CN103881231A - 一种基于乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的蓄热储能间隔条及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于中空玻璃的具有蓄热储能功能的间隔条。该间隔条是以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为主要成分、含有双峰相变物质和吸湿成分的多孔材料，其具有一般超级间隔条的柔韧、容易加工成型、方便使用，热导率低等特点，还因为这种间隔条中含有双峰相变物质，而具有蓄热储能、平衡中空玻璃微环境的功能。即在室外温度升高或降低时，相变物质可以吸收或放出热量、平衡玻璃外表面因温度升高或降低而导致的热量增加或减少，保持中空玻璃内部微气候恒定，防止玻璃产生内外压力差而导致的间隔条变形、开裂而产生空气渗漏，影响中空玻璃使用寿命和节能效果；用这种间隔条制备的中空玻璃还可有效避免寒冷地区因室内外温差过大导致的玻璃炸裂。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于中空玻璃的功能间隔条的制备方法，尤其涉及一种用于中空玻璃的具有蓄热蓄能功能的间隔条，属于中空玻璃的生产技术领域。
背景技术
门窗、幕墙能耗在建筑能耗中占很大比例，因此如何提高门窗、幕墙的节能效果是实现建筑节能的重要环节。中空玻璃的使用为实现门窗节能作出了重要贡献。但传统的中空玻璃多以铝质材料为间隔，因铝的导热系数大而影响中空玻璃的保温效果，并导致中空玻璃渗漏而产生结露、发霉等现象，严重时还可能因为内外层玻璃应力过大而致中空玻璃在运输和安装过程中炸裂。含铝复合间隔条虽然可缓解上述问题，但仍然没有根本解决。美国开发的不含有任何金属材料的基于硅酮树脂和乙丙橡胶的弹性、微孔结构间隔条（简称超级间隔条）具有极佳的节能效果和100%的弹性记忆功能，可降低中空玻璃的应力，减少中空玻璃在运输和安装过程中的炸裂，其抗冷凝性和降噪性更是远高于传统的铝间隔条中空玻璃。其方便性使得制作过程不受玻璃形状的限制，可以制作不同异型的中空玻璃，无需增加制作工序，非常方便，大大提高生产效率。本发明一种基于乙烯-醋酸乙烯酯共聚物新型间隔条，其除具有美国超级间隔条的优点外，还具有自动调温功能，而且成本低、加工容易，是进口材料的理想代用品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够实现建筑节能的低成本的，用于中空玻璃的间隔条。本发明的间隔条不含任何金属成分，以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为主要成分、含有相变物质和吸湿成分的多孔材料，其具有一般超级间隔条的柔韧、容易加工成型、方便使用，热导率低等特点，还因为这种间隔条中含有相变物质，而具有蓄热储能、平衡中空玻璃微环境的功能。
本发明的技术方案为如下：
一种用于中空玻璃的具有蓄热储能功能的间隔条，所述间隔条的材料按质量份包括如下组分：
所述双峰相变物质为石蜡与聚乙烯蜡的混合物或聚丙三醇-聚乙二醇共聚物[P(DG-co-EG)]与石蜡的混合物中的一种；所述石蜡与聚乙烯蜡的质量比为20:80～30:70，所述聚丙三醇-聚乙二醇共聚物[P(DG-co-EG)]与石蜡的质量比为40:60～60:40。
进一步，所述聚丙三醇-聚乙二醇共聚物[P(DG-co-EG)]为聚丙三醇-聚乙二醇丙烯酸酯的共聚物，是根据文献[1]所述的方法制备得到，其分子结构如图1。
进一步，所述石蜡的熔点为20～35℃,20～35℃，相变焓不小于190J/g；所述聚乙烯蜡的熔点为95～105℃，分子量为1500-2000。
进一步，所述吸湿剂为3A分子筛，氧化钙吸湿母粒中的一种。
进一步，所述发泡剂为氮甲基甲酰胺、偶氮二异丁腈、克莱恩的发泡剂BIH70中的一种；所述配合剂为氧化锌、硬脂酸锌中的一种或两种以任意比例混合的混合物；所述交联剂为三烯丙基异腈酸酯（TAIC）、过氧化二异丙苯（DCP）中的一种。
