一種鋁溶膠薄膜涂料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種鋁溶膠薄膜涂料，它是由下述重量份的原料組成的：異丙醇鋁2?3、碳酸氫銨4?5、水合硫酸氧釩1?1.5、二水合鎢酸鈉6?7、硅烷偶聯劑KH57020?30、甲基三乙氧基硅烷5?7、2?3%的氨水溶液60?70、氨丙基三乙氧基硅烷0.3?0.4、亞磷酸雙酚A酯0.1?0.3、硫酸亞錫0.2?0.4、蓖麻酸0.1?0.2、芐基三乙基溴化銨0.5?1、六氟乙酰丙酮0.2?0.3、鉬酸銨0.7?1、檸檬酸0.1?0.2。本發明采用硅烷偶聯劑KH570改性處理，將硅烷偶聯劑KH570分子接枝到摻鎢二氧化釩粉體顆粒上，有效的提高了改性粒子的疏水性，也進一步提高了涂膜的表面強度。
【專利說明】
一種鋁溶膠薄膜涂料及其制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及薄膜涂料技術領域，尤其涉及一種鋁溶膠薄膜涂料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]無機納米粒子在涂料中可起到力學增強或者賦予涂料新功能的作用而受到廣泛關注。納米粒子的分散對于其功能的實現尤其重要，特別高透明性有機-無機納米復合涂層的制備。
[0003]二氧化釩在智能隔熱節能涂層方面有巨大的應用前景，但是由于其制備方法與工藝的限制，以及二氧化釩金屬相和半導體相在短波范圍內的強烈吸收，二氧化釩薄膜通常具有較低的光學透明，極大地限制了其實際應用。因此，二氧化釩膜的增透也逐漸成為研究熱點之一。
[0004]由于無機納米粒子的獨特性質，常常被用來作為增強相或者功能填料加入到有機涂料中，改善涂料傳統性能，賦予涂料特殊功能特性。目前，用于涂料的納米粒子主要有金屬氧化物(如1';101、3;[02、31102、2110等)、納米金屬粉末(如納米41、&3、11、0、制、]\10等)以及納米金屬鹽(如CaCO〕、BaS04)等。要充分發揮雜化涂層中無機粒子的功能，需要粒子的均勾良好分散，特別是對復合涂層的透明性有較高要求的時候；
市售無機粉體由于其制造工藝的原因，常常出現粒子之間較強的團聚，很難直接應用于制備復合涂層。在有機涂料領域，常常綜合應用各種物理和化學分散技術，對納米粉體進行改性和分散，并與有機樹脂進行復合制備納米復合涂膜。很難制備同時具備可見透明性和紅外阻隔強的復合膜；
二氧化釩具有熱致變色功能，通過摻雜降低相變溫度使其具備了實際應用的潛力。盡管目前已報道了很多二氧化釩以及摻雜二氧化釩粉體和薄膜的制備方法，但是距離其實際應用，仍有一段距離。首先，常用的制備工藝如磁控濺射、氣相沉積等設備昂貴、成本高，較難實現大面積涂飾;其次，傳統的制備方法由于其本身的局限性，制備的二氧化釩或者二氧化釩(W)薄膜的可見光區透明性較差，基本沒有實際應用的可能。盡管在增透方面做了很多嘗試，如摻雜、涂覆增透膜，但是透明性的提高仍然比較有限;再次，目前己有的報道基本上集中在二氧化釩或二氧化釩(W)純膜的制備，而很少涉獵有機涂料路線來制備二氧化釩熱致變色涂層。第四，關于二氧化釩粉體或者薄膜(包括復合膜)的穩定性的研究目前報道很少。因此，制備具有較高可見光區透明性的二氧化釩膜或者以二氧化釩為功能填料的復合涂膜，并考察其穩定性，具有重要的實際意義；
