專利名稱：一種汽車玻璃納米隔熱材料及其制作方法
技術領域：
本發明涉及汽車隔熱玻璃材料技術領域，尤其涉及一種性能優異的高透明高硬度高耐磨汽車隔熱玻璃納米材料及其制備方法。
背景技術：
汽車防爆隔熱膜能提高車窗玻璃的隔熱與安全性能，人們在選購汽車時，已主動或被動地接觸或者知道了汽車防爆隔熱膜，然而我們所得到的有關識別隔熱膜的知識相當貧乏，沒有像汽車一樣那么清晰明了。由于汽車隔熱膜的性能與品質始終沒有明確的說明， 這給了那些不法商家有可乘之機，以次充好損害消費者的事時有發生。我們知道汽車的大部分熱量都是從前擋風玻璃進入，而汽車安全法規定前擋風玻璃的光線透過率必須在75% 以上。一般的汽車防爆膜在高透光率條件下起不到很好的隔熱效果，能夠同時滿足這兩種條件的隔熱膜的價格卻貴的離譜，整車貼膜動輒就要上萬元，一般的消費者根本用不起。另外，汽車的前擋風玻璃由兩塊玻璃與PVB夾膠而成，本身為安全防爆玻璃，根本不需要進行防爆貼膜。對于汽車隔熱膜的生產技術從最初的染色(涂色)工藝、真空電鍍鋁膜、真空電鍍鋁層與染色混合膜、磁控濺射金屬膜到磁控濺射多層金屬膜，隨著技術的不斷進步，產品的性能也不斷提高，其生產成本與售價有天壤之別。然而，目前市場卻沒有哪個牌子能清楚地標明其生產技術屬于哪類，而是采用混淆概念與借助一些科技名詞介紹其產品，至于該產品是否真正采用該項技術，那就無從考證，令人一頭霧水。最近市場上出現了一些由隔熱材料涂膜而成的汽車玻璃隔熱材料，在不犧牲光線透過率的同時，也能夠保證汽車的隔熱效果，但是卻面臨一個難以跨越的技術瓶頸。這種材料主要由氨基樹脂、聚氨酯樹脂、醇酸樹脂、熱固型丙烯酸樹脂、環氧樹脂等樹脂冷拼制備而成。制備的膜層主要成分為有機物，而有機化合物的耐磨性和硬度等力學性能達不到汽車應用上的要求，硬度不高，不耐磨擦，制約了產品的推廣。
發明內容
本發明針對上述問題，提供了一種汽車玻璃納米隔熱材料及其制備方法，采用噴涂或者淋涂的施工方法，生產節能環保高性能汽車隔熱玻璃。在保證汽車前擋風玻璃高透光率的同時，也能起到很好的隔熱效果，并且價格能被大眾消費者所接受。具體方案包括
一種納米隔熱材料，包括組分和含量(重量百分數) 納米改性有機硅溶膠50% ^ 70%
納米氧化硅溶膠5% 10%
納米氧化銦錫漿料5% 15%有機溶劑10% 20%
成膜物質 5% ；所述各組分之和為100%。 優選的是還包括助劑2. 39Γ6% (重量百分數)，所述的助劑包括如下組分和含量 (重量百分數)
耐侯助劑 3%消泡劑0. 1% 0. 5%流平劑0. 5% 1%潤濕劑0. 2% 0. 5%分散劑0. 5% 1%。更優的是所述的有機溶劑為乙醇和異丙酮醇，其中有機溶劑中的乙醇和異丙酮醇各占5% 10% (重量百分數)；成膜物質為二乙二醇乙醚或者乙二醇丁醚；耐侯助劑為 LJ-292 (商品名稱)、LJ-113 (商品名稱)、B57 (商品名稱)、B97 (商品名稱)中的一種。更優的是所述的消泡劑為BI-141 (商品名稱)，BI-OM (商品名稱)，TEG0-920 (商品名稱)中的一種；流平劑為肌K-333 (商品名稱)，TEG0-450 (商品名稱)，EFKA-3777 (商品名稱)中的一種；潤濕劑為BGS-9370 (商品名稱)或肌K-348 (商品名稱)；分散劑為 TEGO Dispers 710 (商品名稱)或 TEGO Dispers 610 (商品名稱)。