CN103640302A - 一种3层共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种3层共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构，包含3层聚酯薄膜结构，并在其中至少1层聚酯薄膜中含有均匀分布的二氧化钒纳米粉体。与现有技术相比，本发明结构可根据环境温度变化对光热透反射特性进行自动调节，属于节能环保新材料，可广泛用于各种温控智能节能薄膜与节能玻璃产品。
Description
技术领域
本发明属于节能环保新材料，尤其是涉及一种3层共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构。
背景技术
由于全球能源资源日益贫乏，过度碳排放引起环境日益恶化，节能减排已成为当前各国的首要任务。据估计，社会总能耗中有1/3以上为建筑能耗，节能减排必须优先考虑建筑节能。由于建筑物或车辆热损失最大部位为窗口等开口部，通过研制新型的智能节能窗，可以有效地降低能耗，减少温室气体的排放，最终达到节能环保的目的。
目前世界上最先进的节能窗称为“智能型节能窗”，即可根据季节变化和居住者需求对日射等进行光热调节的新型节能窗。其中，利用二氧化钒这种物质的温控相变特性研制的温控智能节能窗，具有结构简单，不用开关或人工能源就能实现自动光热调控等显著优点，备受工业界亲睐。
这种温控智能节能窗可采用纳米技术预先制备二氧化钒纳米粉体，再将纳米粉体通过涂料等方式涂覆在柔性薄膜表面使之成为智能节能贴膜的方式获得。这种化学涂覆方式由于价格低廉，易于大面积生产，应用面广等显著优点，成为在我国最有可能早期实现产业化的智能节能贴膜与节能玻璃的生产方式。
以涂覆方式生产智能节能贴膜时，需要将二氧化钒纳米粉体以涂料形式固定在薄膜表面。但是，采用上述涂覆方式时由于涂料成分与PET基材不一致，结构不同，以及涂覆方式的固有特点，必然在涂层与薄膜之间增加新的界面，产生相应的多次反射等光热损失。同时，由于含有纳米粉体的涂层表面的凹凸大于PET基膜，无疑将大大增加表面漫反射，导致贴膜雾度指标的显著恶化。
再有，处于涂层表面的二氧化钒纳米粉体很难避免与外界环境例如空气的接触，在大气特别是含水大气环境下很容易产生二氧化钒纳米粉体的进一步氧化，劣化甚至失去其应有的调光功能。
另外，在PET基膜表面涂覆二氧化钒纳米粉体的方式需引入昂贵的大型涂覆设备，造成投资和总体工艺过程的增加，导致成本的增加。
因此，采用比这种涂覆方式更为简单高效低成本的智能节能贴膜生产方式，对早期实现智能节能贴膜与节能玻璃产业化，就变得非常重要和紧迫。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种3层共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种3层共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构，其特征在于，包含3层聚酯薄膜结构，并在其中至少1层聚酯薄膜中含有均匀分布的二氧化钒纳米粉体。
所述的3层聚酯薄膜中上层薄膜和下层薄膜的厚度在0.1-5μm范围内，中间层薄膜的厚度在5-100μm范围内。
所述的共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构的总厚度在6-120μm范围内。
所述的共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构具有根据环境温度变化对光的透反射特性进行调节的功能；当环境温度低于临界温度Tc时具有较高的透过率，当环境温度高于Tc时具有较低的透过率。
所述的临界温度Tc在10-80℃范围内。
所述的临界温度Tc优选20～50℃。
所述的二氧化钒纳米粉体在共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构的固含量体积分率在0.5％-10％范围内。
所述的二氧化钒纳米粉体在共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构的固含量体积分率优选1％～5％。
所述的聚酯薄膜为PET薄膜，本发明结构将二氧化钒纳米粉体均匀分散在柔性PET薄膜内部，由于各层主成分相同，在共挤过程中形成层间的无缝对接，实际上不产生新的界面；同时，同时，也消除了由于粗燥涂覆表面所引起的漫反射的增加。
实际上，这种结构将大大减低表面雾度，提高薄膜的整体透光性。同时，将二氧化钒纳米粉体完全分散在PET薄膜内部而不与空气接触，可使纳米粉体获得最大限度的保护，增加粉体的耐久性和稳定性。
当然，本发明所述3层共挤结构为可取结构的最小单元。显然，可以根据需要和设备条件制备3层以上的共挤结构。
显而易见，氧化钒纳米粉体可根据需要均匀分散在共挤结构中的任何1层或多层内。例如，将粉体分散在上层(A)单层中以简化工艺。也可同时分散在上层(A)，中间层(B)，下层(C)至少两层中，这种场合，各层组分中的固含量将会降低，有助于提高分体在PET基体中的分散性。
所述多层共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构，其表面层A层和C层厚度在0.1-5μm范围内，中间层B的厚度在5-100μm范围内，3层结构总厚度在6-120μm范围内。根据产品的最终形态在上述范围内进行调节，以满足比如机械强度等不同要求。
所述多层共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构，由于在层中均匀分布有具有半导体-金属温控相变特性的二氧化钒纳米颗粒，具有根据环境温度变化对光的透反射特性进行调节的功能。
本发明用Tc表示二氧化钒的相变温度，并定义为透反射率等光学变化时升降温曲线中间温度值的算术平均值。当环境温度小于相变温度Tc时由于二氧化钒晶体具有半导体特性，对光热辐射具有较高的透过率；而当环境温度大于相变温度Tc时，二氧化钒晶体将产生由半导体到金属的可逆相变，使薄膜对光热具有较高的反射率即较低的透过率。以这种方式，不用外加能源或开关设备，就能实现光热自动调控的节能环保目的。这种结构的功能以图2表示。
根据需要，可将这种相变的临界温度Tc控制在10-80℃范围内，根据地区和不同气候环境需求，优选20～50℃。
