CN104277727B - 多功能纳米复合隔热膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能纳米复合隔热膜，由防雾耐磨层、第一PET层、变色纳米隔热层、第二PET层、安装层和离型层依次排列构成，防雾耐磨层由紫外光固化防雾涂料经涂布光固化后形成；第一PET层涂布变色纳米隔热胶，加热干燥后与第二PET层复合；变色纳米隔热层由变色纳米隔热胶形成；安装层由安装胶形成；离型层采用进行过表面低能化处理的聚酯薄膜。本发明的复合隔热膜具有防雾、隔热、变色、抗紫外线等多种功能，可以随外界温度变化或光线照射而自动改变颜色；所形成的隔热膜光学性能好，可见光透明度高，紫外与红外阻隔率高；机械性能好，隔热膜坚固耐磨，耐高低温；在玻璃基材上具有良好的附着力。本发明同时公开了一种该多功能纳米复合隔热膜的制备方法。

Description

多功能纳米复合隔热膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种多功能纳米复合隔热膜，特别是一种变色微粉与纳米ATO做隔热介质的双层PET复合隔热膜；此外，本发明还公开了前述多功能纳米复合隔热膜的成型方法。

背景技术

太阳隔热膜是一类常见的节能材料，通常用于建筑、汽车等工业领域。目前市场上常见的隔热膜主要由5部分组成，包括表面抗划伤涂层、安全基材层、隔热层、安装层、离型膜层。表面抗划伤层通常由紫外光固化涂料形成，安全基材通常采用光学级的PET薄膜或双层PET复合膜，隔热层通常由磁控溅射、热蒸镀合金或者纳米氧化物涂层形成，安装层则由添加了紫外吸收剂的压敏胶形成，离型层采用进行过表面低能处理的聚酯薄膜。

在隔热膜的成型过程中，在隔热层中添加变色微粉可使隔热膜具有变色的功能。变色微粉是一类微胶囊化的可逆变色颜料，根据其变色原理分为感温变色、感光变色、夜光变色、液晶变色等多种类型。变色微粉的平均粒径为2-10um，其内部是变色颜料，外部是一层厚度0.2-0.5um的透明不融化坚硬外壳。在外界刺激下，变色颜料的化学结构改变，吸收的太阳可见光波长发生变化，从而导致变色粉发生变色。

为了提高隔热膜的性能或赋予其更多功能，人们对隔热膜结构或材料进行了改进。中国专利CN202702775U公布了一种抗刮防污太阳能隔热膜，粘在太阳能隔热膜上的油渍、污迹粘附在其表面时可随时用抹布有效去除。中国专利CN103075608A公开了一种抗氧化加强隔热膜，表层为防氧化膜，可以起到抗老化的功效。在已公开的中国专利中，同时具有防雾与隔热功能的隔热膜尚未有报导。在薄膜材料的生产中，人们常通过在薄膜表面涂装防雾涂料赋予其防雾功能，如中国专利CN1065826A公开了一种高强度透光薄膜生产工艺，通过在薄膜上下表面涂上防雾涂料增强其防露性能。

发明内容

针对现有技术的上述不足，根据本发明实施例，希望提供一种同时具有变色与隔热功能，具有强隔热率、高透视率以及防雾性能的多功能纳米复合隔热膜；并提出该多功能纳米复合隔热膜的制备方法。

根据实施例，本发明提供的多功能纳米复合隔热膜，由防雾耐磨层、第一PET层、变色纳米隔热层、第二PET层、安装层和离型层依次排列构成，其中：

防雾耐磨层厚度3-10um，由紫外光固化防雾涂料固化后形成；

两层PET层均进行过电晕处理，在第一PET层涂布变色纳米隔热胶，烘干后与第二PET层复合，单层PET的厚度为20-25um，第一PET层和第二PET层之间形成变色纳米隔热层；

