納米UV透明屏蔽涂料的研制

1、第三章 納米透明紫外屏蔽涂料的制備及表征3.1 前言涂料中的聚合物在陽光的紫外線照射下很容易老化變脆，致使涂料變色或脫落，影響美觀和使用壽命，如果使用能強(qiáng)烈屏蔽紫外線的納米涂料作為面漆就不僅能滿足各種裝飾的需求，而且能大大延長使用壽命。納米TiO2、納米SiO2、納米ZnO、納米Fe2O3等納米無機(jī)粉體或漿料對紫外線有較強(qiáng)的屏蔽能力，是優(yōu)良的耐老化劑，可以明顯地提高涂料的紫外屏蔽性能即耐老化性能。本課題探討了各種粉體或漿料的光學(xué)性能，加入丙烯酸改性水性聚氨酯乳液后選擇了在滿足可見光透過率條件下的紫外屏蔽效果最好的粉體或漿料作為紫外屏蔽功能元，選用適當(dāng)助劑及合適工藝條件制備透明紫外屏蔽涂料。3.

2、2 實(shí)驗原料及設(shè)備3.2.1主要實(shí)驗原料與試劑本章實(shí)驗所用到的一些主要實(shí)驗原料和試劑見表3-1：表3-1 實(shí)驗主要原料與試劑Tab.3-1 The primary stuff and reagent in experiment原料名稱規(guī)格產(chǎn)地及說明納米ZnO粉體親水江蘇省海泰納米材料有限公司納米SiO2粉體親水江蘇省海泰納米材料有限公司納米TiO2粉體親水江蘇省海泰納米材料有限公司去離子水/納米氧化鐵色漿(鐵綠)SP-808W浙江上虞市正奇化工有限公司納米氧化鐵色漿(鐵棕)SP-1008W浙江上虞市正奇化工有限公司納米氧化鐵漿料(黃色)水性臺灣達(dá)邑公司分散納米氧化鐵粉體(綠色)TG-808浙江

3、上虞市正奇化工有限公司丙烯酸改性水性聚氨酯乳液E-106NeoResin公司涂料助劑分散劑等Tego公司，深圳海川化工公司3.2.2主要實(shí)驗設(shè)備及儀器本章實(shí)驗所用的主要實(shí)驗儀器及其規(guī)格產(chǎn)地見表3-2表3-2 實(shí)驗儀器及規(guī)格產(chǎn)地Tab.3-2 The experiment apparatus and their manufacturer儀器名稱設(shè)備規(guī)格生產(chǎn)廠家砂磨分散機(jī)MINIZETA德國耐馳公司砂磨攪拌分散多用機(jī)SFJ-400上?，F(xiàn)代環(huán)境工程研究所磁力加熱攪拌器79-1常州國華電器有限公司旋轉(zhuǎn)式粘度計NDJ-1上海天平儀器廠粘度杯T-4上?，F(xiàn)代環(huán)境工程研究所流變儀L-90同濟(jì)大學(xué)機(jī)電廠超聲波細(xì)

4、胞粉碎機(jī)JY98-寧波新芝生物科技股份有限公司紫外可見光分光光度計UV1900P上海亞研電子科技有限公司石英比色皿601010mm金壇市正基儀器有限公司石英載玻片4015mm定制線棒涂布器XB-12上?，F(xiàn)代環(huán)境工程研究所電熱鼓風(fēng)干燥箱101A-1上海市實(shí)驗儀器總廠激光粒度測試儀Mastersuzer 3000 馬爾文儀器有限公司綜熱分析儀STA449C德國耐馳公司熱分析系統(tǒng)Diamond TG/DTA/DSC美國珀金-埃爾默電子掃描顯微鏡JEM-5900日本JEOL公司透射電子顯微鏡JEM-2010 UHR日本JEOL公司漆膜沖擊器QCJ天津市精科材料試驗機(jī)廠漆膜鉛筆劃痕硬度儀QHQ天津市精科