更優的是所述的納米改性有機硅溶膠為Y-氨丙基三乙氧基硅烷，異丁基三乙氧基硅烷，苯基三乙氧基硅烷，甲基三乙氧基硅烷，Ν-β-(氨乙基)-Y-氨丙基三甲氧基硅烷，胺丙基三丁氧基硅烷，四丁氧基硅烷等有機硅偶聯劑中的兩種或者三種與雙酚A 和環氧氯丙烷的縮聚物化合而成。更優的是所述的納米隔熱材料粒子的平均粒徑在5(Tl00nm;固含量為 209Γ25%，粘度為10士2秒。所述納米隔熱材料需要密封低溫保存，最佳保存溫度為10°C。一種汽車玻璃納米隔熱材料的制備方法，包括步驟
A)將50% 70%(重量百分數)的納米有機硅溶膠，5% 10% (重量百分數)的納米氧化硅溶膠，5% 15% (重量百分數)的納米氧化銦錫漿料， 3% (重量百分數) 的耐侯助劑，10% 20% (重量百分數)的有機溶劑， 5% (重量百分數)的成膜物質以及2. 39Γ6% (重量百分數)的助劑充分混合，所述各組分之和為100% ；
B)將混合后的體系在攪拌機上以150(Γ2000轉/分鐘的速度剪切攪拌15 40分鐘，制備納米有機硅高硬度高耐磨隔熱材料。優選的是所述的納米氧化銦錫漿料在與混合體系混合前需要進行預分散，其中預分散修飾好的納米氧化銦錫分散體的固含量為209Γ30%，平均粒徑為2(T50nm。更優的是所述的納米有機硅溶膠為Y-氨丙基三乙氧基硅烷，異丁基三乙氧基硅烷，苯基三乙氧基硅烷，甲基三乙氧基硅烷，Ν-β-(氨乙基)-Y-氨丙基三甲氧基硅烷，胺丙基三丁氧基硅烷，四丁氧基硅烷等有機硅偶聯劑中的兩種或者三種與雙酚A和環氧氯丙烷的縮聚物化合而成；所述的有機溶劑為乙醇和異丙酮醇，其中有機溶劑中的乙醇和異丙酮醇各占5% 10% (重量百分數)；成膜物質為二乙二醇乙醚或者乙二醇丁醚； 耐侯助劑為LJ-292 (商品名稱，分子式為C3QH56N204)、LJ-113 (商品名稱)、B57 (商品名稱)、 B97 (商品名稱)中的一種；所述的所述的助劑包括消泡劑、流平劑、潤濕劑以及分散劑，所述的消泡劑為肌K-141 (商品名稱)，Β (-0Μ (商品名稱)，TEG0-920 (商品名稱)中的一種；流平劑為BYK-333 (商品名稱)，TEG0-450 (商品名稱)，EFKA-3777 (商品名稱)中的一種；潤濕劑為BGS-9370 (商品名稱)或BI-348 (商品名稱)；分散劑為TEGO Dispers 710 (商品名稱)或TEGO Dispers 610 (商品名稱)。如果在納米有機硅溶膠中適當添加無機硅微粒作為彌散相均勻分布在膜層中，可以使材料的一些力學機械性能得到顯著改善。納米材料中的二氧化硅為無定型結構，具有一定的吸收紫外光和反射紅外線的功能；由于材料與玻璃基材的潤濕性特別好，在材料干燥成膜過程中與玻璃中的二氧化硅進行化學鍵合，顯著增強了涂層在玻璃表面的附著力； 干燥成膜后涂層表面均勻分布的納米粒子也顯著的提升了涂層的硬度和耐磨性能，使得涂層具有優異的力學性能，如抗輻射、耐老化、防腐蝕、超高硬度、耐磨等等力學性能。