本發明涉及涂料領域，尤其涉及一種氧化石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料及其制備方法。
背景技術：
隨著經濟的高速發展，中國的能源消耗量也越來越大，近年來出現的能源短缺和環境污染等問題將制約經濟的快速發展，節能環保在我國經濟的可持續發展變得越來越重要。
傳統的玻璃能起到良好透光效果，但保溫隔熱性能較差。每到夏天，空調、風扇等降溫設備所消耗的能源，占每年能源消耗的20％，造成了極大浪費，因此具有隔熱性能的玻璃表面涂層對于建筑節能有著十分重要的意義。而隔熱玻璃涂料是一種功能性涂料，主要應用于大面積玻璃窗及豪華氣派的玻璃幕墻上，它通過阻隔、放射、輻射等機理來延緩熱能的傳遞，從而保持室內溫度恒定，增大室內外的溫差，在夏季減少降溫消耗，在冬季降低取暖費用。
因此，現有技術還有待于改進和發展。
技術實現要素：
鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種氧化石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料及其制備方法，旨在解決現有隔熱玻璃涂料的隔熱性能較差的問題。
本發明的技術方案如下：
一種氧化石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料，其中，按重量百分比計，包括第一組份和第二組份，所述第二組份占氧化石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料重量的3～30％，所述第一組份包括以下組分：
所述第二組份包括以下組分：
水性固化劑 20～30％；
去離子水 70～80％。
所述的氧化石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料，其中，所述改性環氧樹脂為丙烯酸改性環氧樹脂分散液、直接乳化環氧樹脂水性乳液、改性環氧樹脂直接乳化的乳液中的一種或多種。
所述的氧化石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料，其中，所述功能納米水性漿料為納米ATO水性漿料、納米ITO水性漿料、納米GTO水性漿料中的一種或多種。
所述的氧化石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料，其中，所述納米ATO水性漿料選用分散體顆粒粒徑為40nm-80nm、固含量為25％的納米漿料，所述納米ITO水性漿料選用分散體顆粒粒徑為40nm-80nm、固含量為25％的納米漿料；所述納米GTO水性漿料選用分散體顆粒粒徑為40nm-80nm、固含量為25％的納米漿料。
所述的氧化石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料，其中，所述助劑為分散劑、水性流平劑、水性消泡劑、成膜助劑中的一種或多種。
所述的氧化石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料，其中，所述分散劑為聚合型陰離子分散劑，所述水性流平劑為聚醚改性有機聚硅氧烷，所述水性消泡劑為改性聚硅氧烷，所述成膜助劑為丙乙二醇乙醚。
所述的氧化石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料，其中，所述偶聯劑為環氧基硅烷偶聯劑。
所述的氧化石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料，其中，所述水性固化劑為水性異氰酸酯固化劑。
一種如上任一所述的氧化石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料的制備方法，其中，包括：
步驟A、按照上述配方，將改性環氧樹脂、功能納米水性漿料、氧化石墨烯和助劑混合并攪拌10～60分鐘，再加入去離子水，靜置得到半成品；
步驟B、在使用2.5～3.5小時前，再將偶聯劑添加到步驟A的半成品中，得第一組份；
步驟C、按照上述配方，將水性固化劑和去離子水混合并攪拌均勻，得第二組份；
步驟D、將第一組份與第二組份均勻混合，得氧化石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料。
所述的氧化石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料的制備方法，其中，所述步驟A中，攪拌的速度為1000～5000轉/分鐘。
有益效果：本發明利用高熱導率和反射率的氧化石墨烯和功能性納米水性漿料作為主要節能介質，將兩者均勻地分散在樹脂和去離子水中制備成涂料，該涂料具有硬度高、耐水性好和較高的可見光透過率以及具有較好的紅外阻隔性等特點，符合綠色環保發展趨勢和要求，在建筑窗玻璃和汽車玻璃保溫隔熱領域具有廣泛的應用前景。
具體實施方式
本發明提供一種氧化石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料及其制備方法，為使本發明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
本發明提供一種氧化石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料，按重量百分比計，包括第一組份和第二組份，所述第二組份占氧化石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料重量的3～30％，所述第一組份包括以下組分：
所述第二組份包括以下組分：
水性固化劑 20～30％；
去離子水 70～80％。
本發明氧化石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料包括第一組份和第二組份，第一組份主要為基體成膜物，第二組份主要為固化劑。本發明利用高熱導率和反射率的氧化石墨烯和功能納米水性漿料作為主要節能介質，這是因為氧化石墨烯是一種性能優異的新型碳材料，具有較高的比表面積和豐富的表面官能團，還具有高熱導率和反射率，同時氧化石墨烯價格低廉。因此，與現有技術相比，本發明在保證散熱效果的同時，大大降低了生產成本。另外，功能性納米水性漿料也具有良好的隔熱性能。將氧化石墨烯和功能納米水性漿料均勻地分散在樹脂和去離子水中制備成涂料，該涂料具有硬度高、耐水性好和較高的可見光透過率以及具有較好的紅外阻隔性等特點，符合綠色環保發展趨勢和要求，在建筑窗玻璃和汽車玻璃保溫隔熱領域具有廣泛的應用前景。