5、材料試驗機(jī)廠漆膜附著力試驗儀QFZ-天津市精科材料試驗機(jī)廠紫外-可見光-近紅外分光光度計3101UV日本島津公司3.3 涂料及其涂層制備方法3.3.1水性納米透明紫外屏蔽涂料的制備采用共混法制備環(huán)保型水性納米透明紫外屏蔽涂料。取一定量的聚丙烯酸改性水性聚氨酯乳液E-106在攪拌的條件下加入適量自分散的納米水性漿或市場上購得的納米水性漿料攪拌均勻，然后加適量消泡劑、流平劑等各種水性助劑，混合均勻配得環(huán)保型水性納米透明隔熱涂料。3.3.2涂層的制備把所制得的涂料用線棒涂布器均勻涂于40151mm石英載玻片以及1501503mm的玻璃片上(濕膜厚度為30m)，在合適的溫度及時間條件下固化即得透明涂層

6、。3.4 性能測試方法3.4.1涂層光學(xué)性能的測定用上海亞研UV1900P紫外-可見光分光光度計測量涂層的紫外光區(qū)及可見光區(qū)光的透過率。用日本島津公司3101UV紫外-可見光-近紅外分光光度計測量涂層的紫外光區(qū)、可見光區(qū)及紅外光區(qū)光的全波段透過率。參照國標(biāo)GB/T 2680-94“建筑玻璃可見光透射比、太陽光直接透射比、太能能總透射比、紫外線透射比及有關(guān)窗玻璃參數(shù)的測定”計算樣品的可見光透射比和紫外線透射比。(1) 可見光透射比計算，見第二章2.4.2(1)。(2) 紫外線透射比計算1： (3-1)式中： 試樣紫外線透射比，%試樣的紫外線光譜透射比，%； 紫外線輻射相對光譜分布，數(shù)據(jù)見GB/T

7、 2680-94表6； 波長間隔，此處為5nm；數(shù)據(jù)見GB/T 2680-94表6。(3) 可見光平均透過率：可見光平均透過率 (3-2)式中：可見光透過率，%；n 檢測點(diǎn)數(shù)。(4) 紫外線屏蔽率：紫外線屏蔽率=100%紫外線平均透過率= (3-3)式中：紫外線透過率，%；n 檢測點(diǎn)數(shù)。(5) 紅外光屏蔽率計算見第二章2.4.2(2)。3.4.2涂料粘度的測定見第二章2.4.3。3.4.3涂料固含量的測定見第二章2.4.4。3.4.4涂料的穩(wěn)定性的測定見第二章2.4.5。3.4.5涂層常規(guī)性能測試方法(1) 涂膜硬度的測定(2) 涂膜附著力的測定(3) 涂膜耐沖擊測定(4) 漆膜耐水性的測定見

8、第二章2.4.6。3.5 納米紫外屏蔽涂料配方研究3.5.1納米ZnO、納米TiO2、納米SiO2三種粉體紫外屏蔽效果的研究納米ZnO無毒、無味、對皮膚無刺激性，不分解、不變質(zhì)，熱穩(wěn)定性好。在磁、光電、抗菌消毒和紫外線屏蔽等方面有廣泛的用途。納米ZnO的主要技術(shù)指標(biāo)如表3-3所示：表3-3納米ZnO的主要技術(shù)指標(biāo)Tab.3-3 Some technical parameter of nanometer zinc oxide檢驗項目技術(shù)指標(biāo)外觀白色(或微黃色)粉體ZnO含量(%)99.6比表面積(m2/g)90平均粒徑(nm)20晶型/表石處理單晶納米TiO2具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、非遷