本發明的基本原理將具有隔熱功能的納米漿料通過改性有機硅載體在汽車玻璃表面成膜，從而使玻璃具有隔熱功能。膜層具有非常高的可見光透過率、優異的紅外線阻隔率和紫外線吸收率、卓越的膜層附著力和超高的硬度。為了更好的提高涂層的附著力，本發明通過選擇多種有機硅材料，使玻璃基材結構中的硅氧網絡結構和材料中有機硅的網絡充分地交雜，這樣玻璃基底同膜層產生了牢固的化學鍵合，有機硅在基材表面形成了致密牢固的氧化物，氧化物部分又與有機硅通過氧鍵連接，形成了牢固致密的結合界面，使得涂層具有非常好的附著力、耐水性、耐沾污性。納米氧化硅溶膠的性能主要體現在硬度，耐磨等物理機械性能方面，而膜層的柔韌性，附著力以及耐化性能，可以通過選擇有機硅材料來改善。本發明中的納米氧化銦錫漿料經過分散修飾，對紫外線有很強的吸收作用， 280-380nm之間的紫外線基本被吸收掉；由于納米氧化銦錫粒徑小有利于可見光的透過， 隔熱玻璃的透光率可以達到86%左右，不影響人對可見光的需求；對近紅外有很強的反射作用，可以反射掉85%的近紅外線，有效的降低了紅外光的透過率，降低了遮陽系數，保證了玻璃的隔熱效果。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明做進一步詳細說明。本發明中的納米氧化銦錫預分散修飾的工藝如下
1、稱取適量的納米氧化銦錫溶液和乙醇，在25°C左右用超聲波儀器超聲10分鐘。2、加入適量的烷基類硅烷偶聯劑，繼續超聲30分鐘，得到納米氧化銦錫預分散體。3、將重量比為40%的有機硅樹脂和適量的消泡劑在1000轉/分鐘的速度下攪拌，然后將重量比為60% 的納米氧化銦錫預分散體緩慢的加入進去，加入重量比為1%的分散劑，攪拌機轉速調整到 1500轉/分鐘以上，攪拌10分鐘后靜止消泡即制得納米氧化銦錫分散體。本發明給出三個納米有機硅隔熱材料的生產實例，主要針對不同的施工工藝與產品的差異化而設計
實例1
納米改性有機硅溶膠60
納米氧化硅溶膠6
納米氧化銦錫漿料9癸二酯混合物(LJ492)2
聚醚改性聚硅氧烷(BI333)0.5
聚丙烯酸酯(EFKA-3777)1
氨基甲酸酯共聚物(TEG0 710)1
聚硅氧烷(Β (141)0.5 乙醇 5 異丙酮醇 10 乙二醇丁醚 5 制備方法
先按照納米氧化銦錫漿料預分散工藝制備納米氧化銦錫漿料預分散體，然后將預分散體緩慢添加到高速攪拌的納米有機硅樹脂中，然后加入其它助劑，高速攪拌30分鐘后加入稀釋劑和成膜助劑和納米氧化硅溶膠低速分散后靜止10分鐘后即刻密封包裝，即得納米有機硅隔熱材料成品。
使用方法
首先用氨基表面活性劑的玻璃水擦洗玻璃表面并用去離子水沖洗干凈，烘干后將納米隔熱材料采用淋涂的方法在汽車玻璃內表面成膜，膜層實干后即得納米高硬度高耐磨汽車
隔熱玻璃。
實例 2
納米改性有機硅溶膠65
納米氧化硅溶膠4
納米氧化銦錫漿料8
癸二酯混合物(LJ492)2
聚醚改性聚硅氧烷(BI333)0.5
聚丙烯酸酯(EFKA-3777)1
氨基甲酸酯共聚物(TEG0 710) 1 聚硅氧烷(Β (141)0.5
乙醇5
異丙酮醇8
乙二醇丁醚5
制備方法
