[12]发明专利申请公开说明书
[21]申请号200510123067.5
[51]Int.CI.
C03C 17/34 (2006.01)C03C 17/32 (2006.01)
[43]公开日2006年7月12日[22]申请日2005.12.15[21]申请号200510123067.5
[71]申请人南京工业大学
地址210009江苏省南京市中山北路200号[72]发明人赵石林 许仲梓 张永进
[11]公开号CN 1800068A
[74]专利代理机构南京天华专利代理有限责任公司
代理人徐冬涛 袁正英
权利要求书 1 页 说明书 8 页 附图 1 页
[54]发明名称
一种透明隔热玻璃
[57]摘要
本发明涉及一中透明隔热玻璃，尤其涉及一种涂覆有纳米透明隔热涂层，拥有良好隔热性能的隔热玻璃，可广泛应用于汽车车窗、建筑物窗户等场合。先制备纳米透明隔热功能涂料，然后把涂料通过喷涂和刷涂的方式涂覆在玻璃表面，干燥固化后，得到拥有隔热功能的玻璃。本发明采用纳米涂料涂覆的形式在不影响玻璃透明性的前提下来实现玻璃的隔热功能，其制备方法较为简便，成本低廉，在基本不影响玻璃透光性能的前提下，大幅提高其隔热性能。
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权 利 要 求 书
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1、一种透明隔热玻璃，其特征在于由玻璃基板和透明隔热涂层组成；其中所述的隔热涂层的组份及重量份数如下：
高分子树脂 30～65 纳米粉体 5～20 涂料助剂 1～10 稀释剂 29～58 2、根据权利要求1所述的透明隔热玻璃，其特征在于所述的涂层中高分子树脂为水性聚氨酯或环氧树脂；纳米粉体为至少含有氧化锡锑(ATO)或氧化铟锡(ITO)，和四氧化三铁(Fe3O4)、二氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)或氧化锌(ZnO)中的任意一种或任意两种组合，粒径范围为20～80nm；涂料助剂至少包括分散剂、流平剂、消泡剂、成膜助剂和增稠剂的一种。
3、根据权利要求1所述的透明隔热玻璃，其特征在于所述的分散剂为一种聚合物型阴离子分散剂；流平剂为丙烯酸共聚物或非反应型聚醚改性聚硅氧烷；消泡剂为改性聚硅氧烷；成膜助剂为乙二醇单丁醚/二丙二醇丁醚混合物；增稠剂为一种羟基丙烯酸水溶性分散液；稀释剂为水和/或醇类。
4、根据权利要求1所述的透明隔热玻璃，其特征在于用喷涂和刷涂的方法将含有纳米粒子的透明隔热涂层涂覆在玻璃上。
5、根据权利要求1所述的透明隔热玻璃，其特征在于一层玻璃基板和一层透明隔热涂层组成，其中玻璃表面隔热涂层厚度为20～50μm。
6、根据权利要求1所述的透明隔热玻璃，其特征在于其由二层玻璃基板和透明隔热涂层构成，首先在其中一层玻璃的内壁用喷涂的方法在普通中空玻璃的单层内壁涂覆透明隔热涂层，涂层的厚度为10～30μm。
7、根据权利要求1所述的透明隔热玻璃，其特征在于由二层玻璃基板和二层透明隔热涂层构成，首先分别在两层玻璃的内壁用喷涂的方法涂覆透明隔热涂层，涂层的厚度为10～30μm，然后由二层玻璃构成拥有良好隔热性能且透明性基本不受影响的中空透明隔热玻璃。
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说 明 书一种透明隔热玻璃
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技术领域
本发明涉及一种透明隔热玻璃，尤其涉及一种纳米透明隔热涂层，拥有良好隔热性能的隔热玻璃，可广泛应用于汽车车窗、建筑物窗户等场合。 背景技术
现有技术中，玻璃的隔热问题的解决，通常采用贴膜、隔热纸的方式来实现。普通遮阳膜、隔热纸固然可以遮阳，也阻挡了可见光的透入，影响视线。 根据资料显示，中国专利CN93110358.4(玻璃透明隔热膜的制备方法及专用喷头)采用常压化学汽相沉积工艺在玻璃表面形成透明隔热薄膜。 中国专利CN98100128.9(隔热、除霜镀膜玻璃的制备方法)发明了一种隔热镀膜玻璃的制备方法，其特征在于：将铟锡合金陶瓷靶材溅射到加热至260～350℃的透光率大于80％的玻璃表面，经表面高温化学反应生成具有隔热性能的透明导电膜(ITO膜)