进一步，在上述技术方案中所述的双峰相变物质的制备方法为：按配比将石蜡与聚乙烯蜡或聚丙三醇-聚乙二醇共聚物[P(DG-co-EG)]混合，升温到100～120℃，搅拌40～50min后取出，冷却，粉碎。
本发明中，所述双峰相变物质具有两个熔融峰和两个结晶峰，当室外温度升高时，双峰相变物质在较宽的温度范围内产生融化吸热，抵消外部温度升高而导致中空玻璃温度升高，当室外温度降低时，双峰相变物质在较宽的温度范围内产生结晶放热，抵消外部温度降低而导致中空玻璃温度降低。
本发明还提供上述间隔条的制备方法，包括如下步骤：
（1）按上面所述的方法制备得到双峰相变物质；
（2）按配比将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、双峰相变物质、吸湿剂、发泡剂、配合剂、交联剂共混，共混物加入单螺杆挤出机中、熔融后，从模口挤出；
（3）将步骤（2）的模口挤出物降温至120～140℃后，与阻隔薄膜熔融复合、压合后冷却定型；
（4）定型后的胶条经挂胶、打孔，制得产品。
在上述制备方法中，在步骤（2）中所述的熔融温度为90～180℃，模口温度为150～160℃。
在上述制备方法中，所述的阻隔薄膜为厚度0.3mm的基于聚乙烯-乙烯醇共聚物多层阻隔薄膜。所以含有聚乙烯-乙烯醇共聚物的多层阻隔薄膜可以优选采用5层或7层共挤阻隔膜中的一种，所述5层或7层共挤阻隔膜的至少有一层为聚乙烯-乙烯醇共聚物。本领域技术人员可以根据现有技术和公知常识选择能够实现本发明技术效果的其他硅烷偶联剂。
在本发明的技术方案中，采用的高分子物质（共聚物）均为本领域常用的高分子物质，在可以在市场上购买得到或公开的现有技术直接制备得到。本领域技术人员可以根据现有技术和公知常识选择能够实现本发明技术效果的相应的原料。在优选的技术方案中：所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物为发泡级的树脂，其中醋酸乙烯酯含量为14-18%，熔融流动指数为1.2～5g/10min；更优选醋酸乙烯酯含量为14%，熔融流动指数为1.3g/10min；所述聚丙三醇-聚乙二醇共聚物[P(DG-co-EG)]可以根据文献[1]所述的方法制备得到，其分子结构如图1。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：(1)本发明的间隔条是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物材料的发泡材料，其中不含任何金属成分，因此材料在保持较高的力学强度的前提下热导率大大降低，保温性大大提高；(2)间隔条内含有大量的渗透性强的干燥物（3A分子筛或氧化钙吸湿母粒），其可以有效吸附空气中的水汽，导致中空玻璃的含湿量降低、露点下降，有效避免中空玻璃产生结露、变形和玻璃炸裂等不良现象。干燥物不吸收空气或氩气，从而防止中空玻璃内产生负压导致中空玻璃的向内挠曲。(3)间隔条内含有大量的双峰相变材料，可以在环境温度下降时产生结晶放热，抵消因环境温度下降而产生的热损失，使温度保持恒定；在环境温度升高时，其会熔融吸热，抵消因环境温度上升而产生的热传递，使温度保持恒定；这种温度的自动调节作用会大大延长中空玻璃的寿命，提高中空玻璃的节能保温效果。（4）多层阻隔薄膜除了起防 止水汽渗透到中空玻璃空腔内的作用外，还防止异物穿透间隔条进入中空玻璃空腔内。
附图说明
图1为聚丙三醇-聚乙二醇共聚物[P(DG-co-EG)]的分子结构。
具体实施方式
以下的实施例便于更好的理解本发明，但并不限定本发明。另外，下述实施例中，如无特殊说明，所使用的实验方法均为常规方法，所用材料、试剂等均可从生物或化学试剂公司购买。
下列实施例中：
分子筛：福建汇盈化学品实业（泉州）有限公司的产品，产品型号3A分子筛原粉；
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）：日本三井公司的产品，产品型号P1403；