先按照納米氧化銦錫漿料預分散工藝制備納米氧化銦錫漿料預分散體，然后將預分散體緩慢添加到高速攪拌的納米有機硅樹脂中，然后加入其它助劑，高速攪拌30分鐘后加入稀釋劑和成膜助劑和納米氧化硅溶膠低速分散后靜止10分鐘后即刻密封包裝，即得納米有機硅隔熱材料成品。使用方法
首先用氨基表面活性劑的玻璃水擦洗玻璃表面并用去離子水沖洗干凈，烘干后將納米隔熱材料采用淋涂的方法在汽車玻璃內表面成膜，膜層實干后即得納米高硬度高耐磨汽車隔熱玻璃。實例3 納米改性有機硅溶膠58
納米氧化硅溶膠10
納米氧化銦錫漿料7
癸二酯混合物(LJj92)2
聚醚改性聚硅氧烷(BI333)0.5
聚丙烯酸酯(EFKA-3777)1
氨基甲酸酯共聚物(TEG0 710)1
聚硅氧烷(Β (141)0.5 乙醇 5 異丙酮醇 10 乙二醇丁醚 5 制備方法
先按照納米氧化銦錫漿料預分散工藝制備納米氧化銦錫漿料預分散體，然后將預分散體緩慢添加到高速攪拌的納米有機硅樹脂中，然后加入其它助劑，高速攪拌30分鐘后加入稀釋劑和成膜助劑和納米氧化硅溶膠低速分散后靜止10分鐘后即刻密封包裝，即得納米有機硅隔熱材料成品。使用方法
首先用氨基表面活性劑的玻璃水擦洗玻璃表面并用去離子水沖洗干凈，烘干后將納米隔熱材料采用淋涂的方法在汽車玻璃內表面成膜，膜層實干后即得納米高硬度高耐磨汽車隔熱玻璃。
國家安全玻璃及石英玻璃質量監督檢驗中心和國家涂料質量監督檢驗中心對本發明制備的納米透明汽車隔熱玻璃膜層做了一系列的光學和力學性能檢測。檢測報告表明隔熱膜層硬度達到了超高的9Η (日本三菱鉛筆);耐磨性能卓越，抗刮性能好；附著力為0級；耐水性能優異，膜層水泡2個月后附著力依然為0級；180°C烘烤3小時或者IOOOh氙燈加速老化后表面無黃變、起泡和開裂等現象；汽車隔熱玻璃的透光率接近85%，近紅外線阻隔率超過85% (780 — 2500nm波段)，紫外線吸收率超過95%。因此本發明所制備的納米汽車隔熱玻璃具有非常高的透光率、優異的紅外線阻隔率和紫外線吸收率、卓越的附著力和超高的膜層硬度。可以在汽車隔熱玻璃領域大規模使用。上述描述和說明只是表達了本發明的技術構思和特點及其有代表性的實施案例， 并不能以此限制本發明的保護范圍。凡根據本發明構思實質所做的等效變化或者修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.-種汽車玻璃納米隔熱材料，包括組分和含量(重量百分數)納米改性有機硅溶膠50% 70%納米氧化硅溶膠5%、^ 10%納米氧化銦錫漿料5% ‘15%有機溶劑10%- 20%成膜物質 '5% -,PJ
2.如權利要求1所述的汽車玻璃納米隔熱材料，其特征是還包括助劑2.39Γ6% (重量百分數)，所述的助劑包括耐侯助劑1^-3%消泡劑0.1% 0.5%流平劑0. 5% 潤濕劑0.2% 0.5%分散劑0. 5% 1%。
3.如權利要求1或者2所述的汽車玻璃納米隔熱材料，其特征是所述的有機溶劑為乙醇和異丙酮醇，其中有機溶劑中的乙醇和異丙酮醇各占5% 10% (重量百分數)；成膜物質為二乙二醇乙醚或者乙二醇丁醚。