9、移性、無味、無毒、無刺激性?？煞譃榻鸺t石型和銳鈦型兩種晶型。金紅石型納米TiO2的屏蔽功能最好。金紅石型納米TiO2的主要技術(shù)指標(biāo)如表3-4所示：表3-4納米TiO2的主要技術(shù)指標(biāo)Tab.3-4 Some technical parameter of nanometer zinc oxide檢驗項目技術(shù)指標(biāo)外觀白色粉體TiO2含量(%)/比表面積(m2/g)30平均粒徑(nm)30晶型/表石處理(金)型包硅處理納米SiO2是一種無毒、無味、無污染的無色非金屬材料，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，這種材料明顯呈現(xiàn)出絮狀和網(wǎng)狀的準(zhǔn)顆粒結(jié)構(gòu)，材料顆粒尺寸小，比表面積大，表面存在大量不飽和殘鍵及不同鍵合狀態(tài)的羥基。因表

10、面欠氧而偏離了穩(wěn)態(tài)的硅氧結(jié)構(gòu)，故嚴(yán)格來說，其分子式應(yīng)為SiO2-x2，納米SiO2-x具有很高的反射紫外線能力。其技術(shù)指標(biāo)見表3-5：表3-5納米SiO2的主要技術(shù)指標(biāo)Tab.3-5 Some technical parameter of nanometer silicon dioxide檢驗項目技術(shù)指標(biāo)外觀白色粉體SiO2含量（%）99.9比表面積（m2/g）600平均粒徑（nm）20表面羥基（%）483.5.1.1三種納米粉體的水溶液透過率(1) 納米粒子水分散體的制備稱取納米ZnO、納米TiO2和納米SiO2粉體各0.5g，溶于99.5g去離子水中，用超聲分散使其形成短期穩(wěn)定的水分散體。

11、超聲分散時超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)的功率為1500W。超聲時間5s、間隙時間5s形成一個工作周期，工作次數(shù)60次即超聲時間為5min后制成短期穩(wěn)定的水分散體，濃度為0.5%。(2) 納米粒子水分散體透過率的表征將上述水分散體進(jìn)行稀釋后，采用UV1900P型紫外可見光分光光度計對其進(jìn)行紫外光區(qū)(280-380nm)透過率的測試，不同濃度的三種納米粉體的水溶液透過率結(jié)果如下圖所示。圖3-1 納米氧化鋅水溶液透過率Fig.3-1 The transmission of nano ZnO water-solution圖3-2 納米二氧化鈦(金紅石型)水溶液透過率Fig.3-1 The transmission

12、 of nano rutile TiO2 water-solution圖3-3 納米二氧化硅水溶液透過率Fig.3-3 The transmission of nano SiO2 water-solution由上圖可以看出，隨著納米粉體加入量的增加，水溶液的紫外屏蔽效果變好。對濃度同為0.01%的三種納米粉體水溶液的紫外透過率進(jìn)行比較，選擇紫外屏蔽最好的粉體。圖3-4三種納米粉體水溶液透過率比較Fig.3-4 Comparison of three kinds of nano particle water-solution根據(jù)紫外透射比的計算公式，濃度為0.01%三種納米粉體水溶液的紫外線透射

13、比分別為：納米氧化鋅18.65%；金紅石型納米二氧化鈦2.03%；納米二氧化硅93.49%。因此，三種納米粉體中，金紅石型納米二氧化鈦的紫外屏蔽效果最強(qiáng)，納米二氧化硅水溶液的紫外屏蔽效果最弱，納米氧化鋅水溶液的紫外屏蔽效果居中。因此，我們首先選用金紅石型納米二氧化鈦粉體來分散漿料，配制納米透明紫外屏蔽涂料。3.5.1.2納米TiO2水分散液的制備及粒度測定稱取398克去離子水，加入2g分散劑DP-518，在一定轉(zhuǎn)速下攪拌分散均勻。然后把納米TiO2粉體100g加入分散液中，高速分散下充分混合潤濕。用氨水調(diào)節(jié)pH值至9，預(yù)分散30min后，采用砂磨分散的方法分散制得納米TiO2分散液，砂磨機(jī)的研