变色纳米隔热层厚度为25-30um，由聚丙烯酸酯树脂、纳米ATO浆料、变色微粉、紫外光吸收剂和有机溶剂组成的变色纳米隔热胶经涂布干燥后形成；

安装层厚度为3-10um，由聚丙烯酸酯树脂和紫外光吸收剂组成的安装胶经干燥固化后形成；

离型层为进行过表面低能化处理的聚酯薄膜，厚度为20-25um。

根据实施例，本发明前述多功能纳米复合隔热膜中，变色纳米隔热胶由纳米ATO浆料、变色微粉、聚丙烯酸酯树脂、紫外光吸收剂与有机溶剂组成；纳米ATO浆料在变色纳米隔热胶中的质量百分比为2-10%，纳米ATO浆料中ATO颗粒尺寸为30-40nm，纳米ATO在浆料中的质量百分比为10-30%；变色微粉为感温变色、感光变色微粉中的一种或任意两种混合，变色微粉颗粒尺寸为2-10um，在变色纳米隔热胶中的质量百分比为0.6%-2%；聚丙烯酸酯树脂固含量为40%，在变色纳米隔热胶中的质量百分比为30-60%；紫外光吸收剂为UV-9、UV-327、UV-531中的一种或任意两种混合，在变色纳米隔热胶中的质量百分比为0.1-4%；有机溶剂为甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一种或任意两种混合物，在变色纳米隔热胶中的质量百分比为35-65%。

根据实施例，本发明前述多功能纳米复合隔热膜中，安装胶由聚丙烯酸酯树脂与紫外光吸收剂组成；聚丙烯酸酯树脂的固含量为40%，在安装胶中的质量百分比为96.0-99.9%；紫外光吸收剂为UV-9、UV-327、UV-531中的一种或者任意两种混合，在安装胶中的质量百分比0.1-4%。

根据实施例，本发明前述多功能纳米复合隔热膜中，紫外光固化防雾涂料为亲水性紫外光固化涂料，由聚酯丙烯酸酯低聚体、亲水性UV低聚体、丙烯酸活性稀释剂、光引发剂、流平剂和消泡剂组成；聚酯丙烯酸酯低聚体为沙多玛CN2251、优西比EB810、科宁5430中的一种或者任意两种混合，在紫外光固化防雾涂料中的质量百分比为30-50%；亲水性UV低聚体为优西比EB11、优西比IRR213、拜尔850W中的一种或者任意两种混合，在紫外光固化防雾涂料中的质量百分比为10-20%；丙烯酸活性稀释剂为乙氧基乙氧基丙烯酸乙酯（EOEOEA）、甲基丙烯酸四氢呋喃酯（THFFA)、1,6-己二醇丙烯酸酯（HDDA)中的一种或者任意两种混合，其在紫外光固化防雾涂料中的质量百分比为25-45%；光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮（HMPP）、α,α-二乙氧基苯乙酮（DEAP），2,4,6-三甲基苯甲酰基乙氧基苯基氧化膦（TEPO）中的一种或者任意两种混合，在紫外光固化防雾涂料中的质量百分比为3-7%；流平剂为德国毕克生产的BYK307、BYK323、BYK361中的一种或者任意两种混合，在紫外光固化防雾涂料中的质量百分比为0.2-1%，消泡剂为德国毕克生产的BYK070、BYK080、BYK141中的一种或者任意两种混合，在紫外光固化防雾涂料中的质量百分比为0.2-1%。

根据实施例，本发明所述多功能纳米复合隔热膜的制备方法，包括如下步骤：

1）将纳米ATO粉体、分散溶剂、分散助剂、球磨介质混合，在高能球磨机中球磨0.5-1h制备纳米ATO浆料；本发明中，制备粒纳米ATO浆料所用的分散溶剂、分散助剂和球磨介质均系本领域常见的市售产品。

2）将纳米ATO浆料、变色微粉加入到有机溶剂中，搅拌分散0.5-1.5h，加入聚丙烯酸酯树脂、紫外光吸收剂，搅拌分散0.5-1.5h，使用1500目滤膜泵过滤制备变色纳米隔热胶；