中国专利CN01107749.2(涂覆低辐射膜的玻璃)发明一种带有低辐射膜涂层的玻璃，它由玻璃基本片和低辐射膜组成，其中低辐射膜中含有金属Ag或Cu，及Al2O3。
上述专利所用的隔热玻璃膜层均采用溅射的方法来实现玻璃表面的功能膜层，其制备方法相对复杂。 发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服上述技术存在的不足，提出了一种透明隔热玻璃的制备方法，即采用纳米涂料涂覆的方式，在不影响玻璃透明性的前提下实现玻璃的隔热功能，其制备方法较为简便，在基本不影响玻璃透光性能的前提下，大幅提高其隔热性能。
本发明所采取的技术方案为：首先制备纳米透明隔热功能涂料，然后把涂料通过喷涂和刷涂的方式涂覆在玻璃表面，干燥固化后，得到拥有隔热功能的玻璃。
在本专利申请人已经拥有的专利CN200410014672.4“纳米透明隔热复合涂料”的基础上，改进涂料配方，用喷涂和刷涂的方法在普通玻璃表面涂覆纳米透
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明隔热涂层，发明并制备了三类涂覆有透明隔热涂层的隔热玻璃，分别为涂膜隔热玻璃、单层涂膜中空隔热玻璃、双层涂膜中空隔热玻璃，用于汽车窗口、建筑窗口等场合。
相关测试数据显示，这三种新型隔热玻璃的可见光透过率均可达70％以上，完全达到国际/国家有关机构制定的汽车前挡风玻璃透光率不得低于70％的标准；对于紫外线几乎全部被吸收；对于占太阳能50％的近红外光，也能达到60～80％的阻隔；如果应用于汽车，采用这种隔热玻璃后，汽车仪表盘部位的温度可以下降8～18摄氏度。由于车内温度明显下降，大大减轻了空调的负荷，从而起到了降低能源消耗的作用，对于汽车的节能起到很大作用。如果应用于建筑物窗玻璃，不仅不影响建筑物的采光效果，而且依照建筑物窗口的大小，可使得建筑物室内温度降低5～8℃，对于建筑物空调节能具有非常积级的意义。 本发明的具体技术方案为：
一种透明隔热玻璃，其特征在于由玻璃基板和透明隔热涂层组成；其中所述的隔热涂层的组份及重量份数如下：
高分子树脂 30～65 纳米粉体 5～20 涂料助剂 1～10 稀释剂 29～58
其中所述的涂层中高分子树脂为水性聚氨酯或环氧树脂；纳米粉体为至少含有氧化锡锑(ATO)或氧化铟锡(ITO)，和四氧化三铁(Fe3O4)、二氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)或氧化锌(ZnO)中的任意一种或任意两种组合，粒径范围为20～80nm；涂料助剂至少包括分散剂、流平剂、消泡剂、成膜助剂和增稠剂的一种。所述的分散剂为一种聚合物型阴离子分散剂；流平剂为丙烯酸共聚物或非反应型聚醚改性聚硅氧烷；消泡剂为改性聚硅氧烷；成膜助剂为乙二醇单丁醚/二丙二醇丁醚混合物；增稠剂为一种羟基丙烯酸水溶性分散液；稀释剂为水和/或醇类。所述的玻璃基板为普通玻璃基板。
本发明所述纳米透明隔热涂层的制备方法为：首先按配方将上述原料通过机械共混的方法制备成涂料，然后采用喷涂和刷涂的方法将含有纳米粒子的透明隔热涂层涂覆在玻璃上，在60～180℃的温度下固化1～2小时，即够成纳米透明隔热涂层涂覆的玻璃。
本发明所述的隔热玻璃可以由一层为普通玻璃和一层为透明隔热涂层组
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成：结构详见示意图1：其中玻璃表面隔热涂层厚度为20～50μm；纳米粒子的特殊功能作用使得涂层不仅在可见光区达到70％以上透过率、近红外光区屏蔽率达到60％以上，紫外光则几乎全部吸收屏蔽。
本发明所述隔热玻璃也可由单层涂膜和二层玻璃组成的中空隔热玻璃：其结构示意图见图2：二层玻璃基板和透明隔热涂层构成，首先在其中一层玻璃的内壁用喷涂的方法在普通中空玻璃的单层内壁涂覆透明隔热涂层(根据使用场合的不同，可选择把涂层涂覆在上层玻璃内壁或下层玻璃内壁)，其中透明隔热涂层的厚度为10～30μm，由于纳米粒子的特殊作用，使得整个中空玻璃不仅在可见光区可达到70％以上的透过率，而且近红外区的屏蔽率达到60％以上，最高可达80％，且其紫外光的透过率低于2％。并且具有良好的耐候性能，一般条件下使用寿命达6年以上。
