水、价廉等特色。参考文献1 柘植新,大古肇.高分辨裂解色谱原理与高分子裂解谱图集.北京:中国科学技术出版社,1993收稿日期 2003-09-08通信地址 北京7288信箱涂料室联系电话[phone] 引 言目前制作透明隔热玻璃最常用的方法是在玻璃表面镀膜或贴膜,但由于生产成本较高,难以广泛应用。在制作隔热膜时一般采用高纯氧化铟锡(ITO)纳米复合粉末制成ITO靶材1,然后在基体上成膜。ITO粉体具有优良的光电性能,在红外区的反射率达80%。若能采用ITO粉体制成透明隔热涂料,用于玻璃等基材,将有良好的市场前景和推广价值。美国和日本在纳米ITO涂料的研究开发起步较早,处于世界的前列。美国的Nanophase公司首先开发了具有红外反射性能的半导体纳米材料ITO,并将其分散在水中制成纳米浆料。美国专利2介绍了稳定的纳米ITO水分散体的制备方法,并用来制造透明导电涂料。日本也发表了很多类似专利,将纳米ITO粉体用于制备水 性 或 溶 剂 型 红 外 阻 隔 涂料3-4,而我国则未见报道。本研究采用ITO粉体制成分散良好的ITO水浆,用有机硅树脂作为成膜物,选用其他适宜助剂和工艺条件,制备了透明隔热涂料。1 实验部分1.1 原料及配方原料及配方见表1。1.2 仪器与装置磁力搅拌器,江苏中大仪器厂;紫外-可见光-近红外分光光度计,日本岛津公司;隔热效果测试装置,自制;线棒涂布器,上海现代环境工程研究所。1.3 透明隔热涂料的制备取分散好的纳米ITO水浆10 mL,在磁力搅拌下缓慢加入一定量的成膜物,然后加入适量正丁醇稀84第34卷第2期涂 料 工 业Vol.34No.22004年2月PAINT&COATINGS INDUSTRYFeb.2004 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/释剂及其他适宜的助剂,用0.1 mol稀盐酸调节体系的pH值至34,继续搅拌10 min后,静置30 min,备用。表1 原料与配方原料名称用量透明隔热涂料配方纳米ITO水浆(自制)10 mL有机硅树脂成膜物(自制)变量正丁醇变量0.1 mol稀盐酸变量保护涂料配方甲组分羟基丙烯酸树脂70 g高分子流平剂0.4 g改性聚硅氧烷消泡剂0.4 g稀释剂29.2 g乙组分HI-190固化剂14.7 g乙酸丁酯10.3 g甲组分/乙组分=4/11.4 施工工艺玻璃基材的处理:首先清除玻璃表面灰尘及污垢,在10%NaOH溶液中浸泡4 h,取出用清水洗净,烘干,备用。用浸涂、辊涂或刷涂的方法将上述制得的涂料涂覆于处理过的玻璃基材表面,室温下待溶剂挥发后放入烘箱,在一定温度下固化成膜。用30m线棒涂布器在上述隔热层上涂覆一层保护涂料,室温下放置至溶剂挥发后放入烘箱固化。1.5 透明隔热涂料的表征1.5.1 光学性能在岛津UV3101型紫外-可见光-近红外分光光度计上测定透明隔热涂层在波长2202 500 nm范围内的透射光谱曲线,比较不同样品在各个波段的透过特性。1.5.2 隔热性能采用自制的隔热效果测试装置,测定所制得的透明隔热玻璃的隔热效果,如图1所示。当光源照射试样时,通过温度计测量木盒内的空气温度以及热电偶测温仪测量底板的温度,可得知试样的隔热效果。照明光源采用250 W红外灯和500W碘钨灯,红外灯的能量主要集中在红外光区,而碘钨灯的光谱能量分布与太阳光更接近。1 照明光源;2 涂有涂料的玻璃;3 泡沫塑料隔热层;4 木盒;5 铁片(上表面涂有黑色涂料);6 挡板;7 水银温度计;8 热电偶测温仪图1 隔热效果测试装置2 结果与讨论2.1 透明隔热涂料的光学性能研究不同氧化铟锡用量在波长为2202 500 nm的透射光谱见图2。1#6#6个试样在可见光区均有较高的透过率(80%90%),ITO用量提高,可见光透过率略有下降。在波长大于800 nm的近红外区透过率开始下降,波长在1 500 nm以上的红外光透过率几乎为零。根据GB/T 268094中的计算公式5和图2中对透过光谱的测定,计算图中各试样在3801 800 nm波长范围内的可见光透过率和太阳光直接透过率,见表2。图2 不同氧化铟锡用量对涂膜光谱透过性的影响表2 不同氧化铟锡用量涂膜的可见光透过率及太阳光直接透射比样品编号PVC(颜料体积浓度)可见光透过率/%太阳光直接透过率(大气质量为1)/%1#0.7280.1559.802#0.5383.0062.983#0.3483.0163.354#0.2285.2366.395#0.1385.4970.946#0.0784.0570.7494陈飞霞等:纳米氧化铟锡透明隔热涂料的制备及性能表征 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/ 由表2可见,各试样的可见光透过率均在80%以上,随着纳米氧化铟锡用量的减少,可见光的透过率有增大的趋势,太阳光直接透过率也有增大的趋势。可见,随着涂料中ITO用量的增大,隔热效果随之增强。2.2 透明隔热涂料的隔热效果表征红外灯照射下3#试样的底板升温速度见图3。由图3可见,空白玻璃和试样之间的升温速度差异很明显,开始时两者温度呈线型增加,随着时间的延长,温度逐渐接近平衡状态,30 min时两者温差达到10。这说明3#试样具有明显的隔热效果。碘钨灯照射下3#试样的底板升温速度见图4。与红外灯相比,碘钨灯的能量更多地分布在可见光区,而涂膜主要阻隔红外光的能量,所以30 min后底板达到的温度高于红外灯照射试样,但是其升温趋势与红外灯相似。120 min时温度达到平衡状态,不再随时间的延长而继续升高,此时3#试样和空白玻璃之间的温差为18。1 空白玻璃;23#试样图3 红外灯照射下3#试样的底板升温速度1 空白玻璃;23#试样图4 碘钨灯照射下3#试样的底板升温速度碘钨灯照射下木盒内空气的升温速度见图5。