3）将上述变色纳米隔热胶滚涂到第一PET层的电晕面，在100-140℃干燥，将其与第二PET层的未电晕面复合，静置10-14h；

4）将紫外光吸收剂加入到聚丙烯酸酯树脂中，搅拌15-25min形成安装胶；

5）将安装胶涂布在第二PET层的电晕面在100-140℃干燥形成安装层，将其与离型层复合，静置10-14h；

6）将丙烯酸活性稀释剂、消泡剂、聚酯丙烯酸酯低聚体、亲水性UV低聚体、光引发剂和流平剂混合，搅拌1-2h制备紫外光固化防雾涂料；

7）将紫外光固化防雾涂料涂布到第一PET层的未电晕面经光固化形成防雾耐磨层。

与现有技术相比，本发明的具有下面的改进效果：本发明结合纳米氧化物隔热介质与变色微粉的特点，同时使用紫外光固化防雾涂料形成耐磨防雾层，使用了变色微粉与纳米ATO作为复合隔热介质，同时具有变色与隔热功能；变色微粉在外界刺激如温变、光照等条件下能自动改变颜色，并具有高隔热率与透视率；形成的隔热层具有微米-纳米复合结构，纳米ATO具有较大表面积，其与有机树脂作用力强，提高了变色层的机械性能；通过使用紫外光固化防雾涂料形成防雾耐磨层，赋予了隔热膜防雾功能。

附图说明

图1是根据本发明实施例的多功能纳米复合隔热膜结构示意图。

图2是根据本发明实施例的纳米ATO粉体的SEM照片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

本发明以下实施例中所使用的原料如无特别标示均为市售产品。

实施例1

1）将1.1kg纳米ATO粉体、3.5kg分散溶剂MIBK、160g平平加、180gPVP，30kg直径小于2mm钢球混合，在高能球磨机中球磨1h制备纳米ATO浆料；

2）将2kg纳米ATO浆料、420g浅绿色（无光照时的颜色）光致变色微粉加入到20kg乙酸乙酯中，搅拌分散1h，加入20kg聚丙烯酸酯树脂PS-60、400g紫外光吸收剂UV-327，搅拌分散1h，使用1500目滤膜泵过滤制备变色隔热胶；

3）将变色隔热胶滚涂到第一PET层的电晕面，在120℃干燥固化形成厚度25um的变色隔热层，使用覆膜机将其与第二PET层的未电晕面复合后静置12h；

4）将100g紫外光吸收剂UV-9加到10kg聚丙烯酸酯树脂PS-60中，搅拌1h形成安装胶；

5）将安装胶涂布在第二PET层的电晕面，在120℃干燥固化形成厚度4um的安装层，使用覆膜机将其与聚酯离型层复合后静置12h；

6)取2kg活性稀释剂EOEOEA、1.2kg活性稀释剂THFFA、6g消泡剂BYK070、3.7kg聚酯丙烯酸酯低聚体沙多玛CN2251、O.8kg亲水性UV低聚体优西比EB11、6g流平剂BYK307和388g光引发剂DEAP混合均匀，搅拌1.5h形成紫外光固化防雾涂料；

7）将7kg紫外光固化防雾涂料涂布到第一PET层的未电晕面光固化后形成厚度4um的防雾耐磨层。

附图1为多功能纳米复合隔热膜结构示意图，图2为对应于本实施例的纳米ATO粉体的SEM照片。

通过红外透过率测定仪器测试，本实施例制得的复合膜红外阻隔率为91%，可见光透过率为47%，紫外阻隔率为99%，总隔热率为71.9%。

另外，将本实施例制得的隔热膜在室温大气条件下放置2个月，根据GB/T16719-2008测试其防雾性能为1级，防雾耐磨层硬度为4H。

经测试，无阳光照射时，浅绿色变色粉与蓝色ATO复合形成青色的隔热膜；经阳光照射后，浅绿色变色粉变为蓝色，与蓝色ATO复合后形成深蓝色隔热膜。

实施例2

1）将1.0kg纳米ATO粉体、3.2kg分散溶剂MIBK、145g平平加、160gPVP，27kg直径小于2mm钢球混合，在高能球磨机中球磨1h制备纳米ATO浆料；

