水性納米光學(xué)功能涂料的研制.pdf

1、納米材料有著新奇獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)，受到世界各國的青睞，近年來它的應(yīng)用取得了飛速發(fā)展。選擇不同功能的納米材料與種類繁多的聚合物通過恰當(dāng)?shù)钠ヅ淇芍苽涑鲆幌盗懈咝阅艿募{米光學(xué)功能涂料，廣泛應(yīng)用于建筑、木器和汽車涂料等諸多領(lǐng)域。
　　 納米半導(dǎo)體氧化物NMO是一種n型半導(dǎo)體材料，將其應(yīng)用于涂料制成的膜具有很高的紅外屏蔽率和可見光區(qū)良好的透過率，能有效阻隔紅外熱輻射，可以應(yīng)用于建筑物的大面積窗口及透明頂棚、汽車窗口等大量使用玻璃的場合，解決

2、“透明與隔熱”這一矛盾性問題。納米二氧化鈦(TiO2)、納米二氧化硅(SiO2)、納米氧化鋅(ZnO)、納米氧化鐵(Fe2O3)等納米無機(jī)粉體對(duì)紫外線有較強(qiáng)的屏蔽能力，是優(yōu)良的紫外屏蔽劑，加入涂料中可以明顯地提高涂料的耐老化性能，大大降低太陽光中紫外線對(duì)涂層的破壞作用。
　　 本文對(duì)自制的丙烯酸改性水性聚氨酯乳液PUA-1進(jìn)行了熱分析，該乳液的硬段玻璃化溫度為64.2℃，適合常溫配制涂料，樹脂的分解溫度較高，耐熱性較好。因此，本

3、文選用PUA-1為納米光學(xué)功能涂料的成膜物質(zhì)。先以納米半導(dǎo)體氧化物NMO為顏填料，丙烯酸改性水性聚氨酯為成膜劑，采用共混法制備了納米透明隔熱涂料。對(duì)涂膜光學(xué)性能、隔熱效果的分析表明，當(dāng)涂料顏基比為1:3時(shí)涂膜可以獲得最佳性能，此時(shí)涂膜的可見光透射比高達(dá)88.28％，近紅外區(qū)光的平均屏蔽率為63.92％；涂層隔熱效果顯著，隔熱指數(shù)為57.6％。本文重點(diǎn)對(duì)納米透明隔熱涂料的施工性能改進(jìn)方面進(jìn)行了研究。加入流平助劑改善了涂料的流變性能，使得涂

4、料體系有明顯的切力變?。皇褂迷龀韯┛墒雇苛线_(dá)到理想的施工粘度，適應(yīng)各種施工工藝的要求；加入合適的消泡劑和脫泡劑保證施工時(shí)不產(chǎn)生泡沫和針孔，賦予一個(gè)良好的漆膜。選用附著力促進(jìn)劑處理基材表面，涂膜的力學(xué)性能大大提高，常溫固化24h后，即可獲得附著力和硬度都符合要求的涂層。
　　 本文還研究了納米TiO2、納米SiO2、納米ZnO、納米Fe2O3等納米粉體和納米漿料的紫外屏蔽效果并將其應(yīng)用于涂料中制得納米紫外屏蔽涂料。在保證可見光透過

5、率和涂膜力學(xué)性能的前提下，紫外屏蔽效果最好的為納米氧化鐵綠色漿，且粒度越小的漿料紫外屏蔽效果越強(qiáng)。當(dāng)顏基比為1:15.68時(shí)，可見光透射比為80.37％，紫外屏蔽率達(dá)到98.02％。
　　 在上述研究的基礎(chǔ)上，本文又將納米半導(dǎo)體氧化物NMO和納米Fe2O3同時(shí)加入涂料體系，與丙烯酸改性水性聚氨酯乳液共混，獲得了既有良好隔熱效果，又有很好耐老化性能的光學(xué)功能涂料。當(dāng)PUA/NMO/Fe2O3=100:30:6時(shí)，紫外和紅外屏蔽情況

6、綜合較好，此時(shí)可見光透射比為80.99％，紫外線屏蔽率為84.94％，紅外屏蔽率為58.52％。這就兼具了阻隔紫外和紅外的雙重目的，且涂膜透明。測量隔熱效果發(fā)現(xiàn)，升溫平衡后隔熱玻璃和空白玻璃的黑板溫差達(dá)到17℃，空氣溫差達(dá)到8℃，隔熱指數(shù)為48.6％。將涂膜樣板進(jìn)行168h人工老化試驗(yàn)，結(jié)果涂膜未出現(xiàn)黃變、粉化、氣泡、開裂、脫落等現(xiàn)象，說明涂料有著良好的耐老化性能。對(duì)涂料進(jìn)行微觀分析發(fā)現(xiàn)，納米半導(dǎo)體氧化物NMO顆粒成球形，粒徑分布在20