由图5可见,空气升温速度要比底板升温速度慢,而且温度达到平衡所需的时间较长。但使用空白玻璃和隔热玻璃的温差仍保持在5 左右,照射时间达到120 min时温差无减小的趋势,基本达到升温平衡。1 空白玻璃;23#试样图5 碘钨灯照射下3#试样的木盒内空气升温速度碘钨灯照射下不同ITO用量的涂膜的隔热效果比较见图6。由图6可见,随着涂膜中ITO用量的增加,试样与空白玻璃的温差增大,隔热效果也随之增加。1 空白玻璃;24#试样;33#试样;42#试样图6 涂膜中氧化铟锡含量对隔热性能的影响2.3 涂料的基本性能根据涂料的相关标准,对涂有双涂层(隔热涂层和保护涂层)的透明隔热涂料进行了基本性能测试,结果见表3。表3 透明隔热涂料基本性能检验结果 检 验 项 目检验结果参照标准漆膜颜色及外观微蓝,透明,平整,光亮GB172979铅笔硬度HGB/T 67391996附着力/级3GB/T 172079耐磨性(200 r/750 g)/mg1.0GB 176879耐冲击性/cm50GB/T 173293柔韧性/mm2GB/T 173193耐水性(浸水试验24 h)无明显变化GB/T 173393耐热性(1002,3 h)漆膜无鼓泡GB 173579 表3可见,该透明隔热涂料不仅具有优良的隔热性能,而且具有良好的综合性能。05陈飞霞等:纳米氧化铟锡透明隔热涂料的制备及性能表征 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/环保型内墙乳胶漆配方设计李学燕,胡文阁,李政,姬金花(红狮涂料国际有限公司,北京100078)摘 要:在进行内墙乳胶漆的配方设计中,研究了乳液、杀菌剂、增稠剂、成膜助剂、抗冻剂及分散剂的选择,并介绍了环保型内墙涂料的配制。关键词:环保型涂料;乳胶漆;有机挥发物;游离甲醛;内墙涂料;配方设计中图分类号:TQ 63016+8 文献标识码:B 文章编号:0253-4312(2004)02-0051-053 结 语在水体系中分散良好的纳米ITO制备的透明隔热涂料具有良好的光谱选择性,可见光区的透过率达80%以上,而大部分红外光被有效阻隔。通过对透明隔热涂料的隔热效果测试表明,该涂料具有明显的隔热效果,在碘钨灯照射下透明隔热玻璃和空白玻璃之间的底板温差可以达10 以上。此外,涂膜还具有优良的硬度、耐磨性、附着力、柔韧性、耐水性和耐热性,能够满足一般使用场合的实际要求。参考文献1 徐美君.ITO透明导电玻璃生产及应用.玻璃与搪瓷,2001,(2)2 国际专利,0009446.20003 欧洲专利,1040913.20004 美国专利,5518810.19965GB/T 268094建筑玻璃 可见光透射比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外线透射比及有关窗玻璃参数的测定收稿日期 2003-10-20通信地址 南京工业大学材料学院高分子系联系电话 [phone] 引 言目前,建筑内墙乳胶漆已成为室内装饰材料的主打产品。建筑内墙乳胶漆以其透气性好、耐擦洗、遮挡墙体裂纹、便于施工等诸多优势而深得消费者的喜爱。因此,建筑内墙乳胶漆的安全性、健康性越来越引起人们的重视,市场需要性能优越、功能独特、健康环保的室内涂料产品。“室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量”国家强制标准中规定有机挥发物(VOC)的最高限量是200 g/L,游离甲醛是0.1 g/kg。乳胶漆中的有机挥发物(VOC)和游离甲醛主要来源于乳液及各种助剂。内墙乳胶漆产品的配方设计,首先要考虑乳液的VOC含量、游离甲醛含量,选择乳液的类型,控制成膜助剂用量,特别是要选择游离甲醛含量低或不含游离甲醛的助剂,在此基础上,再研究涂料和涂膜的综合性能。高分子聚合物乳胶漆的成膜机理是粒子堆砌聚集,涂膜具有透气性、透水性,并制约了乳胶漆光泽度的提高。因此,在配方设计中,乳液粒子大小的选择、稳定性的选择、硬度的选择、颜填料体系的选择和各种助剂的协调作用尤为重要。1 试验部分1.1 乳胶的选择选择了不同牌号的纯丙乳液、苯丙乳液和醋叔乳液,其玻璃化温度(Tg)分别为2228、2027和1825。首先对以上3组乳液系列产品进行游离甲醛检测(测试方法按GB/T 185822001附录B),所选3个型号醋叔乳液的游离甲醛含量均大于011 g/kg。该类乳液本试验暂不选用。纯丙乳液的游离甲醛含量小于011 g/kg,其耐侯性和保色性虽然优于苯丙乳液,但价格普遍高出50%200%,由于纯丙乳液相对成本价格较高,不适合本试验选用。苯丙乳液的性能、价格比较合理,其游离甲醛含量部分低于011 g/kg,可通过检测进行筛选,苯丙乳液是本试验选择的品种。15第34卷第2期涂 料 工 业Vol.34No.22004年2月PAINT&COATINGS INDUSTRYFeb.2004 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/Key Words:self-emulsify,epoxy resin,phase conversion,centrifugal stability,particle size of dispersed phaseWaterborne Polyurethane Modified Epoxy Resin H ardener/LIU Han-jie,WANG Xu-dong,NE Hong,et alTUL IAOGONGYE.-2004,34(2).