14、磨介質(zhì)為直徑是0.5mm的氧化鋯顆粒，使用大循環(huán)系統(tǒng)，使納米粉在水中充分均勻分散。所得的分散液有很好的分散效果和分散穩(wěn)定性。采用沉降法測試三個月沒有看到肉眼可見的沉淀。用激光粒度儀測試結(jié)果如下：圖3-5 TiO2分散液激光粒度結(jié)果Fig.3-5 Laser particle size analysis of dispersing liquid of TiO2從圖中可以看出，納米TiO2分散液粒度基本分布在138-724nm之間，且其粒徑主要分布于229nm附近。3.5.1.3納米TiO2透明紫外屏蔽涂料的制備在丙烯酸改性水性聚氨酯E-106中加入0.1%的納米TiO2分散液，用高速攪拌機(jī)以10

15、00r/min的速度攪拌1h，分散均勻。涂膜后發(fā)現(xiàn)涂層不透明，發(fā)白現(xiàn)象嚴(yán)重，原因是該納米TiO2分散液與所選的丙烯酸改性水性聚氨酯乳液E-106相容性不好。3.5.2納米氧化鐵棕色漿(SP-1008W)紫外屏蔽效果的研究3.5.2.1鐵棕色漿的主要指標(biāo)及激光粒度測定表3-6納米鐵棕色漿SP-1008W的主要技術(shù)指標(biāo)Tab.3-6 Some technical parameter of nanometer SP-1008W檢驗項目技術(shù)指標(biāo)顏料含量(%)40基料組成(%)12溶劑(H2O)含量(%)48密度(g /cm3)1.4pH9細(xì)度(m)5圖3-6 鐵棕色漿SP-1008W分散液激光粒度結(jié)果

16、Fig.3-6 Laser particle size analysis of dispersing liquid of SP-808W從圖中可以看出，納米鐵棕色漿SP-1008W分散液粒度基本分布在120-1660nm之間，且其粒徑主要分布于240nm附近。3.5.2.2鐵棕色漿紫外屏蔽光學(xué)性能研究在丙烯酸改性水性聚氨酯E-106中分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%、1%、2%、3%和4%的鐵棕色漿，即顏基比分別為1:164.2、1:81.68、1:40.43、1:26.68制備涂料，然后將所制得的涂料用線棒涂布器均勻涂在60101mm石英載玻片以及1501503mm的玻璃片上(濕膜厚度為30m)，

17、常溫固化24h后得到透明紫外屏蔽涂層，然后進(jìn)行光學(xué)性能的測試。圖3-7 不同納米鐵棕色漿添加量時涂料的透過率Fig.3-7 Transmission of coatings under different nanometer SP-1008W表3-7 不同納米鐵棕色漿添加量時涂料的透過率Tab.3-7 Transmission of coatings under different nanometer SP-1008W色漿含量可見光透射比紫外光透射比可見光平均透過率紫外光平均透過率0.5%96.6660.5591.1845.811%87.5735.8481.1826.482%80.5522.6

18、973.9716.793%70.4510.0864.467.344%64.796.259.514.45在波長為280nm780nm范圍內(nèi)，對不同納米鐵棕色漿添加量下涂料的透過率進(jìn)行測定，結(jié)果如圖3-7所示。由圖3-7可以看出，在E-106中添加不同量的納米鐵棕色漿，均能使涂膜的紫外屏蔽率得到提高。但隨著鐵棕色漿添加量的增加，雖然涂膜的紫外屏蔽性能得到提高，其可見光透過率也明顯下降。納米鐵棕色漿的添加量為3%(納米Fe2O3占涂料總重量的3%)時，涂料的可見光透射比為70.45%，可見光平均透過率只有64.46%，不能滿足透明的要求。造成上述結(jié)果的原因，很可能是隨著添加量增加，納米粒子的分散效果

19、變差，不能發(fā)揮它應(yīng)有的功能。添加量為2%時涂膜的紫外透射比為22.69%，紫外屏蔽率達(dá)到83.21%，而在可見光波段的平均透過率也達(dá)到73.97%，可見光透射比為80.55%。其綜合性能較好。據(jù)此可以認(rèn)為，納米鐵棕色漿SP-1008W的添加量為2%時為最佳配方。3.5.3納米氧化鐵綠色漿(SP-808W)紫外屏蔽效果的研究3.5.3.1鐵綠色漿的主要指標(biāo)及激光粒度測定表3-8納米鐵綠色漿SP-808W的主要技術(shù)指標(biāo)Tab.3-8 Some technical parameter of nanometer SP-808W檢驗項目技術(shù)指標(biāo)顏料含量(%)40基料組成(%)15溶劑(H2O)含量(%)

