CN102718407A - 一种玻璃用有机/无机纳米复合高分子贴膜的涂膜方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种玻璃用有机/无机纳米复合高分子贴膜的涂膜方法，属于高分子节能贴膜技术领域。具体包括以下步骤：配置分散体；分散体搅拌、在线超声分散与循环流动；将分散体从搅拌罐中送入贮存罐，并通过一装有计量系统的封闭管路和分散体分布器将分散体送入涂布槽，分散体分布器位于涂布槽内，采用可沿水平方向60度移动的刮刀和传送高透明聚酯膜基材的涂布辊，将分散体涂于高透明聚酯膜上，升温固化后即得纳米复合高分子节能贴膜，分散体自搅拌罐搅拌均匀后直至涂布槽中涂布前，始终处于封闭管路中。本发明生产成本低，防止因纳米颗粒长时间放置而发生团聚，并防止涂布前溶剂挥发而造成分散体变粘、吸潮，适于连续化的工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种贴膜方法，尤其涉及一种玻璃用有机/无机纳米复合高分子贴膜的涂膜方法，该膜主要应用于建筑或交通工具的玻璃上，具有屏蔽紫外线，隔热节能的效果，属于高分子节能贴膜技术领域。
背景技术
中国是世界第二能源消耗大国，建筑物能耗占全社会总能耗的近40％，并以年均5％以上的速度增长。据中国建设部测算，我国目前每平方米建筑采暖能耗约为发达国家的3倍，如不采取措施，到2020年仅建筑能耗就将达到11亿吨标准煤(相当于2000年全国一次能源总产量)，空调高峰负荷则相当于10个三峡电站满负荷供电。按照国家建筑节能目标，到2010年全国城镇建筑总能耗达到节能50％，到2020年全社会建筑总能耗要实现节能65％。因此，建筑节能已是我国迫在眉睫的战略任务。
在建筑物能耗中，玻璃门窗造成的能耗占56％，因此，提高建筑玻璃的节能性能，已经成为实现建筑节能的关键所在。普通建筑玻璃无法阻隔太阳光热量向建筑物内部辐射以及建筑物内部热量向外部的散失，因此不具备节能功能。而采用玻璃表面覆膜技术，既可以保持玻璃的透光性，又可以高效阻隔太阳光及热辐射，从而赋予普通建筑玻璃理想的节能效果。
节能玻璃按功能和应用可分为阳光控制节能玻璃、低辐射节能玻璃等。前者对可见光有部分吸收、透过率低，同时对近红外太阳光有较大反射，能有效阻隔来自室外太阳光的热量进入室内，适用于中东等炎热地区的建筑物门窗和幕墙；后者对可见光有很高的透过率，对近红外太阳光有部分反射，而对来自大地、人体等的中、远红外辐射有很高的反射率，可以基本隔绝室内外通过中、远红外辐射形成的热交换，特别在冬季能有效降低室内热量向室外的散失，常用作欧洲和北美等寒冷地区的建筑物门窗玻璃和汽车的抗霜冻窗玻璃。
目前业内制造节能玻璃的方法通常有以下几种：磁控溅射法、PVD、CVD镀膜法以及热喷雾方法镀膜或者是涂层直接涂覆于玻璃基材上。例如：中国专利200410013397公开了一种采用磁控溅射法制备氮掺杂二氧化钛疏水和防紫外线辐射透明薄膜，但是该薄膜可见光平均透过率仅为70％～80％；中国专利200610135230公开了一种采用在线高温热解喷涂法制造的防紫外线镀膜玻璃，其工艺复杂，该产品紫外线透过率仅低于8％。中国申请专利200710113344.3公开了一种玻璃用节能隔热环保涂层材料，其直接涂于玻璃上，涂膜在室温下快速固化成膜，该方法若对已有建筑进行节能改造，施工复杂，涂层材料损失严重。
上述方法所制备的薄膜中，所用的成膜方法或设备价格昂贵，一次性投入大，成本高，对于基材和基材的形状、尺寸都有一定的限制，或不适用于有机基材，产品质量一般，不适于低成本、大规模工业生产。
涂布机刮涂的方法也可以用于含有纳米颗粒涂层的涂膜制备工艺。但相关专利中，均采用传统的涂布机刮涂的方法，未提及由于纳米颗粒存在而带来的分散稳定性及体系粘度变大问题，以及溶剂挥发会使分散体变粘、气泡等因素影响涂层平整性问题，因此，不适合粘度为100厘泊～1200厘泊的含有纳米材料的分散体在聚酯膜上的连续化涂布生产。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种玻璃用纳米复合高分子节能贴膜的涂膜方法，尤其适合粘度为100厘泊～1200厘泊的含有纳米材料的分散体在聚酯膜上的连续化涂布，该工艺简单、成本低、可大面积现场施工，可实现贴膜的低成本、规模化生产。