-3032The title hardener is prepared by grafting a surfactant onto the polyurethane modified epoxy resin matrix,which is used to formulatea waterborne epoxy flooring coatings with excellent performaance.The influence of amount of TD1 on the properties of hardener andfilm performance is discussed.Key Words:polyurethane modified epoxy,waterborne,hardener,modification,graftinglnfloence of Specialty Wax on Performance of Pearlescent Dirt-Pickup Resistant Plastic Paint/ZHOU Jian,LAI Wen-boTU2L IAO GONGYE.-2004,34(2).-3234The influences of three specialty waxes on the performance of pearlescent dirt-pickup resistant plastic paint are compared.It hasshown that the ethylene-vinyl acetate wax and polyamide wax will provide effective improvement for the film appearance.Key Words:dirt-pickup resistant plastic paint,specialty wax,packing,performance,pearlescent pigmentStudy on Vinyl Monomer Modified Waterborne polyurethane/XIU Yu-ying,LI Wen-jing,LUO QiangTUL IAO GONGYE.-2004,34(2).-3437The waterborne polyurethane is modified with blend grafting methyl methacrylate and styrene by seed polymerization.The mechanicalproperty,moisture absorption,and IR spectrum of the modified polymer are characterized.It has shown that modification of waterbornepolyurethane with vinyl monomer will improve its mechanical property and reduce moisture absorption.The methyl methacrylate showsstrong hydrogen bonding effect and good compatibility,while styrene shows less hydrogen bonding effect and higher phase separationtendency.Key Words:waterborne polyurethane,methyl methacrylate,styrene,structure,propertyApplication of Air Dry Acrylic 3D H ammer Tone Paint for Compressor/ZHANG Wei-guoTUL IAO GONGYE.-2004,34(2).-3839This article has briefly described the composition,mechanism,spray technology,production technology,refinishing method and rele2vant quality requirement.Key Words:hammer tone paint,compressor,finishing,refinishing,acrylic paintPreliminary Discussion on Coatings Protection of Concrete Structures/NI Jian-chun,LIANG Hai,AN JunTUL IAO GONGYE.-2004,34(2).-4041This article has analyzed the influence of natural environment on concrete structures and described briefly the requirement for corrosionprotective coatings on concrete structures and the conventional protective measures.Key Words:Concrete,finishing,structures,corrosion,protectionQuality of Charring Layer of Dilatant Fire Retardant Coatings and Factors Influencing Fire Retardant Performance/WU Zong-han,TAN Zhi-jun,HOU Wen-wu,et alTUL IAO GONGYE.-2004,34(2).