20、45密度(g /cm3)1.4pH9細(xì)度(m)5圖3-8 鐵綠色漿SP-808W分散液激光粒度結(jié)果Fig.3-8 Laser particle size analysis of dispersing liquid of SP-808W從圖中可以看出，納米鐵綠色漿SP-808W分散液粒度基本分布在120-1660nm之間，且其粒徑主要分布于226nm附近。3.5.3.2鐵綠色漿紫外屏蔽涂料光學(xué)性能研究在丙烯酸改性水性聚氨酯中分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%、2%、3%、4%、5%和6%的鐵綠色漿SP-808W，即顏基比分別為1:81.68、1:40.43、1:26.68、1:19.8、1:15.68、1:

21、12.93制備涂料，然后將所制得的涂料用線棒涂布器均勻涂在40151mm石英載玻片以及1501503mm的玻璃片上(濕膜厚度為30m)，常溫固化24h后得到透明紫外屏蔽涂層，然后進(jìn)行光學(xué)性能的測試。圖3-9 不同納米鐵綠色漿添加量時涂料的透過率Fig.3-9 Transmission of coatings under different nanometer SP-808W表3-8 不同納米鐵綠色漿添加量時涂料的透過率Tab.3-8 Transmission of coatings under different nanometer SP-808W色漿含量可見光透射比紫外光透射比可見光平均透過

22、率紫外光平均透過率1%97.5140.5490.3302%92.7119.5383.4914.093%87.528.6876.946.134%83.324.5572.153.155%80.372.970.111.986%79.332.5868.021.76在波長為280nm780nm范圍內(nèi)，對不同納米鐵綠色漿添加量下涂料的透過率進(jìn)行測定?？梢钥闯?，在E-106中添加不同量的納米鐵綠色漿也均能使涂膜的紫外屏蔽率得到提高。且與鐵棕色漿一樣，隨著鐵綠色漿添加量的增加，雖然涂膜的紫外屏蔽性能得到提高，但涂膜的可見光透過率也明顯下降。納米鐵綠色漿的添加量為6%時，涂料的可見光透射比為79.33%，可見光

23、平均透過率只有68.02%，不能滿足透明性的要求。添加量為5%時涂膜的紫外光透射比為2.58%，紫外屏蔽率達(dá)到98.02%，而在可見光波段的平均透過率也達(dá)到70.11%，可見光透射比為80.37%。其綜合性能較好。據(jù)此可以認(rèn)為，納米鐵綠色漿SP-808W的添加量為5%時為最佳配方。3.5.4黃色納米氧化鐵水分散液紫外屏蔽效果的研究3.5.4.1 黃色氧化鐵水分散液的激光粒度測定圖3-10 黃色氧化鐵水分散液激光粒度結(jié)果Fig.3-10 Laser particle size analysis of dispersing liquid of ferric oxide該納米氧化鐵水分散液是臺灣達(dá)邑

24、公司用黃色氧化鐵粉35g與去離子水80g、分散劑1g用0.3mm鋯珠于Union Process高速立式珠磨機(jī)上以2000rpm進(jìn)行粉體粉碎得到固含量為30%的黃色氧化鐵水分散液。激光粒度測定結(jié)果如上圖所示。可以看出，黃色氧化鐵水分散液粒度分布在83nm處有一個峰值，即其粒徑主要分布于83nm附近，且基本分布在52-138nm之間。3.5.4.2黃色氧化鐵水分散液紫外屏蔽涂料光學(xué)性能研究在丙烯酸改性水性聚氨酯E-106中分別以顏基比為1:7、1:5、1:3、1:2、1:1、2:1加入黃色納米氧化鐵水分散液制備涂料，然后將所制得的涂料用線棒涂布器均勻涂在60101mm石英載玻片以及1501503

