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透明隔热夹层玻璃涂料的合成及应用,以聚氨酯-丙烯酸酯(PUA)水性树脂为基料,中国建材网,cnprofit.com
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透明隔热夹层玻璃涂料的合成及应用,以聚氨酯-丙烯酸酯(PUA)水性树脂为基料
2019年12月31日    阅读量:3092    新闻来源:中国建材网 cnprofit.com  |  投稿

传统的玻璃能起到透光效果,但隔热方面却有很大的缺陷。为了解决这个问题,人们进行了大量研究,为此有Low-E玻璃、真空玻璃、贴膜玻璃、吸热玻璃等节能玻璃问世。其中涂膜玻璃是近几年才兴起的,是在玻璃表面通过一定的工艺涂上一层透明隔热涂料,在满足室内采光需要的同时(即有着较高的可见光透过率),又使玻璃具有一定的隔热功能中国建材网cnprofit.com


但目前涂膜玻璃的研究大多是针对单片玻璃。夹层玻璃的应用领域如汽车前挡风、高层建筑玻璃的隔热,仍通过贴膜,或通过在夹层中间膜加入隔热材料等方式实现。本实验合成了可应用于夹层玻璃的水性透明隔热涂料,与夹层玻璃中间膜有很好粘结性,不影响普通夹层玻璃原有的耐环境性能和力学性能,光学性能及隔热效果好,兼顾了安全性和隔热性,且费用相对较低,简单易制,持久耐用。


1 实验部分

1.1 主要原料

PUA水性树脂(固含量30%),自制;ITO浆料(蓝色),自制;PVB膜,工业品;分散剂、消泡剂、流平剂、润湿剂、脱泡剂,工业品。

1.2 水性透明隔热涂料的制备

通过超声波发生器将纳米ITO粉体(1号或2号)分散于水中,加入一定的助剂,配制成稳定的蓝色ITO水性浆料(固含量10 %)。在搅拌的条件下,取一定量的上述浆料与PUA水性树脂以适当比例,即颜基质量比分别为1∶6、1∶5、1∶4、1∶3、1∶2混合,然后加适量流平剂、消泡剂等助剂,混合均匀,配得水性透明隔热涂料,分别用1#~5#表示。

1.3 隔热夹层玻璃的制备

取一块30cm×30cm的洁净玻璃,用辊涂、喷涂等方法将上述制得的涂料涂覆于玻璃上,干燥涂膜。然后在涂膜上平铺一层0.76 mm的PVB中间膜,再加一块玻璃盖上,预压排气泡后,进高温高压釜压合,制得隔热夹层玻璃。也分别用1#~5#表示,例于表1。

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1.4 主要性能检测方法

1.4.1 粒径分布

美国PSS公司的Nicomp 380激光粒度分析仪,氦氖激光源,波长为632.8 nm,测试角90º,温度25℃。

1.4.2 涂层隔热效果的表征

用南京工大设计的测试仪,在同样高度放置2个碘钨灯作为光源,将测试样板和空白样板放入2个相同的空心盒子上并置于光源下。放置2支温度计,分别测量盒子的空气和底板温度,观察温度计的温度随时间的变化。装置图如图2。

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1-碘钨灯;2-隔热夹层玻璃;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2 隔热效果测试装置

1.4.3 隔热夹层玻璃性能测试

隔热夹层玻璃性能测试主要有耐环境和力学性能、光学性能测试,分别按GB 9962-1999《夹层玻璃》、GB/T 2680-1994《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》进行了相关测试。


2 结果与讨论

2.1 纳米浆料的粒径分布

用Nicomp 380激光粒度分析仪测ITO水性浆料的粒径分布情况,其Gaussian粒径分布图和Nicomp多波形分布图如图3。从图3中可以看出,Gaussian粒径分布图和Nicomp多波形分布图的PSDI、PSDv和PSDN呈现单峰且重合性好,平均粒径大约分布在150 nm处。Nicomp多波形分布图可以作为制备工艺优化的参考指标,因而可以说明该浆料的制备工艺已完善。根据DLS的原理可以推知,当Nicomp粒径分布为单峰时,Gaussian粒径分布的CV%值可以作为配方、制备工艺进一步优化的指标,因此制备该浆料的配方也基本合理。

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2.2 隔热夹层玻璃的隔热效果表征

碘钨灯照射下,其他条件一定,ITO用量不同的夹层玻璃的隔热效果比较见图4。由图4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。且与无涂层的普通夹

层玻璃相比温差在8~12℃之间。

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其他条件一定,ITO型号不同制得的3#夹层玻璃隔热效果比较见图5。由图5可知,2#比1#的隔热好,相对普通夹层隔热15℃以上。ITO的厂家不同,ITO的晶型结构不同,导致隔热性能有差异。其他条件一定,涂层膜厚不同的3#夹层玻璃隔热效果比较见图6。由图6可知,随着膜厚的增加,隔热效果越好。可能是膜厚增加,ITO的单位面积用量增加,使得隔热效果越好。

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图6 涂层膜厚不同对隔热效果的影响

2.3 隔热夹层玻璃的性能测试

2.3.1 力学性能和耐环境性能测试

隔热夹层玻璃送国家安全玻璃及石英玻璃质量监督检验中心(北京朝阳),按GB 9962-1999《夹层玻璃》对隔热夹层玻璃进行了耐湿性、耐辐照性、耐热性、落球冲击剥离性能和霰弹袋冲击性能等五项性能检验,报告编号WT20081002,见表2。

表2 隔热夹层玻璃耐环境和力学性能检测

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由表2可知,耐环境和力学性能测试的结果均符合标准规定,说明本涂层的加入并不影响原有的普通夹层玻璃的耐环境性能和力学性能。


2.3.2 光学性能测试

隔热夹层玻璃送国家安全玻璃及石英玻璃质量监督检验中心(北京朝阳),按GB/T 2680-1994《建筑玻璃 可见光透射比、太阳光直接透射比、紫外线透射比及有关窗玻璃参数的测定》,对隔热夹层玻璃进行了太阳光直接透射比、太阳能总透射比检验。编号为WT20080929。通过对编号WT20080929所测数据总结,得到夹层玻璃透过率测试数据如表3,其300~2500 nm光谱图如图7。

表3 隔热夹层玻璃透射比测试数据

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图7 隔热夹层玻璃透射比曲线

从表3和图7中可以看出,随着涂层厚度减少,即纳米氧化铟锡单位面积用量的减少,可见光的透射比有增大的趋势,太阳光直接透射比、太阳能总透射比和遮阳系数也有增大的趋势。可见,与图6所测情况相同,增大体系中ITO单位面积用量,可增强隔热效果。


3 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,以ITO单位面积用量为参数,可见光透射比可在70%~85%之间调动;且ITO单位面积用量增加,隔热效果变好。


通过对透明隔热夹层玻璃的隔热效果测试表明,该涂层具有明显的隔热效果,在碘钨灯照射下透明隔热夹层玻璃和普通夹层玻璃之间的底板温差可以达15℃以上。通过对其力学性能和环境性能的测试,说明该涂层并不影响普通夹层玻璃的原有力学和耐环境性能。

透明隔热夹层玻璃涂料的合成及应用


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1.湖南大学 化学化工学院,长沙 410082;2.湖南玛仕纳米新材料有限公司,长沙 410205


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