一种含有功能涂层的隔热玻璃及其制作方法与流程

本发明属于隔热玻璃，具体地，涉及一种含有功能涂层的隔热玻璃及其制作方法。

背景技术：

1、为了满足人们日益增长的健康需求，现代建筑设计，大都采用全玻璃幕墙，有的还在屋顶开设大面积的天窗，增强采光和通风等效果。如此设计，建筑的采光、通风确实得到了很大的改善。但是随之而来的是室内辐射量的增多，夏季空调室内负荷的增加，建筑能耗的上升。因此提高玻璃的隔热性，并且保证透光性是降低建筑能耗的有效途径。

2、太阳能光谱按照波长可以分为三个波段：紫外线、可见光、红外线波段。其中红外线含有的辐射能量最大，通过阻隔红外线并且保证可见光的透过率是隔热玻璃的基本要求。目前建筑隔热玻璃主要有中空玻璃、真空玻璃、low-e玻璃、阳光控制玻璃、贴膜玻璃等，这些玻璃由于部分工艺复杂、部分价格昂贵都难以大规模应用。ato(纳米氧化锡锑)是一种常见的半导体材料，具有较好的可见光透过率和红外阻隔性。可将纳米ato作为功能性粉体加入到水性pu(聚氨酯)中制备成透明隔热涂料。这种涂料在建筑玻璃和汽车玻璃领域有着广泛的应用。但纳米ato的分散性较差，隔热性能难以充分发挥；不仅如此，水性pu防水性较差，在潮湿和雨天下涂层会有所破坏，导致性能下降，另外目前对隔热玻璃抗紫外性能的研究较少，还需提高其抗紫外性能，以满足其在隔热玻璃领域更高的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种含有功能涂层的隔热玻璃及其制作方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种含有功能涂层的隔热玻璃的制作方法，包括以下步骤：

4、a1、在氮气保护下，向配备了机械搅拌和回流装置的三口烧瓶中加入mdi(4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯)、二月桂酸二丁基锡(催化剂)、ppg(聚丙二醇)、改性二元醇、ho-pdms(羟基封端的聚二甲基硅氧烷)和丙酮搅拌混合均匀，45℃反应2h后；滴加bdo(1,4-丁二醇，扩链剂)，50℃下反应2h；加入偶氮二异丁腈(引发剂)升温至65℃，滴加甲基丙烯酸反应4h；加入hea(丙烯酸羟乙酯，封端剂)，45℃反应3h；加入去离子水，高速剪切乳化75min，减压旋蒸除去丙酮，得到改性聚氨酯；

5、a2、将纳米ato粉与去离子水混合，加入kh570(甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)和玛瑙珠(球磨助剂)，在玛瑙罐中，以480r/min球磨分散48h，得到改性ato；

6、a3、将改性聚氨酯、改性ato和bpo(过氧化二苯甲酰，交联剂)混合，得到ato/pu涂料，将其均匀的涂抹在玻璃表面，放置在烘箱中85℃固化4h，得到含有功能涂层的隔热玻璃。

7、进一步地，步骤a1中mdi、二月桂酸二丁基锡、ppg、改性二元醇、ho-pdms、丙酮、bdo、偶氮二异丁腈、甲基丙烯酸、hea、去离子水的用量之比为10-15g:0.05g:16g:2-4g:2g:100ml:1g:0.3g:2g:5g:100ml。

8、进一步地，步骤a2中纳米ato粉、去离子水、kh570、玛瑙珠的用量之比为10-15g:100ml:3g:4g。

9、进一步地，步骤a3中改性聚氨酯溶液、改性ato溶液、bpo的用量之比为10g:10g:0.05g。

10、ato具有较好的可见光透过率和红外阻隔性，赋予了隔热玻璃良好的透光率和隔热性；使用球磨法，使纳米ato粉分散更加均匀；通过对ato进行表面乙烯基改性，在固化时会与改性聚氨酯发生交联反应，提高ato/pu涂料的稳定性，使制得的隔热玻璃性能更加稳定。

11、进一步地，所述改性二元醇通过以下步骤制得：

12、s1、在装有搅拌装置的三口烧瓶中将2,2,6,6-四甲基哌啶醇、正辛烷、三氧化钼混合搅拌均匀，加热至85℃，滴加叔丁基过氧化氢水溶液，滴加完成后，回流反应10h，抽滤，滤液加入活性炭搅拌1h，静置，抽滤，取滤液，减压蒸馏除去正辛烷，得到中间体1；2,2,6,6-四甲基哌啶醇、正辛烷、三氧化钼、叔丁基过氧化氢水溶液的用量之比为15.7g:15.8g:0.4g:10.3g；