本发明所述隔热玻璃也可为两层涂膜和二层玻璃组成中空隔热玻璃。结构示意图见图3：其中透明隔热涂层的厚度为10～30μm，由于纳米粒子的特殊作用，使得整个中空玻璃不仅在可见光区可达到70％以上的透过率，而且近红外区的屏蔽率达到65％以上，最高可达80％，且其紫外光的透过率低于2％。具有良好的耐候性能，一般条件下使用寿命达6年以上。 有益效果：
1、本发明所述的隔热玻璃在基本不影响玻璃透光性能的前提下，能大幅提高其隔热性能。参照有关国家标准，对本发明纳米透明隔热涂料的基本性能进行测定，结果证明本发明隔热玻璃在不影响原有玻璃基本性能的情况下，大大提高了其隔热性能。本发明所述隔热玻璃其可见光透过率均在70％以上，同时，本发明的几种玻璃均提供了60％以上的近红外屏蔽率，98％以上的紫外光屏蔽率。因此本发明纳米透明隔热涂层涂覆的隔热玻璃具有透明、屏蔽紫外线、屏蔽红外线、隔热等特性。其综合性能优于现有技术。
2、本发明其制备方法较为简便，成本低廉，其制作成本是隔热型LOW-E玻璃的1/3。 附图说明
图1为单层隔热玻璃1结构示意图，其中1纳米透明隔热涂层；2普通玻璃。
图2为单层涂膜中空隔热玻璃结构示意图，3为空气层。
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图3双层涂膜中空隔热玻璃结构示意图。 具体实施方式
下面结合实施例和有关图表对本发明进行详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。
实例1：单层涂膜隔热玻璃，由一层玻璃和一层涂膜组成，涂膜的厚度为30μm。隔热玻璃组成及结构见表1、表2：
表1 单层涂膜隔热玻璃的结构
组份玻璃
纳米透明隔热涂层
组成普通玻璃含有纳米ATO
厚度6mm30μm
成膜温度为120℃，成膜时间为2小时备注
表2 透明隔热涂层的成份组份成膜物纳米粉体纳米粉体稀释剂增稠剂
原料名称聚氨酯ATOSiO
2
水
羟基丙烯酸水溶性分散液
规格
PUA-1
粒径为40～80nm粒径为20～60nm去离子水市售品
用量(wt％)654.50.5291
通过刷涂的方法将透明隔热涂料涂覆在玻璃上，在一定的成膜条件下干燥成膜，构成涂覆有透明隔热涂膜的玻璃，这种隔热玻璃具有良好的隔热性能和可见光透过率，经过相关测试和计算其性能可达到相关的LOW-E玻璃的性能，其紫外光屏蔽率达98％，其它具体数据见表3：
光学性能隔热性能 表3 涂覆有透明隔热涂层的玻璃的光学/隔热性能
太阳能指数
可见光透过率
(SHGC)
(Sc值)
(与空白玻璃相比，黑板温度差)
82％
0.80
0.80
4.6
遮蔽系数
U值
12℃
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实例2：单层涂膜中空隔热玻璃，由两层玻璃和一层涂膜组成，涂膜的厚度为25μm。隔热玻璃组成及结构见表4，涂层的成份及组成见表5。 表4 单层涂膜中空隔热玻璃的结构
组份第一层玻璃纳米透明隔热涂层两层玻璃中间空隙第二层玻璃
组成普通玻璃
含有纳米ATO、TiO
2
空气普通玻璃
厚度6mm25μm9mm6mm
成膜温度为80℃，成膜时间为2小时备注
表5 透明隔热涂层的成份
组份成膜物纳米粉体纳米粉体稀释剂分散剂消泡剂
原料名称PUAATO
TiO
2
水
水性分散剂改性聚硅氧烷
规格
PUA-2
粒径为40～80nm粒径为20～60nm去离子水
聚合物型阴离子型市售品
用量(wt％)49833451
通过喷涂的方法将透明隔热涂料涂覆在玻璃上，在一定的成膜条件下干燥成膜，将涂覆有透明隔热涂层的玻璃与另一片未涂覆涂层的玻璃构成中空玻璃(涂膜在内壁)，这种中空隔热玻璃具有良好的隔热性能和可见光透过率，经过相关测试和计算其性能可达到相关的LOW-E玻璃的性能，其紫外光屏蔽率达98％，其它具体数据见表6：
光学性能
表6 单层涂膜中空隔热玻璃的光学/隔热性能隔热性能
太阳能指数
遮蔽系数
U值
(SHGC)
(Sc值)
(与空白玻璃相比，黑板温度差)22℃
可见光透过率
75％0.650.642.9
实例3：双层涂膜中空隔热玻璃，由两片涂覆有透明隔热涂膜的玻璃构成，两层涂膜的厚度分别均为25μm。中空隔热玻璃组成及结构见表7，涂层的成份
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及组成见表8：