另一方面，納米粒子的分散和穩定技術巳較多地用于有機無機納米復合材料的制備，以達到其均勻的分散，充分實現其作為填充物的功能。通常的步驟是先通過物理化學分散技術制備無機粒子的納米分散液，然后在將分散液和有機樹脂復合。在有機涂料領域，第一步常利用球磨分散的方法(有分散劑存在條件下)對無機粉體粒子進行解團聚。在上述過程當中，納米粒子和分散介質之間的相容性以及納米粒子和有機樹脂之間的相容性可能會產生矛盾，如果接枝的有機分子和樹脂相容性不佳，在樹脂固化干燥的過程中，可能會出現納米粒子和有機相之間的相分離，導致納米復合涂層透明性的下降。因此，本發明的目的就是制備分散性較高的納米粒子，加入到有機涂料中，起到增強的效果。
【發明內容】
[0005]本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種鋁溶膠薄膜涂料及其制備方法。
[0006]本發明是通過以下技術方案實現的:
一種鋁溶膠薄膜涂料，它是由下述重量份的原料組成的:
異丙醇鋁2-3、碳酸氫銨4-5、水合硫酸氧釩1-1.5、二水合鎢酸鈉6-7、硅烷偶聯劑KH57020-30、甲基三乙氧基硅烷5_7、2_3%的氨水溶液60-70、氨丙基三乙氧基硅烷0.3-0.4、亞磷酸雙酸A酯0.1-0.3、硫酸亞錫0.2-0.4、蓖麻酸0.1-0.2、芐基三乙基溴化銨0.5-1、六氟乙酰丙酮0.2-0.3、鉬酸銨0.7-1、檸檬酸0.1-0.2。
[0007]—種所述的鋁溶膠薄膜涂料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將上述碳酸氫銨加入到其重量20-34倍的去離子水中，攪拌均勻，加入二水合鎢酸鈉，磁力分散2-3分鐘，得分散液；
(2)取上述水合硫酸氧釩，加入到其重量10-14倍的去離子水中，攪拌條件下滴加上述分散液，滴加完畢后磁力攪拌40-50分鐘，過濾，將沉淀用去離子水和無水乙醇依次洗滌2-3次，在40-50°C下真空干燥100-120分鐘，送入加熱爐中，在氮氣氣氛下以10-12°C/min的升溫速度升高溫度至800-860°C，保溫加熱2.7-3小時，出料冷卻，得摻鎢二氧化釩粉體；
(3)將上述異丙醇鋁加入到其重量14-20倍的、60-65%的乙醇溶液中，攪拌均勻，加入上述檸檬酸，升高溫度為60-70 °C，保溫攪拌20-30分鐘，加入上述芐基三乙基溴化銨，攪拌均勻，得鋁溶膠；
(4)將上述摻鎢二氧化釩粉體加入到鋁溶膠中，100-200轉/分攪拌10-13分鐘，升高溫度為80-90 V，保溫攪拌30-40分鐘，加入上述鉬酸銨，攪拌均勻，過濾，將沉淀水洗2-3次，常溫干燥，得鋁溶膠改性摻鎢二氧化釩粉體；
(5)取上述硅烷偶聯劑KH570重量的70-80%，加入到其重量40-50倍的乙酸丁酯中，攪拌均勻，加入上述鋁溶膠改性摻鎢二氧化釩粉體、硫酸亞錫，超聲18-20分鐘，球磨6-8小時，抽濾，用正辛烷洗滌濾餅2-3次，在40-45°C下真空干燥100-120分鐘，冷卻，加入到其重量6_8倍的乙酸丁酯中，攪拌均勻，得納米分散液；
(6)取上述2-3%的氨水溶液，與其重量1-1.2倍的無水乙醇混合，攪拌均勻；
(7)將剩余的硅烷偶聯劑KH570、甲基三乙氧基硅烷混合，磁力攪拌3-5分鐘，滴加上述氨水、乙醇的混合液，在86-90°C下保溫攪拌4-4.5小時，加入上述六氟乙酰丙酮，攪拌均勻，得硅氧烷預聚物；