经计算表明，所述3层共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构中二氧化钒在共挤层内的固含量体积分率为0.5％-10％范围内，优选1％～5％时，具有最佳的节能环保效果。
本发明所述3层共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构可直接用于生产温控智能调光塑料膜，如用于温室的塑料薄膜以实现温室的光热自动调控。同时，也可作为具有温控调光功能的基膜进一步生产各种智能节能调光薄膜产品。
例如，如在此基膜上增加安装胶，离型层，保护层，以及防刮伤层等，即可获得PET基智能节能调光贴膜膜；将这种膜贴于玻璃片上即可获智能节能调光贴膜玻璃。以上产品可广泛用于建筑与汽车玻璃实现节能和环境保护。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明结构的功能示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐明本发明。因理解，实施例仅用于说明本发明而不用于对本发明保护范围产生任何限制。
实施例1：
参照图1.本具体实施方式是采用以下技术方案：设计3层共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构，包括上层A，中间层B和下层C，其中上层A含有均匀分散的二氧化钒纳米粉体，赋予结构温控智能调光功能。
也可将二氧化钒纳米颗粒同时分散在A，B，C中任意2层，或3层中，整体结构的调光功能为所有各层的叠加。
上述将纳米颗粒分散在不同层中的状态可通过共挤拉膜工艺容易获得。
参照图2.
本发明3层共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构的工作模式如图2所示。
当环境温度高于Tc时，二氧化钒纳米粉体呈金属状态，可将大部分太阳光阻隔在室外，即在夏天会阻隔多余日射使室内更加凉爽，减少室内的空调制冷消费。
当环境温度低于相变温度Tc(例如30℃)时，薄膜中的二氧化钒纳米粉体处于半导体状态，允许较多的太阳光进入室内，保持室内温暖，减少冬季室内的人工取暖消费。
由于二氧化钒这种相变是根据环境温度变化自动进行并且过程完全可逆，对太阳光的调节不需要其他开关和任何人工能源，可以认为是完全绿色环保的智能节能方式。
相对于现有大多数节能环保玻璃贴膜方式而言，本实施方式具有结构简单，可实现双向智能调节，透过率高，表面雾小，工艺简单等显著优点。
本发明可广泛应用于农业，建筑与汽车产业，实现节能和环境保护。
实施例2
一种3层共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构，包含3层聚酯薄膜结构，并在其中至少1层聚酯薄膜中含有均匀分布的二氧化钒纳米粉体。3层聚酯薄膜中上层薄膜和下层薄膜的厚度在0.1μm，中间层薄膜的厚度在5μm，二氧化钒纳米粉体在共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构的固含量体积分率在0.5％内。
实施例3
一种3层共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构，包含3层聚酯薄膜结构，并在其中至少1层聚酯薄膜中含有均匀分布的二氧化钒纳米粉体。3层聚酯薄膜中上层薄膜和下层薄膜的厚度在5μm范围内，中间层薄膜的厚度在100μm范围内，二氧化钒纳米粉体在共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构的固含量体积分率在10％内。
Claims (8)
1.一种3层共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构，其特征在于，包含3层聚酯薄膜结构，并在其中至少1层聚酯薄膜中含有均匀分布的二氧化钒纳米粉体。
2.根据权利要求1所述的一种3层共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构，其特征在于，所述的3层聚酯薄膜中上层薄膜和下层薄膜的厚度在0.1-5μm范围内，中间层薄膜的厚度在5-100μm范围内。
3.根据权利要求1或2所述的一种3层共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构，其特征在于，所述的共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构的总厚度在6-120μm范围内。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种3层共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构，其特征在于，所述的共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构具有根据环境温度变化对光的透反射特性进行调节的功能；当环境温度低于临界温度Tc时具有较高的透过率，当环境温度高于Tc时具有较低的透过率。
5.根据权利要求4所述的一种3层共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构，其特征在于，所述的临界温度Tc在10-80℃范围内。
6.根据权利要求4或5所述的一种3层共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构，其特征在于，所述的临界温度Tc优选20～50℃。
7.根据权利要求1所述的一种3层共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构，其特征在于，所述的二氧化钒纳米粉体在共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构的固含量体积分率在0.5％-10％范围内。
8.根据权利要求7所述的一种3层共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构，其特征在于，所述的二氧化钒纳米粉体在共挤双向拉伸功能聚酯薄膜结构的固含量体积分率优选1％～5％。
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