表7 双层涂膜中空隔热玻璃的结构
组份玻璃
纳米透明隔热涂层两层玻璃中间空隙
组成普通玻璃
含有纳米ATO、FeO
3
厚度6mm
备注
成膜温度为100℃，
4
25μm
成膜时间为2小时
9mm
空气
表8 透明隔热涂层的成份
组份成膜物纳米粉体纳米粉体稀释剂分散剂
原料名称环氧树脂ATOFeO34水
水性分散剂
规格Pol-1
粒径为40～80nm粒径为20～60nm去离子水
聚合物型阴离子型
用量(wt％)3082582
通过喷涂的方法将透明隔热涂料分别涂覆在两片玻璃上，在一定的成膜条件下干燥成膜，将两片涂覆有透明隔热涂层的玻璃构成中空玻璃(涂膜在内壁)，这种中空隔热玻璃具有良好的隔热性能和可见光透过率，经过相关测试和计算其性能可达到相关的LOW-E玻璃的性能，其紫外光屏蔽率达98％，其它具体数据见表9：
光学性能可见光透过率
表9 双层涂膜中隔热性能空隔热玻璃的光学/隔热性能太阳能指数(SHGC)
遮蔽系数
U值
(Sc值)
(与空白玻璃相比，黑板温度差)26℃
72％0.570.642.8
实例4：单层涂膜隔热玻璃，由单层玻璃和单层涂膜组成，涂膜的厚度为45μm。隔热玻璃组成及结构见表10、表11：
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表10 单层涂膜隔热玻璃的结构
组份玻璃
纳米透明隔热涂层
组成普通玻璃含有纳米ITO
厚度6mm45μm
成膜温度为100℃，成膜时间为2小时备注
表11 透明隔热涂层的成份
组份成膜物纳米粉体纳米粉体纳米粉体稀释剂分散剂成膜助剂
醚混合物原料名称聚氨酯ITOZnOSiO
规格
PUA-1
粒径为40～80nm粒径为20～60n粒径为20～60nmAR
聚合物型阴离子型CR
用量4010553073
2
水/醇混和液
水性分散剂
乙二醇单丁醚/二丙二醇丁
通过喷涂的方法将透明隔热涂料涂覆在玻璃上，在一定的成膜条件下干燥成膜，构成涂覆有透明隔热涂膜的玻璃，这种隔热玻璃具有良好的隔热性能和可见光透过率，经过相关测试和计算其性能可达到相关的LOW-E玻璃的性能，其紫外光屏蔽率达99％，其它具体数据见表12：
光学性能
表12 涂覆有透明隔热涂层的玻璃的光学/隔热性能隔热性能
太阳能指数
遮蔽系数
U值
(SHGC)
(Sc值)
(与空白玻璃相比，黑板温度差)20℃
可见光透过率
75％0.700.723.4
实例5：双层涂膜中空隔热玻璃，由两片涂覆有透明隔热涂膜的玻璃构成，两层涂膜的厚度分别均为12μm。隔热玻璃组成及结构见表13、表14：组份玻璃
纳米透明隔热涂层
组成
厚度8mm
3
4
表13 双层涂膜中空隔热玻璃的结构普通玻璃
含有纳米ITO、FeO
12μm
成膜温度为160℃，
备注
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两层玻璃中间空隙
空气
12mm
成膜时间为2小时
表14 透明隔热涂层的成份
组份成膜物纳米粉体纳米粉体稀释剂分散剂成膜助剂
二醇丁醚混合物原料名称聚氨酯ITO
FeO34
水/醇混和液水性分散剂
乙二醇单丁醚/二丙
规格
PUA-1
粒径为40～80nm粒径为20～60nAR
聚合物型阴离子型CR
用量50843053
通过喷涂的方法将透明隔热涂料分别涂覆在两片玻璃上，在一定的成膜条件下干燥成膜，将两片涂覆有透明隔热涂层的玻璃构成中空玻璃(涂膜在内壁)，这种中空隔热玻璃具有良好的隔热性能和可见光透过率，经过相关测试和计算其性能可达到甚至超过相关的LOW-E玻璃的性能，其紫外光屏蔽率达99％，其它具体数据见表15：
光学性能
表15 双层涂膜中空隔热玻璃的光学/隔热性能隔热性能
太阳能指数
遮蔽系数
U值
(SHGC)
(Sc值)
(与空白玻璃相比，黑板温度差)28℃
可见光透过率
70％0.600.602.6
附：上述说明中中空玻璃的结构可参考GB 11944-2002中空玻璃。
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说 明 书 附 图
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图2
图3
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