(8)將上述納米分散液加入到硅氧烷預聚物中，超聲17-20分鐘，加入剩余各原料，攪拌均勻，即得。
[0008]本發明的優點是:使用方法:
將本發明的涂料用線棒在薄膜片上涂膜，室溫固化干燥7-8天，即可。
[0009]本發明以水合硫酸氧釩和碳酸氫銨為原料，通過溶液反應制備前驅體、煅燒，獲得了二氧化釩以及摻W的二氧化釩粉體，通過二氧化釩(W)粉體球磨改性、離心制備納米分散液，加入到聚硅氧烷預聚物中，以氨丙基三乙氧基硅烷為固化劑，室溫下制備了聚硅氧烷/二氧化釩(W)納米復合涂膜，該納米復合涂膜的相變溫度接近室溫，硬度高，透明性好，近紅外調制能力較佳，非常適用于在役薄膜表面智能隔熱涂層的制備；
本發明制備的摻鎢的二氧化釩粉體具有可逆金屬-半導體相變特性導致的近紅外阻隔性能，而鎢的摻雜又可以降低二氧化釩的相變溫度，提高涂膜的熱制相變性能，然后通過在乙酸丁酯中高效的分散，使得其形成的涂膜具有很好的透明性，本發明采用硅烷偶聯劑KH570改性處理，將硅烷偶聯劑KH570分子接枝到摻鎢二氧化釩粉體顆粒上，有效的提高了改性粒子的疏水性，同時由于摻鎢的二氧化釩粉體具有很好的力學性能以及該粒子與聚硅氧烷的交聯作用，也進一步提高了涂膜的表面強度。本發明采用鋁溶膠處理，有效的提高了納米粒子在涂料中的分散性，提高了成品涂層表面的穩定性。
【具體實施方式】
[0010]—種鋁溶膠薄膜涂料，它是由下述重量份的原料組成的:
異丙醇鋁2、碳酸氫銨4、水合硫酸氧釩1、二水合鎢酸鈉6、硅烷偶聯劑KH57020、甲基三乙氧基硅烷5、2%的氨水溶液60、氨丙基三乙氧基硅烷0.3、亞磷酸雙酚A酯0.1、硫酸亞錫
0.2、蓖麻酸0.1、芐基三乙基溴化銨0.5、六氟乙酰丙酮0.2、鉬酸銨0.7、檸檬酸0.1。
[0011]—種所述的鋁溶膠薄膜涂料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將上述碳酸氫銨加入到其重量20倍的去離子水中，攪拌均勻，加入二水合鎢酸鈉，磁力分散2分鐘，得分散液；
(2)取上述水合硫酸氧釩，加入到其重量10倍的去離子水中，攪拌條件下滴加上述分散液，滴加完畢后磁力攪拌40分鐘，過濾，將沉淀用去離子水和無水乙醇依次洗滌2次，在40°C下真空干燥100分鐘，送入加熱爐中，在氮氣氣氛下以10°C/min的升溫速度升高溫度至8000C，保溫加熱2.7小時，出料冷卻，得摻鎢二氧化釩粉體；
(3)將上述異丙醇鋁加入到其重量14倍的、60%的乙醇溶液中，攪拌均勻，加入上述檸檬酸，升高溫度為60°C，保溫攪拌20分鐘，加入上述芐基三乙基溴化銨，攪拌均勻，得鋁溶膠；
(4)將上述摻鎢二氧化釩粉體加入到鋁溶膠中，100轉/分攪拌10分鐘，升高溫度為80°C，保溫攪拌30分鐘，加入上述鉬酸銨，攪拌均勻，過濾，將沉淀水洗2次，常溫干燥，得鋁溶膠改性摻鎢二氧化釩粉體；
(5)取上述硅烷偶聯劑KH570重量的70%，加入到其重量40倍的乙酸丁酯中，攪拌均勻，加入上述鋁溶膠改性摻鎢二氧化釩粉體、硫酸亞錫，超聲18分鐘，球磨6小時，抽濾，用正辛烷洗滌濾餅2次，在40°C下真空干燥100分鐘，冷卻，加入到其重量6倍的乙酸丁酯中，攪拌均勻，得納米分散液；
(6)取上述2%的氨水溶液，與其重量I倍的無水乙醇混合，攪拌均勻；