2）将1.8kg纳米ATO浆料、380g红色（温度低于25℃颜色）三段热致变色微粉加入到20kg甲苯中，搅拌分散1h，加入19kg聚丙烯酸酯树脂PS-60、450g紫外光吸收剂UV-9，搅拌分散1h，使用1500目滤膜泵过滤制备变色隔热胶；

3）将变色隔热胶滚涂到第一PET层的电晕面，在120℃干燥后形成厚度25um的变色隔热层，使用覆膜机将其与第二PET层的未电晕面复合后静置12h；

4）将100g紫外光吸收剂UV-327加到10kg聚丙烯酸酯树脂PS-60中，搅拌均匀形成安装胶；

5）将安装胶涂布在第二PET层的电晕面，在120℃干燥后形成厚度4um的安装层，使用覆膜机将其与聚酯离型层复合后静置12h；

6）取2.5kg活性稀释剂EOEOEA、1.7kg活性稀释剂HDDA、6g消泡剂BYK080、3.0kg聚酯丙烯酸酯低聚体EB810、0.5kg亲水性UV低聚体拜尔850W、6g流平剂BYK323和388g光引发剂HMPP混合均匀，搅拌2h制备紫外光固化防雾涂料；

7）将7kg紫外光固化防雾涂料涂布到第一PET层的未电晕面光固化后形成厚度4um的防雾耐磨层。图1为本实施例制得的多功能纳米复合隔热膜结构示意图。

经红外透过率测定仪器测试，本实施例制得的复合膜红外阻隔率为90%，可见光透过率为48%，紫外阻隔率为99%,总隔热率70.9%。

另外，将本实施例制得的隔热膜在室温大气条件下放置2个月，根据GB/T16719-2008测试其防雾性能为1级，防雾耐磨层硬度为4H。

经测定，当温度低于25℃时，红色热致变色微粉与蓝色ATO复合形成绿色隔热膜；升高至25℃以上时，变色微粉变为绿色后与蓝色ATO复合形成青色隔热膜；温度升高至32℃以上时，变色微粉变为蓝色后与蓝色ATO复合形成深蓝色隔热膜。

实施例3

1）将2g纳米ATO粉体、6gMIBK、240mgPVP、320mg平平加、7.0g直径小于2mm钢球混合，在高能球磨机中球磨分散0.5-1h制备纳米ATO浆料；

2）称取1.0g纳米ATO浆料、0.25g无色（无光照时的颜色）光致变色微粉，加入到8.4g乙酸丁酯中，磁力搅拌30min，加入9g聚丙烯酸树脂PS-60、150mg紫外光吸收剂UV-9，磁力搅拌30min，使用研钵研磨1min制备变色隔热胶；

3）使用薄膜涂布器将上述变色隔热胶涂在第一PET层的电晕面，在烘箱中120℃干燥30s形成厚度25um的变色隔热层，使用刮板将其与第二PET层的未电晕面复合；

4）将60mg紫外光吸收剂UV-531加到6g聚丙烯酸酯树脂PS-60中，搅拌均匀形成安装胶；

5）使用薄膜涂布器将上述安装胶涂布在第二PET层的电晕面，在烘箱中120℃干燥30s形成厚度5um的安装层，使用刮板将其与离型层复合；

6）取2.8g活性稀释剂THFFA、1.9g活性稀释剂HDDA、8mg消泡剂BYK080、2.5g聚酯丙烯酸酯低聚体科宁5430、0.5g亲水性UV低聚体优西比EB11、8mg流平剂BYK323和385mg光引发剂TEPO混合均匀，搅拌0.5h制备紫外光固化防雾涂料；