25、mm的玻璃片上(濕膜厚度為30m)，常溫固化24h后得到透明紫外屏蔽涂層，然后進(jìn)行光學(xué)性能的測試。圖3-11 不同黃色氧化鐵水分散液添加量時涂料的透過率Fig.3-11 Transmission of coatings under different dispersing liquid of ferric oxide從圖3-11中可以看出，隨著納米氧化鐵水分散液加入量的增加，涂層的可見光透射比有所下降，但均在85%以上。涂層在紫外區(qū)的透過率則不斷下降，當(dāng)顏基比從1:7降低至2:1時，涂層的紫外平均透過率從63.32%降低到了22.54%，紫外透射比從80.99%降低到了30.21%。但是此時的

26、涂料由于基料太少，已經(jīng)不能保證涂層具有足夠的力學(xué)強(qiáng)度。再進(jìn)一步增加顏基比已經(jīng)沒有意義。將顏基比為2:1的涂料涂在用附著力促進(jìn)劑處理過的基材表面，常溫固化24h后，涂層的鉛筆硬度和附著力均達(dá)不到使用要求。經(jīng)實(shí)驗證明，在此體系中，只有顏基比在1:1以上才能保證涂層的力學(xué)強(qiáng)度。當(dāng)顏基比為1:1時，涂層的紫外透射比為49.51%，紫外屏蔽率為61.04%。3.5.5綠色納米氧化鐵水分散液紫外屏蔽效果的研究3.5.5.1 綠色氧化鐵水分散液的激光粒度測定臺灣達(dá)邑公司用浙江上虞公司的綠色氧化鐵粉體TG-808用0.3mm鋯珠于Union Process高速立式珠磨機(jī)上以2000rpm進(jìn)行粉體粉碎得到固含量

27、為11.3%的綠色氧化鐵水分散液。激光粒度測定結(jié)果如下：圖3-12 綠色氧化鐵水分散液激光粒度結(jié)果Fig.3-12 Laser particle size analysis of dispersing liquid of ferrous oxide從圖中可以看出，綠色氧化鐵水分散液粒度基本分布在479-631nm之間，且其粒徑主要分布于533nm附近。3.5.5.2綠色氧化鐵水分散液紫外屏蔽涂料光學(xué)性能研究在丙烯酸改性水性聚氨酯E-106中分別以顏基比為1:81.68、1:40.43、1:26.68、1:19.8、1:15.68加入綠色納米氧化鐵水分散液制備涂料，然后將所制得的涂料用線棒涂布器

28、均勻涂在60101mm石英載玻片以及1501503mm的玻璃片上(濕膜厚度為30m)，常溫固化24h后得到透明紫外屏蔽涂層，然后進(jìn)行光學(xué)性能的測試。圖3-13 不同綠色氧化鐵水分散液添加量時涂料的透過率Fig.3-13 Transmission of coatings under different dispersing liquid of ferrous oxide表3-9 不同綠色氧化鐵水分散液添加量時涂料的透過率Tab.3-9 Transmission of coatings under different dispersing liquid of ferrous oxide顏基比可見光

29、透射比紫外光透射比可見光平均透過率紫外光平均透過率1:81.6894.0144.6387.6432.781:40.4391.5830.6383.7422.461:26.6885.7118.777.2413.631:19.881.5312.7972.689.211:15.6875.928.867.266.313.5.5.3 綠色氧化鐵水分散液紫外屏蔽涂料與鐵綠色漿紫外屏蔽涂料效果比較此綠色氧化鐵水分散液所用氧化鐵粉體與前述納米氧化鐵綠色漿所用粉體均為浙江上虞公司的綠色氧化鐵粉體TG-808，但分散效果不同，漿料的粒度不同。將兩者以同樣顏基比1:15.68配制涂料，比較兩者透過率。圖3-14 兩種