(7)將剩余的硅烷偶聯劑KH570、甲基三乙氧基硅烷混合，磁力攪拌3分鐘，滴加上述氨水、乙醇的混合液，在86°C下保溫攪拌4小時，加入上述六氟乙酰丙酮，攪拌均勻，得硅氧烷預聚物；
(8)將上述納米分散液加入到硅氧烷預聚物中，超聲17分鐘，加入剩余各原料，攪拌均勾，即得。
[0012]透明性:550 nm處的透過率仍然達到60%以上；力學性能:硬度彡900MPa;
熱制相變性能:2500nm紅外調制幅度:23.2%。
【主權項】
1.一種鋁溶膠薄膜涂料，其特征在于，它是由下述重量份的原料組成的: 異丙醇鋁2-3、碳酸氫銨4-5、水合硫酸氧釩1-1.5、二水合鎢酸鈉6-7、硅烷偶聯劑KH57020-30、甲基三乙氧基硅烷5_7、2_3%的氨水溶液60-70、氨丙基三乙氧基硅烷0.3-0.4、亞磷酸雙酸A酯0.1-0.3、硫酸亞錫0.2-0.4、蓖麻酸0.1-0.2、芐基三乙基溴化銨0.5-1、六氟乙酰丙酮0.2-0.3、鉬酸銨0.7-1、檸檬酸0.1-0.2。2.—種如權利要求1所述的鋁溶膠薄膜涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將上述碳酸氫銨加入到其重量20-34倍的去離子水中，攪拌均勻，加入二水合鎢酸鈉，磁力分散2-3分鐘，得分散液； (2)取上述水合硫酸氧釩，加入到其重量10-14倍的去離子水中，攪拌條件下滴加上述分散液，滴加完畢后磁力攪拌40-50分鐘，過濾，將沉淀用去離子水和無水乙醇依次洗滌2-3次，在40-50°C下真空干燥100-120分鐘，送入加熱爐中，在氮氣氣氛下以10-12°C/min的升溫速度升高溫度至800-860°C，保溫加熱2.7-3小時，出料冷卻，得摻鎢二氧化釩粉體； (3)將上述異丙醇鋁加入到其重量14-20倍的、60-65%的乙醇溶液中，攪拌均勻，加入上述檸檬酸，升高溫度為60-70 °C，保溫攪拌20-30分鐘，加入上述芐基三乙基溴化銨，攪拌均勻，得鋁溶膠； (4)將上述摻鎢二氧化釩粉體加入到鋁溶膠中，100-200轉/分攪拌10-13分鐘，升高溫度為80-90 V，保溫攪拌30-40分鐘，加入上述鉬酸銨，攪拌均勻，過濾，將沉淀水洗2-3次，常溫干燥，得鋁溶膠改性摻鎢二氧化釩粉體； (5)取上述硅烷偶聯劑KH570重量的70-80%，加入到其重量40-50倍的乙酸丁酯中，攪拌均勻，加入上述鋁溶膠改性摻鎢二氧化釩粉體、硫酸亞錫，超聲18-20分鐘，球磨6-8小時，抽濾，用正辛烷洗滌濾餅2-3次，在40-45°C下真空干燥100-120分鐘，冷卻，加入到其重量6_8倍的乙酸丁酯中，攪拌均勻，得納米分散液； (6)取上述2-3%的氨水溶液，與其重量1-1.2倍的無水乙醇混合，攪拌均勻； (7)將剩余的硅烷偶聯劑KH570、甲基三乙氧基硅烷混合，磁力攪拌3-5分鐘，滴加上述氨水、乙醇的混合液，在86-90°C下保溫攪拌4-4.5小時，加入上述六氟乙酰丙酮，攪拌均勻，得硅氧烷預聚物； (8)將上述納米分散液加入到硅氧烷預聚物中，超聲17-20分鐘，加入剩余各原料，攪拌均勻，即得。
【文檔編號】C09D183/04GK106047154SQ201610515835
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月4日
【發明人】萬紅霞, 陳可夏
【申請人】銅陵方正塑業科技有限公司