7）使用薄膜涂布器将4g紫外光固化防雾涂料涂到第一PET层的未电晕面光固化后形成厚度4um的防雾耐磨层。图1为本实施例制得的多功能纳米复合隔热膜结构示意图。

通过红外透过率测定仪器测试，本实施例制得的复合膜红外阻隔率为92%，可见光透过率为46%，紫外阻隔率为99%，总隔热率72.8%。

另外，将本实施例制得的隔热膜在室温大气条件下放置2个月，根据GB/T16719-2008测试其防雾性能为1级，防雾耐磨层硬度为4H。

经测试，无阳光照射时，无色变色粉与蓝色ATO复合形成蓝色隔热膜；经阳光照射后，无色变色粉变为蓝色，与蓝色ATO复合后形成深蓝色隔热膜。

实施例4

1）将3g纳米ATO粉体、9gMIBK、360mgPVP、480mgSDS、10.5g直径小于2mm钢球混合，在高能球磨机中球磨分散0.5-1h制备纳米ATO浆料；

2）称取1.5g纳米ATO浆料、0.42g绿色（低于25℃颜色）二段热致变色微粉，加入到12.6g甲苯中，磁力搅拌30min，加入12g聚丙烯酸酯树脂PS-60、300mg紫外光吸收剂UV-531，磁力搅拌30min，使用研钵研磨1min；

3）使用薄膜涂布器将上述变色隔热胶涂在第一PET层的电晕面，在烘箱中120℃干燥30s形成厚度25um的变色隔热层，使用刮板将其与第二PET层的未电晕面复合；

4）将90mg紫外光吸收剂UV-327加到9g聚丙烯酸酯树脂PS-60中，搅拌均匀形成安装胶；

5）使用薄膜涂布器将上述安装胶涂布在第二PET层的电晕面，在烘箱中120℃干燥30s形成厚度5um的安装层，使用刮板将其与离型层复合；

6）取2.7g活性稀释剂THFFA、1.8g活性稀释剂EOEOEA、6mg流平剂BYK323、2.6g聚酯丙烯酸酯低聚体沙多玛CN2251、0.5g亲水性UV低聚体优西比IRR213、6mg消泡剂BYK141和388mg光引发剂TEPO混合均匀，搅拌0.5h制备紫外光固化防雾涂料；

7）使用薄膜涂布器将6g紫外光固化防雾涂料涂到第一PET层的未电晕面光固化后形成厚度5um的防雾耐磨层。图1为本实施例制得的多功能纳米复合隔热膜结构示意图。

经红外透过率测定仪器测试，本实施例制得的复合膜红外阻隔率为93%，可见光透过率为45%，紫外阻隔率为99%，总隔热率73.8%。

另外，将本实施例制得的隔热膜在室温大气条件下放置2个月，根据GB/T16719-2008测试其防雾性能为1级，防雾耐磨层硬度为4H。

经测定，当温度低于35℃时，绿色热致变色微粉与蓝色ATO复合形成青色隔热膜；升高至35℃以上时，变色微粉变为浅蓝色后与蓝色ATO复合形成深蓝色隔热膜。

Claims (5)

1.一种多功能纳米复合隔热膜，其特征在于，由防雾耐磨层、第一PET层、变色纳米隔热层、第二PET层、安装层和离型层依次排列构成，其中：

防雾耐磨层厚度3-10um，由紫外光固化防雾涂料经固化后形成；

两个PET层的膜厚均为20-25um，且都进行过电晕处理，在第一PET层涂布变色纳米隔热胶，烘干后形成变色纳米隔热层，第一PET层和第二PET层通过变色纳米隔热层复合；