30、納米氧化鐵綠漿料透過率比較Fig.3-14 Compare the transmission of two kinds of ferrous oxides dispersing liquid表3-10 兩種納米氧化鐵綠漿料透過率比較Tab.3-10 Compare the transmission of two kinds of ferrous oxides dispersing liquid樣品粒徑/nm可見光透射比/%紫外透射比/%可見光平均透過率/%紫外光平均透過率/%鐵綠色漿(40%)22680.372.970.111.98綠色氧化鐵水分散液(11.3%)53375.928.867.2

31、66.31粒徑是影響紫外線屏蔽能力的最重要因素之一3。從圖3-14和表3-10可以看出，粒徑為226nm的鐵綠色漿和粒徑為553nm的綠色氧化鐵水分散液以同樣的顏料固含量加入樹脂中后，所制得的納米紫外屏蔽涂料在可見光區(qū)和紫外區(qū)的透過率均有所不同。加入固含量為40%的鐵綠色漿后制得的紫外屏蔽涂料可見光透過率較高，紫外屏蔽率也較好。這是因為，納米氧化鐵的紫外屏蔽能力與粒徑大小有關(guān)，粒徑越小，紫外線透過率越小，抗紫外能力越強(qiáng)。而粒徑越小，可見光透過率也越大。3.5.6納米透明紫外屏蔽涂料的制備選用紫外屏蔽效果及透明性較好的鐵綠色漿(固含量為40%)為紫外屏蔽涂料的功能元，以顏基比為1:15.68加入

32、丙烯酸改性水性聚氨酯E-106后，選用合適的助劑，通過共混法均勻攪拌獲得納米透明紫外屏蔽涂料，3.5.6.1消泡劑加入量的確定選用相容性很好的聚硅氧烷聚醚共聚物Fomex805作為本體系的消泡劑。通過體積法得知，當(dāng)添加量為1%左右，消泡效果很好且沒有縮孔缺陷的出現(xiàn)。3.5.6.2脫泡劑加入量的確定 選用相容性很好的脫泡劑Airex902W加入涂料體系，當(dāng)加入量為0.5%時，涂膜平整，已經(jīng)基本沒有微泡和針孔的產(chǎn)生。3.5.6.3流平劑加入量的確定選用相容性較好的流平劑lev100，流平劑的加入量控制在0.5%左右，這樣就能獲得較好流變性能的涂料，涂膜無流掛現(xiàn)象出現(xiàn)。3.5.6.4涂料的微觀結(jié)構(gòu)采

33、用透射電鏡觀察納米透明紫外屏蔽涂料中納米氧化鐵粒子的分布情況及其形態(tài)。下圖為納米透明紫外屏蔽涂料的透射電鏡照片。從圖中可以看出，納米氧化鐵粒子在涂料中分布良好，粒徑為80nm左右。 圖3-15納米透明紫外屏蔽涂料的TEM照片F(xiàn)ig.3-15 TEM photo of Transparent UV shield nanocomposite Coating3.6 涂料制備工藝的研究本文采用的涂料制備方法為共混法，工藝同第二章2.6。納米透明紫外屏蔽涂料制備工藝流程如下：水性PUA樹脂納米氧化鐵色漿脫泡劑500r/min10min流平劑消泡劑1200r/min60min300r/min慢速消泡10m

34、in圖3-16納米透明紫外屏蔽涂料生產(chǎn)流程圖Fig.3-16 The process diagram of Transparent UV shield nanocomposite Coating3.7 附著力促進(jìn)劑的選用及涂層的制備工藝研究選用廣州斯洛克公司silok-628附著力促進(jìn)劑處理基材表面，涂膜常溫固化24h后，涂層的力學(xué)性能達(dá)到要求，涂層的附著力達(dá)到1級，鉛筆硬度達(dá)到3H。3.8 納米透明紫外屏蔽涂料的常規(guī)性能下表為所制備的納米透明隔熱涂料，以及用此涂料制得的透明隔熱涂膜的一些常規(guī)的性能檢測結(jié)果。表3-11 納米透明紫外屏蔽涂料及其涂膜一些常規(guī)性能Tab.3-11 General