優選地，本發明所述改性環氧樹脂可以為丙烯酸改性環氧樹脂分散液、直接乳化環氧樹脂水性乳液、改性環氧樹脂直接乳化的乳液中的一種或多種。
優選地，本發明所述功能納米水性漿料可以為納米ATO水性漿料、納米ITO水性漿料、納米GTO水性漿料中的一種或多種。其中，所述納米ATO水性漿料選用分散體顆粒粒徑為40nm-80nm、固含量為25％的納米漿料，所述納米ITO水性漿料選用分散體顆粒粒徑為40nm-80nm、固含量為25％的納米漿料；所述納米GTO水性漿料選用分散體顆粒粒徑為40nm-80nm、固含量為25％的納米漿料。
優選地，本發明所述助劑為分散劑、水性流平劑、水性消泡劑、成膜助劑中的一種或多種。其中，所述分散劑可以為聚合型陰離子分散劑，所述水性流平劑可以為聚醚改性有機聚硅氧烷，所述水性消泡劑可以為改性聚硅氧烷，所述成膜助劑可以為丙乙二醇乙醚。
優選地，本發明所述偶聯劑可以為環氧基硅烷偶聯劑。
優選地，本發明所述水性固化劑可以為水性異氰酸酯固化劑。
本發明還提供一種如上任一所述的氧化石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料的制備方法，其包括：
步驟A、按照上述配方，將改性環氧樹脂、功能納米水性漿料、氧化石墨烯和助劑混合并攪拌10～60分鐘，再加入去離子水，靜置得到半成品；
所述步驟A具體為，按計量配比稱取改性環氧樹脂、功能納米水性漿料、氧化石墨烯和助劑，然后將稱取好的上述原料放入高速攪拌機中混合并攪拌10～60分鐘(如30分鐘)，攪拌的速度為1000～5000轉/分鐘(如3000轉/分鐘)。再加入去離子水調整至合適粘度，靜置得到半成品；
步驟B、在使用2.5～3.5小時(如3小時)前，再將偶聯劑添加到步驟A的半成品中，得第一組份；
步驟C、按照上述配方，將水性固化劑和去離子水混合并攪拌均勻，得第二組份；
所述步驟C具體為，按計量配比稱取水性固化劑和去離子水，然后將水性固化劑和去離子水在密閉容器內混合并攪拌均勻，得第二組份。
步驟D、將第一組份與第二組份均勻混合，得氧化石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料。
本發明首先制備第一組份與第二組份，然后將第一組份與第二組份混合均勻，其中所述第二組份占氧化石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料重量的3～30％。本發明制備方法簡單，操作便利，適合于大規模工業化生產與實際應用。本發明制備的氧化石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料具有隔熱效果和透明性好以及綠色環保的特點，可涂覆在各種建筑玻璃表面。
本發明還提供了一種如上所述的氧化石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料的應用，具體地，采用常規的噴涂或滾涂方法，將所述氧化石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料涂覆于任意一玻璃表面，然后固化，即可在玻璃表面形成一層厚度為10～35μm的薄膜。其中，固化的溫度控制在100～200℃(如150℃)，時間控制在15～25分鐘(如20分鐘)。
下面通過實施例對本發明進行詳細說明。
按照下表1的組分配方準備材料。
表1：6個實施例的組合配方(質量份)
實施例1
按照表1中實例1的配方重量，將丙烯酸改性環氧樹脂分散液、氧化石墨烯水分散液、納米ATO水性漿料、助劑在高速攪拌機中混合并攪拌，攪拌速度4000轉/分鐘，攪拌30分鐘，形成均勻粘稠物；隨后將轉速降至500轉/分鐘，將計量配比的去離子水加入均勻粘稠物中，均勻攪拌10分鐘；靜置得到半成品，在使用之前2個小時，將1％的環氧基硅烷偶聯劑加入到半成品中并攪拌均勻形成第一組份(A組份)。第二組份(B組份)采用親水型脂肪族聚異氰酸酯固化劑，A組份和B組份的重量比為100:20。使用時，將A組份和B組份混合并繼續攪拌均勻，得到氧化石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料，然后經400目濾網過濾之后即可使用。采用噴涂方式在玻璃表面成膜，隨后在180℃高溫區烘烤20分鐘，即獲得含有該氧化石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料的成品。
實施例2、實施例3、實施例4、實施例5和實施例6制備工藝參照實施例1。
按照國家相關標準，對本實施例1～6的氧化石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料的基本性能進行測試，測試結果如下表2所示。
表2、性能測試結果
由上表2可知，實施例1～6制成的石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料所形成的涂層硬度能達到5H級，附著力為0級，涂層與水接觸角達到了90°左右。采用納米ATO/ITO/GTO水性漿料作為隔熱材料的隔熱涂層，其透光性能在可見光范圍內平均透過率在80％左右；在200nm～380nm處的透過率為0％，在800nm～2000nm處的透過率為2％，也就是說，涂層完全阻隔紫外線和紅外線，只有可見光能透過涂層，所以隔熱效果非常顯著。與空白玻璃的隔熱性能比較，涂有本實施例的石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料的玻璃檢測到測試箱內的溫度降低10℃以上，因此本發明的石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料具有自潔功能、附著力強、硬度高、透光率好、全屏蔽紫外線和紅外線及隔熱性能非常顯著的特點。
綜上所述，本發明的一種氧化石墨烯隔熱玻璃雙組份涂料及其制備方法，本發明利用高熱導率和反射率的氧化石墨烯和功能性納米水性漿料作為主要節能介質，將兩者均勻地分散在樹脂和去離子水中制備成涂料，該涂料具有硬度高、耐水性好和較高的可見光透過率以及具有較好的紅外阻隔性等特點，符合綠色環保發展趨勢和要求，在建筑窗玻璃和汽車玻璃保溫隔熱領域具有廣泛的應用前景。另外該涂料制備方法簡單，操作便利適合于大規模工業化生產與實際應用。
應當理解的是，本發明的應用不限于上述的舉例，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。