-4245This article has discussed the influence of composition of dilatant fire retardant coatings on the quality of charring layer and fire retar2dant property,and indicated some important ingredients,their usages and synergistic effect in formulation design.Key Words:fire retardant coatings,charring layer,performance,formulation design,synergistic effectA Fast Analytical Methodfor Coatings Composition Pyrolytic Chromatography/Mass Spectrometry/CAO Jing-yi,FU Da-hai,ZHANG Feng,et alTUL IAO GONGYE.-2004,34(2).-4648The coatings composition is analyzed by use of pyrolytic chromatography/mass spectrometry,which fits various coatings samples,avoiding the complex chemical separation,purification processes with IR and NMR methods.It is featured by free pretreatment,smallquantity of samples,higher sensitivity and short test time,which can not only determine the binders and solvents,but also suitable foringredient analysis of specific resin.Key Words:pyrolysis,chromatography/mass spectrometry,coatings,binder,solventPreparation of Nano Indium/Tin Oxide Transparent Heat Insulation Coatings and lts Performance Characterization/CHEN Fei-xia,FU jin-dong,WEI Ya-binTUL IAO GONGYE.-2004,34(2).-4851A transparent heat insulation coatingswith good property has been prepared based on indium/tin oxide(ITO)aqueous dispersion,silicone film former,cosolvent at desired pH value.It has shown that this coatings provides good spectrum selectivity and excellent trans2parency in the range of visible spectrum and can shield heat radiation in infrared region.Key Words:nano indium/tin oxide,transparent heat insulation coatings,optical property,heat insulation effect,silicone resinFormulation Design of Environmental Friendly Interior Emulsion Paint/LI Xue-yan,HU Wen-ge,LI Zheng,et alTUL IAOGONGYE.-2004,34(2).-5155During the design of interior emulsion paint,the selection of emulsions,bactericides,thickeners,coalescents,freezing stabilizers,anddispersants is discussed.The formulation of the title paint is given.Key Words:environmental friendly,volatile organic compound,free formaldehyde,interior wall,formulation designG LOBIC Low Impedance Antifouling Technology/Claus Weinell,XU Guo-giangTUL IAO GONGYE.-2004,34(2).-5659Through lab test and in-site ship application,the newly developed tin-free GLOBIC seriesof self-polishing antifouling paints haveshown good self-polishing and low impedance properties.The service life for the series of antifouling paints is given.Key Words:antifouling paint,tin-free self-polishing,low impedance,self-polishing,service life36Abstract