35、property of transparent UV shield nanocomposite coating檢驗項目檢驗結(jié)果參照標(biāo)準(zhǔn)備注涂料外觀綠色液體目測法常溫涂料固含量33.4%稱重法160，24h烘干涂料粘度20sGB/T 1723-93涂-4杯涂膜外觀微綠、透明GB1729-1979常溫涂膜硬度(鉛筆)3HGB/T 6739-1996劃傷附著力(劃圈法)，級1GB/T 1720-79膜常溫干燥24小時劃格試驗，級1GB/T 9286-1998同上耐沖擊性35cmGB/T 1732-93同上耐水性無起泡GB/T 1733-93浸水24h耐候性無粉化、起泡、開裂、脫落現(xiàn)象GB/T 176

36、6-1995168h人工氣候老化3.9 納米透明紫外屏蔽隔熱涂料初步研究3.9.1基本配方的確定基于之前的研究基礎(chǔ)，考慮將納米氧化錫銻及納米氧化鐵一起加入涂料體系，制備既有紫外屏蔽又有紅外屏蔽效果的納米透明功能涂料。表2-4為納米透明紫外屏蔽隔熱涂料的基本配方。表3-12 納米透明紫外屏蔽隔熱涂料基本配方Tab.3-12 The basic formula of transparent UV shield and heat insulated nanocomposite coating原料名稱規(guī)格重量（wt%）丙烯酸改性水性聚氨酯乳液NeoPac E-106變量納米ATO濕漿自制變量納米氧化鐵

37、色漿SP-808W變量水性脫泡劑Airex 902等0.5%水性消泡劑Foamex805等1%水性流平劑Lev-100 等0.37%水性增稠劑dgs30600.8%以之前納米透明隔熱涂料中納米ATO與樹脂的最佳顏基比1:3及納米紫外屏蔽涂料中納米氧化鐵與樹脂的最佳顏基比1:15.68為基礎(chǔ)，改變納米ATO與納米氧化鐵的用量，因此選定表3-12的配方比例進(jìn)行其用量的分析研究。表3-13 不同PUA/ATO/FeO配比樣品Tab.3-13 The sample of different PUA/ITO/FeO proportion樣品編號PUA/ATO/FeO1100:33.3:6.42100:2

38、5:6.43100:25:54100:33.3:55100:30:6按表3-13的PUA/ATO/FeO配比量分別制備1#、2#、3#、4#、5#樣品，然后把所制得的涂料用線棒涂布器均勻涂于40151mm石英載玻片以及1501503mm的玻璃片上(濕膜厚度為30m)，在常溫下固化24h即得透明涂層，然后進(jìn)行光學(xué)性能和隔熱性能的測試。 用島津3101UV型紫外-可見光-近紅外分光光度計測試各涂膜樣品的紫外光、可見光及紅外光透過率。圖3-17 不同功能元添加量時涂料的透過率Fig.3-17 Transmission of coatings under different functional pa

39、rticles從圖3-17可以看出，純的PUA乳液幾乎沒有紫外和紅外屏蔽的效果，純的PUA可見光透射比為94.76%，紫外光透射比為82.06%，紅外透過率為92.23%。當(dāng)PUA/ATO/FeO100:30:6的時候，紫外和紅外屏蔽率都達(dá)到了最大值。此時可見光透射比為80.99%，紫外線透射比為18.59%，紅外屏蔽率為42.62%，。這就兼具了阻隔紫外和紅外的雙重目的，且涂膜透明。采用如圖2-1所示隔熱測試裝置測定該透明紫外屏蔽隔熱涂料的隔熱效果。圖3-18 納米透明隔熱玻璃隔熱效果測試結(jié)果Fig.3-18 Test results of transparent heat insulated glass從上圖可以看出，隨著時間的增加溫度逐漸接近平衡，到達(dá)60min時二者底板溫差達(dá)到17，空氣溫差達(dá)到7，這說明納米透明紫外屏蔽隔熱涂料具有明顯的隔熱效果