聚乙烯蜡：宁波孚美化工有限公司产品，产品型号PEW-5；
聚丙三醇-聚乙二醇共聚物[P(DG-co-EG)]，根据文献[1]所述的方法制备得到，分子结构如图1。
相变石蜡：德国RUBITHERM公司的产品，产品型号RT28HC；
多层阻隔薄膜：是基于乙烯-乙烯醇共聚物（EVOH）的多层薄膜，采用上海创发包装材料有限公司五层或七层共挤拉伸膜。所述多层薄膜的厚度为0.3mm。
实施例1
双峰相变物质制备：取相变石蜡（熔点：28℃）20克、聚乙烯蜡80克用粉碎机粉碎后放入三口瓶，将三口瓶放到油浴锅中升温到100℃，搅拌50分钟后取出，冷却，粉碎，得到双峰相变物质。
实施例2
双峰相变物质制备：取相变石蜡30克（熔点：28℃）、聚乙烯蜡70克用粉碎机粉碎后放入三口瓶，将三口瓶放到油浴锅中升温到110℃，搅拌45分钟后取出，冷却，粉碎，得到双峰相变物质。
实施例3
双峰相变物质制备：取相变石蜡（熔点：28℃）25克、聚乙烯蜡75克用粉碎 机粉碎后放入三口瓶，将三口瓶放到油浴锅中升温到120℃，搅拌40分钟后取出，冷却，粉碎，得到双峰相变物质。
实施例4
双峰相变物质制备：取相变石蜡（熔点：28℃）40克、60克聚丙三醇-聚乙二醇共聚物[P(DG-co-EG)]，用粉碎机粉碎后放入三口瓶，将三口瓶放到油浴锅中升温到100℃，搅拌50分钟后取出，冷却，粉碎，得到双峰相变物质。
实施例5
双峰相变物质制备：取相变石蜡（熔点：28℃）60克、40克聚丙三醇-聚乙二醇共聚物[P(DG-co-EG)]，用粉碎机粉碎后放入三口瓶，将三口瓶放到油浴锅中升温到120℃，搅拌40分钟后取出，粉碎，得到双峰相变物质。
实施例6
取乙烯-醋酸乙烯酯共聚物68份，实施例1中制备的双峰相变物质10份，3A分子筛20份、氮甲基甲酰胺1份、氧化锌1份，在常温混合后加入到单螺杆挤出机中，于170℃熔融，从150℃的模口中挤出，降温到140℃与0.3mm后的7层阻隔薄膜（七层共挤拉伸膜）复合，冷却定型后挂胶、打孔得到具有相变功能的间隔条，该间隔条的拉伸强度为5MPa、断裂伸长率为305%、相变焓为12J/g，导热系数为0.045w/mk，铝为237w/mk。
实施例7
取乙烯-醋酸乙烯酯共聚物67份，实施例2中制备的双峰相变物质10份，分子筛20份、偶氮二异丁腈3份，常温混合后加入到单螺杆挤出机中，于160℃混合熔融，从150℃的模口中挤出，与0.3mm后的7层阻隔薄膜（七层共挤拉伸膜）复合，冷却定型后挂胶、打孔得到具有相变功能的间隔条，该间隔条的拉伸强度为4.56MPa、断裂伸长率为310%、相变焓为14J/g。导热系数为0.043w/mk，铝为237w/mk。
实施例8
取乙烯-醋酸乙烯酯共聚物60份，实施例2中双峰相变物质15份，分子筛22份、氮甲基甲酰胺1.5份、氧化锌1份、三烯丙基异腈酸酯0.5份常温混合后加入到单螺杆挤出机中，于160℃熔融，从160℃的模口中挤出，与0.3mm后的5层阻隔薄膜（五层共挤拉伸膜）复合，冷却定型后挂胶、打孔得到具有相变功能的间隔条，该间隔条的拉伸强度为3.2MPa、断裂伸长率为183%、相变焓为17J/g，导热系数 为0.042w/mk。
实施例9
取乙烯-醋酸乙烯酯共聚物60份，实施例3中制备的双峰相变物质15份，氧化钙吸湿母粒22份、氮甲基甲酰胺1.5份、氧化锌1份、三烯丙基异腈酸酯0.5份常温混合后加入到单螺杆挤出机中，于180℃熔融，从160℃的模口中挤出，与0.3mm后的5层阻隔薄膜（五层共挤拉伸膜）复合，冷却定型后挂胶、打孔得到具有相变功能的间隔条，该间隔条的拉伸强度3.2MPa、断裂伸长率为181%、相变焓为18J/g，导热系数为0.042w/mk。
实施例10
取乙烯-醋酸乙烯酯共聚物60份，实施例5中制备的双峰相变物质12份，分子筛25份、氮甲基甲酰胺2份、硬脂酸锌1份常温混合后加入到单螺杆挤出机中，于160～180℃混合熔融，从150℃的模口中挤出，与0.3mm后的5层阻隔薄膜（五层共挤拉伸膜）复合，冷却定型后挂胶、打孔得到具有相变功能的间隔条，该间隔条的拉伸强度为2.0MPa、断裂伸长率为100%、相变焓为15.5J/g，导热系数为0.043w/mk。