13、在三氧化钼的催化下和叔丁基过氧化氢的氧化下，2,2,6,6-四甲基哌啶醇与正辛烷发生自由基的偶联反应；正辛烷既作为反应物参与到反应过程中去，也作为反应溶剂，可以减少副产物的生成，得到中间体1；具体反应过程如下所示：

14、

15、s2、在烧杯中加入1,3-丙酮二羧酸、dast(二乙胺基三氟化硫，氟化试剂)和二氯甲烷室温下搅拌混合均匀，反应40min，抽滤，取滤饼，无水乙醇洗涤3次，干燥，得到中间体2；1,3-丙酮二羧酸、dast、二氯甲烷的用量之比为14.6g:8.5g:50ml；

16、在氟化试剂的作用下，1,3-丙酮二羧酸上的羰基被转化为二氟代化合物，氟化试剂具有选择性，羧基不受影响，得到中间体2；具体反应过程如下所示：

17、

18、s3、在装有搅拌装置三口烧瓶中将中间体1、中间体2与吡啶混合搅拌均匀，加入二丁基氧化锡(催化剂)、dcc(二环己基碳二亚胺，脱水剂)，80℃下反应3h，反应结束后，先旋蒸除去大部分溶剂，再通过柱层析提纯(洗脱液采用乙酸乙酯/甲醇的混合溶剂，二者的体积比为3:2)，旋蒸除去洗脱液，得到中间体3；中间体1、中间体2、吡啶、二丁基氧化锡、dcc的用量之比为18.7g:28.5g:100ml:0.5g:20.6g；

19、在二丁基氧化锡和dcc的作用下，中间体2上的羧基和中间体1上的羟基发生酯化反应，通过控制二者的摩尔比接近1:1且中间体1略微过量，使中间体1上有只有一个羧基参与反应，得到中间体3；具体反应过程如下所示：

20、

21、s4、在装有搅拌装置的三口烧瓶中将中间体3、丝氨醇、dcc(脱水剂)和吡啶混合搅拌均匀，60℃水浴，反应75min，反应结束后，先旋蒸去除部分溶剂，再通过柱层析提纯(洗脱液采用乙酸乙酯/甲醇的混合溶剂，二者的体积比为3:7)，旋蒸除去洗脱液，得到改性二元醇；中间体3、丝氨醇、dcc、吡啶的用量之比为43.5g:9.1g:20.6g:200ml；

22、丝氨醇的氨基与中间体3的羧基，发生酰胺化反应，在脱水剂的作用下，较温和的条件下就能反应，得到改性二元醇；具体反应过程如下所示：

23、

24、制得的改性二元醇能直接参与到聚氨酯的聚合反应中，使ato/pu涂料拥有长久的性能；受阻胺起到光稳定剂的作用，在光防护中会分解二氧化氢产生稳定的氮氧自由基，这种化合物能非常有效地捕获光氧化降解中所产生的自由基，能有效地抑制ato/pu涂料光氧化降解，并且在稳定条件下可以再生，赋予了ato/pu涂料稳定高效的抗紫外性能；c-f键具有很强的键能，化学键能越高，稳定性越好，进一步地提高了ato/pu涂料的稳定性，同时还能赋予ato/pu涂料优异的耐水性，不仅如此，c-f键会逐渐迁移到ato/pu涂料的表面，使得ato/pu涂料具有很低的表面能；另外，c-f键会很好地对c-c主链进行包覆，对其进行屏蔽，起着保护的作用，使得ato/pu涂料的稳定性得以进一步提高；另外，改性二元醇中含有酯基和酰胺基都具有一定的疏水性能；最后，改性二元醇中的长碳链不仅具有一定的疏水性，还能穿插进聚氨酯分子中，提高稳定性。

25、需要补充说明的是，ho-pdms与改性二元醇能起到氟硅共同改性作用，将聚氨酯的表面润湿性调整为超疏水性，能显著增强聚氨酯的疏水性，进而提高ato/pu涂料的防水性能。

26、本发明的有益效果：

27、本发明的隔热玻璃，由改性聚氨酯、改性ato，制成ato/pu涂料涂抹在玻璃表面在交联剂的作用下，交联固化制得。其中改性聚氨酯原料中含有改性二元醇，能赋予涂层稳定高效的防水性能、抗紫外性能和一定程度的抗冲击性能；改性ato通过球磨法制得，使纳米ato粉分散更加均匀，使ato性能得以充分发挥，赋予了隔热玻璃良好的透光率和隔热性；最后交联固化能进一步提高隔热玻璃的稳定性。因此，制得的隔热玻璃透光性好，隔热性强，涂层还具有稳定高效的防水性能、抗紫外性能，在隔热玻璃领域具备重要应用意义。