本发明所提供的一种玻璃用有机/无机纳米复合高分子贴膜的涂膜方法，包括下述步骤：
1)原料复配：取50～85wt％有机高分子、15～50wt％金属氧化物纳米粒子和0～5wt％助剂，添加有机溶剂后配制成固含量为10～40wt％的高分子/纳米粒子的液相介质分散体(以下简称分散体)；
2)搅拌、在线超声分散与循环流动：在封闭的搅拌罐中将分散体搅拌均匀，并通过外加泵附带超声设备进行在线超声分散和循环流动；
3)采用管路封闭的计量涂覆装置进行涂覆：将分散体从搅拌罐(1)中送入贮存罐(4)，并通过一装有计量系统的封闭管路和分散体分布器(8)将分散体送入涂布槽(6)，分散体分布器位于涂布槽内，分散体在涂布槽中达到并保持在一稳定液面高度，采用可沿水平方向60度移动的刮刀(9)和传送高透明聚酯膜基材的涂布辊(10)，将分散体涂于高透明聚酯膜上，升温固化后即得纳米复合高分子节能贴膜成品。工艺流程可参见图1。
上述一种玻璃用纳米复合高分子节能贴膜的涂膜工艺中，所述有机高分子主要指具有一定极性的高分子，例如，丙烯酸酯类聚合物、丙烯酸聚氨酯类聚合物、丙烯酸乳液、聚苯乙烯、聚氨基甲酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、有机硅聚合物等，以上高分子聚合物均为通用光学透明高分子聚合物。所述金属氧化物纳米粒子为至少包括一种具有紫外线吸收能力的无机纳米粒子。例如，氧化锌、氧化钛、氧化铈等。所述助剂主要包括流平剂或其它助剂。例如，脂肪酸环氧乙烷的加成物、芳香酸环氧乙烷的加成物、聚乙烯醇、硅油等助剂。最终分散体的粘度为100厘泊～1200厘泊。
在封闭的搅拌罐(1)中将分散体搅拌均匀。为了使分散体中纳米颗粒在含有有机高分子的液相介质中充分分散，保证涂层的透明度，在封闭的搅拌罐装置上外加泵(2)，且附带有超声设备(3)对分散体进行在线超声分散和循环流动。搅拌均匀的分散体，由于添加了纳米颗粒，因此其粘度较高，达到了100厘泊～1200厘泊。
步骤3)中的计量系统包括：正位泵(5)和流量计量表(7)。将搅拌均匀的分散体由泵从搅拌罐送入贮存罐(4)，然后通过一正位泵(5)将分散体送入涂布槽(6)。用精密流量计量表(7)来控制正位泵的流量，在精确控制流量的同时，必免输送过程中产生气泡。用分散体分布器(8)将分散体均匀置于涂布槽中，在分散体粘度较高时，可以短时间内使分散体均匀分布于涂布槽中。
涂布时，分散体分布器位于涂布槽中分散体的液面之下，且涂布槽中的分散体需将刮刀(9)刀口完全浸没，必免流量不稳，造成涂层的平整度有影响。
涂布槽中的分散体用可沿水平方向60度移动的刮刀和传送高透明聚酯膜基材的涂布辊(10)，涂于高透明聚酯膜上，通过调节刮刀和涂布辊的距离控制涂层的厚度。
涂布槽可沿水平方向移动，涂布槽与刮刀之间的距离可调节。涂布时，调节涂布槽尽量靠近涂布辊，防止涂布槽中分散体从涂布辊与涂布槽之间间隙流出。涂布完成后，调节涂布槽远离涂布辊，可方便清理涂布槽中残留的分散体。
分散体自搅拌罐搅拌均匀后直至涂布槽中涂布前，整个过程始终处于封闭管路中，不与外界空气接触，因此分散体不会受到外界条件或是溶剂挥发而粘度增加、结块、吸潮，保证了最终获得的贴膜产品的平整度和透明度。
步骤3)将分散体涂于高透明聚酯膜上时，可涂覆1-2层分散体膜，从而制备出的纳米复合高分子节能贴膜上有1～2层含有纳米颗粒的涂层。涂层厚度为5微米～20微米，膜同时具有紫外和红外线屏蔽功能，且其透明度较高，可见光透过率为80％以上。
该节能贴膜的涂膜工艺，与现有玻璃贴膜的磁控溅射制备工艺相比较为简单，生产成本低，可以防止因纳米颗粒长时间放置而发生团聚，并防止涂布前溶剂挥发而造成分散体变粘、吸潮，适于连续化的工业化生产。用该涂膜工艺制备出的贴膜产品具有透明性高、紫外线与近红外线屏蔽效果佳、节能效果好的优点。
附图说明
图1所示为本发明纳米复合高分子节能贴膜的涂膜工艺示意图。
图中，(1)搅拌罐；(2)泵；(3)超声设备；(4)贮存罐；(5)正位泵；(6)涂布槽；(7)流量计量表；(8)分散体分布器；(9)刮刀；(10)涂布辊。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本发明的设备流程图进行详细说明。