变色纳米隔热层厚度为25-30um，由纳米ATO浆料、变色微粉、聚丙烯酸酯树脂、紫外光吸收剂与有机溶剂组成的变色纳米隔热胶经涂布干燥固化后形成；

安装层厚度为3-10um，由聚丙烯酸酯树脂和紫外光吸收剂组成的安装胶经干燥固化后形成；

离型层为进行过表面低能化处理的聚酯薄膜，厚度为20-25um。

2.根据权利要求1所述的多功能纳米复合隔热膜，其特征在于，纳米ATO浆料在变色纳米隔热胶中的质量百分比为2-10%，纳米ATO浆料中ATO颗粒尺寸为30-40nm，纳米ATO在浆料中的质量百分比为10-30%；变色微粉为感温变色、感光变色微粉中的一种或者任意两种混合，变色微粉颗粒尺寸为2-10um，在变色纳米隔热胶中的质量百分比为0.6%-2%；聚丙烯酸酯树脂的固含量为40%，在变色纳米隔热胶中的质量百分比为30-60%；紫外光吸收剂为UV-9、UV-327、UV-531中的一种或者任意两种混合，在变色纳米隔热胶中的质量百分比为0.1-4%；有机溶剂为甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一种或者任意两种混合，在变色纳米隔热胶中的质量百分比为35-65%。

3.根据权利要求1或2所述的高性能纳米复合隔热膜，其特征在于，安装胶由聚丙烯酸酯树脂与紫外光吸收剂组成；聚丙烯酸酯树脂的固含量为40%，在安装胶中的质量百分比为96.0-99.9%；紫外光吸收剂紫外光吸收剂为UV-9、UV-327、UV-531中的一种或任意两种混合，在安装胶中的质量百分比0.1-4%。

4.根据权利要求3所述的多功能纳米复合隔热膜，其特征在于，紫外光固化防雾涂料为亲水性紫外光固化涂料，由聚酯丙烯酸酯低聚体、亲水性UV低聚体、丙烯酸活性稀释剂、光引发剂、流平剂和消泡剂组成；聚酯丙烯酸酯低聚体为沙多玛CN2251、优西比810和克宁5430中的一种或者任意两种混合，其在紫外光固化防雾涂料中的质量百分比为30-50%；亲水性UV低聚体为优西比EB11、优西比IRR213和拜尔850W中的一种或者任意两种混合，其在紫外光固化防雾涂料中的质量百分比为10-20%；丙烯酸活性稀释剂为乙氧基乙氧基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸四氢呋喃酯和1,6-己二醇丙烯酸酯中的一种或者任意两种混合，其在紫外光固化防雾涂料中的质量百分比为25-45%；光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、α,α-二乙氧基苯乙酮，2,4,6-三甲基苯甲酰基乙氧基苯基氧化膦中的一种或者任意两种混合，其在紫外光固化防雾涂料中的质量百分比为3-7%；流平剂为德国拜尔生产的BYK307、BYK323、BYK361中的一种或者任意两种混合，其在紫外光固化防雾涂料中的质量百分比为0.2-1%，消泡剂为德国拜尔生产的BYK070、BYK080、BYK141中的一种或者任意两种混合，其在紫外光固化防雾涂料中的质量百分比为0.2-1%。

5.根据权利要求1－4中任何一项所述多功能纳米复合隔热膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）将纳米ATO粉体、分散溶剂、分散助剂、球磨介质混合，在高能球磨机中球磨0.5-1h制备粒纳米ATO浆料；

2）将纳米ATO浆料、变色微粉加入到有机溶剂中，搅拌分散0.5-1.5h，加入聚丙烯酸酯树脂、紫外光吸收剂，搅拌分散0.5-1.5h，使用1500目滤膜泵过滤制备变色纳米隔热胶；

3）将变色纳米隔热胶滚涂到第一PET层的电晕面，在100-140℃干燥，将其与第二PET层的未电晕面复合，静置10-14h；

4）将紫外光吸收剂加入到聚丙烯酸酯树脂中，搅拌15-25min形成安装胶；

5）将安装胶涂布在第二PET层的电晕面形成安装层，在100-140℃干燥，将其与离型层复合，静置10-14h；

6）将丙烯酸活性稀释剂、消泡剂、聚酯丙烯酸酯低聚体、亲水性UV低聚体、光引发剂和流平剂混合，搅拌1-2h制备紫外光固化防雾涂料；

7）将紫外光固化防雾涂料涂布到第一PET层的未电晕面并固化形成防雾耐磨层。