实施例11
取乙烯-醋酸乙烯酯共聚物60份，实施例3中制备的双峰相变物质12份，分子筛25份、氮甲基甲酰胺1份、硬脂酸锌与氧化锌的复合物（质量比为1:1）1份、过氧化二异丙苯1份常温混合后加入单螺杆挤出机，于180℃混合发泡，从160℃的模口中挤出，与0.3mm后的5层阻隔薄膜（五层共挤拉伸膜）复合，冷却定型后挂胶、打孔得到具有相变功能的间隔条，该间隔条的拉伸强度2.2MPa、断裂伸长率为53%、相变焓为15J/g，导热系数为0.042w/mk。
实施例12
取乙烯-醋酸乙烯酯共聚物65份，实施例4中制备的双峰相变物质10份，氧化钙吸湿母粒23、发泡剂科莱恩的BIH702份、常温混合后加入单螺杆挤出机，于160℃熔融，从150℃的模口中挤出，与0.3mm后的多层阻隔薄膜复合，冷却定型后挂胶、打孔得到具有相变功能的间隔条，该间隔条的拉伸强度2.57MPa、断裂伸长率为77%、相变焓为13J/g，导热系数为0.042w/mk。
文献：
[1]Jing Guo，et al,Preparation of poly(decaglycerol-co-ethylene glycol) copolymer as phase change material.Energy and Buildings，2012，48：206-210。
Claims (10)
1.一种用于中空玻璃的具有蓄热储能功能的间隔条，其特征在于，所述间隔条材料按质量份包括如下组分：
其中，所述双峰相变物质为石蜡与聚乙烯蜡的混合物或聚丙三醇-聚乙二醇共聚物与石蜡的混合物中的一种；所述石蜡与聚乙烯蜡的质量比为20:80～30:70，所述聚丙三醇-聚乙二醇共聚物与石蜡的质量比为40:60～60:40。
2.根据权利要求1所述的间隔条，其特征在于，所述石蜡为相变石蜡，熔点为20～35℃，相变焓不小于190J/g。
3.根据权利要求1所述的间隔条，其特征在于，所述聚乙烯蜡的熔点为95～105℃，分子量为1500-2000。
4.根据权利要求1所述的间隔条，其特征在于，所述吸湿剂为3A分子筛，氧化钙吸湿母粒中的一种。
5.根据权利要求1所述的间隔条，其特征在于，所述发泡剂为氮甲基甲酰胺、偶氮二异丁腈、科莱恩的发泡剂BIH70中的一种；所述配合剂为氧化锌、硬脂酸锌中的一种或两种以任意比例混合的混合物；所述交联剂为三烯丙基异腈酸酯、过氧化二异丙苯中的一种。
6.根据权利要求1～5的任一项所述的间隔条，其特征在于，所述双峰相变物质的制备方法为：按配比将石蜡与聚乙烯蜡或聚丙三醇-聚乙二醇共聚物混合，升温到100～120℃，搅拌40～50min后取出，冷却，粉碎。
7.如权利要求6所述的间隔条的制备方法，包括如下步骤：
（1）按权利要求6所述的方法制备得到双峰相变物质；
（2）按配比将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、双峰相变物质、吸湿剂、发泡剂、配合剂、交联剂共混，共混物加入单螺杆挤出机中、熔融后，从模口挤出；
（3）将步骤（2）的模口挤出物降温至120～140℃后，与阻隔薄膜熔融复合、压合后冷却定型；
（4）定型后的胶条经挂胶、打孔，制得产品。
8.根据权利要求7所述的间隔条的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中所述的熔融温度为90～180℃，模口温度为150～160℃。
9.根据权利要求7所述的间隔条的制备方法，其特征在于，所述的阻隔薄膜为厚度0.3mm的含有聚乙烯-乙烯醇共聚物的多层阻隔薄膜。
10.根据权利要求9所述的间隔条的制备方法，其特征在于，所述的多层阻隔薄膜为5层或7层共挤阻隔膜，其中至少有一层为聚乙烯-乙烯醇共聚物。
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