首先，将按照预定比例配好的原料放入搅拌罐(1)中进行搅拌，搅拌的同时，原料液由泵(2)经过，三通阀进入超声设备(3)中进行超声分散，再回到搅拌罐中，该循环过程为连续过程。超声设备每隔20分钟启动一次，每次超声10分钟。原料液在搅拌罐(1)中分散均匀后形成分散体，停止搅拌。将分散体由泵(2)经过一个三通阀进入贮存罐(4)，在贮存罐静止一段时间后由正位泵(5)通过一精密流量计量装置-流量计量表(7)进入涂布槽(6)。分散体通过一分散体分布器(8)均匀地分布在涂布槽(6)中。待涂布槽(6)中分散体浸没分散体分布器(8)，并达到固定的液面高度时，启动涂布辊(10)，分散体通过刮刀(9)涂布于涂布辊(10)上的聚酯膜片上。通过调整刮刀(9)与涂布辊(10)之间的间距，以及调整正位泵(5)的流量使分散体在涂布槽(6)达到固定的液面高度，来控制所需涂膜层的厚度。
实施例1
1)将过滤好的丙烯酸聚氨酯(AC-PU)涂料、核-壳结构ZnO纳米粒子、ATO纳米粒子、乙酸乙酯有机介质添加到搅拌罐中，搅拌超声后形成纳米粒子均匀分散的分散体，分散体的粘度约为420厘泊，分散体中各物质的浓度如表1所示。
表1
2)将步骤1)得到的分散体经过贮存罐，由泵送入涂布槽，固定分散体在涂布槽中的高度为整个涂布槽高度的2/3，调节刮刀刀口与涂布辊的距离为80微米，开始在PET基片上涂覆成膜，所得薄膜厚度为10μm。光学性能测试结果如表2所示。
表2
| 可见光透过率(％)(550nm) | 紫外光屏蔽率(％)(350nm) | 红外光阻隔率(％)(1350nm) |
| 84 | 97 | 85 |
Claims (9)
1.一种玻璃用有机/无机纳米复合高分子贴膜的涂膜方法，其特征在于，包括下述步骤：
1)原料复配：取50～85wt％有机高分子、15～50wt％金属氧化物纳米粒子和0～5wt％助剂，添加有机溶剂后配制成固含量为10～40wt％的高分子/纳米粒子的液相介质分散体，以下简称分散体；
2)搅拌、在线超声分散与循环流动：在封闭的搅拌罐(1)中将分散体搅拌均匀，并通过外加泵(2)附带超声设备(3)进行在线超声分散和循环流动；
3)采用管路封闭的计量涂覆装置进行涂覆：将分散体从搅拌罐(1)中送入贮存罐(4)，并通过一装有计量系统的封闭管路和分散体分布器(8)将分散体送入涂布槽(6)，分散体分布器位于涂布槽内，分散体在涂布槽中达到并保持在一稳定液面高度，采用可沿水平方向60度移动的刮刀(9)和传送高透明聚酯膜基材的涂布辊(10)，将分散体涂于高透明聚酯膜上，升温固化后即得纳米复合高分子节能贴膜成品。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，步骤1)分散体的粘度为100厘泊～1200厘泊。
3.按照权利要求1的方法，其特征在于，分散体自搅拌罐搅拌均匀后直至涂布槽中涂布前，整个过程始终处于封闭管路中，不与外界空气接触。
4.按照权利要求1的方法，其特征在于，步骤3)中的计量系统包括：正位泵(5)和流量计量表(7)。
5.按照权利要求1的方法，其特征在于，涂布槽可沿水平方向移动，涂布槽与刮刀之间的距离可调节。
6.按照权利要求1的方法，其特征在于，涂布时，分散体分布器位于涂布槽中分散体的液面之下，且涂布槽中的分散体需将刮刀(9)刀口完全浸没。
7.按照权利要求1的方法，其特征在于，涂布槽中的分散体用可沿水平方向60度移动的刮刀和传送高透明聚酯膜基材的涂布辊(10)，涂于高透明聚酯膜上，通过调节刮刀和涂布辊的距离控制涂层的厚度。
8.按照权利要求1的方法，其特征在于，步骤3)将分散体涂于高透明聚酯膜上时，涂覆1-2层分散体膜，从而制备出纳米复合高分子节能贴膜上有1～2层含有纳米颗粒的涂层。
9.按照权利要求1的方法，其特征在于，步骤3)有纳米颗粒涂层厚度为5微米～20微米。
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2011
- 2011-03-31 CN CN201110080338.9A patent/CN102718407B/zh not_active Expired - Fee Related
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