4.如權利要求2所述的汽車玻璃納米隔熱材料，其特征是所述的消泡劑為Β (-141， BYK-O24, TEG0-920 中的一種；流平劑為 ΒΥΚ-333，TEG0-450, EFKA-3777 中的一種；潤濕齊[J 為 BGS-9370 或 ΒΥΚ-348 ；分散劑為 TEGO Dispers 710 或 TEGO Dispers 610 ；耐侯助劑為 LJ-292,LJ-113,B57,B97 中的一種。
5.如權利要求3所述的汽車玻璃納米隔熱材料，其特征是所述的納米改性有機硅溶膠為Y-氨丙基三乙氧基硅烷，異丁基三乙氧基硅烷，苯基三乙氧基硅烷，甲基三乙氧基硅烷，Ν-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，胺丙基三丁氧基硅烷，四丁氧基硅烷等有機硅偶聯劑中的兩種或者三種與雙酚A和環氧氯丙烷的縮聚物化合而成。
6.如權利要求5所述的汽車玻璃納米隔熱材料，其特征是所述的納米隔熱材料粒子的平均粒徑在5(Tl00nm ；固含量為20% 25%。
7.一種汽車玻璃納米隔熱材料的制備方法，包括步驟A)將50% 70%(重量百分數)納米改性有機硅溶膠，5% 10% (重量百分數)納米氧化硅溶膠，5% 15% (重量百分數)納米氧化銦錫漿料，耐侯助劑 3% (重量百分數)，有機溶劑10% 20% (重量百分數)，成膜物質 5% (重量百分數)充分混合， 所述各組分之和為100% ；B)將混合后的體系在攪拌機上以150(Γ2000轉/分鐘的速度剪切攪拌15 40分鐘，制備納米有機硅高硬度高耐磨隔熱材料。
8.如權利要求7所述的汽車玻璃納米隔熱材料的制備方法，其特征是所述的納米氧化銦錫漿料在與混合體系混合前需要進行預分散，其中預分散修飾好的納米氧化銦錫分散體的固含量為20% 30%，平均粒徑為2(T50nm。
9.如權利要求8所述的汽車玻璃納米隔熱材料的制備方法，其特征是所述的納米改性有機硅溶膠為Y-氨丙基三乙氧基硅烷，異丁基三乙氧基硅烷，苯基三乙氧基硅烷，甲基三乙氧基硅烷，Ν-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，胺丙基三丁氧基硅烷，四丁氧基硅烷等有機硅偶聯劑中的兩種或者三種與雙酚A和環氧氯丙烷的縮聚物化合而成；所述的有機溶劑為乙醇和異丙酮醇，其中有機溶劑中的乙醇和異丙酮醇各占5% 10%(重量百分數)；成膜物質為二乙二醇乙醚或者乙二醇丁醚；耐侯助劑為LJ492、LJ-113、B57、B97 中的一種。
全文摘要
本發明公開了一種汽車玻璃納米隔熱材料的制作方法。所述納米材料主要的組分和含量為納米改性有機硅溶膠50％~70％，納米氧化硅溶膠5％~10％，納米氧化銦錫漿料5％～15％，有機溶劑10％～20％，成膜物質1％～5％；所述各組分之和為100%。本發明將具有隔熱功能的納米漿料通過有機硅載體在汽車玻璃內表面成膜，從而使玻璃具有隔熱功能，同時具有非常高的可見光透過率、優異的紅外線阻隔率和紫外線吸收率、卓越的附著力和超高的膜層硬度。
文檔編號C09D5/33GK102153948SQ20101057698
公開日2011年8月17日 申請日期2010年12月7日 優先權日2010年12月7日
發明者劉遠, 李海洋 申請人:李海洋