CN104312320A - 一种可吸收紫外线高透明的复合薄膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可吸收紫外线高透明的复合薄膜及其制备方法。所述可吸收紫外线高透明的复合薄膜由原料旋涂而成，所述原料包括：氟聚合物水分散液、占氟聚合物水分散液重量1.5％～5.0％的2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯(醇酯十二)和占氟聚合物水分散液重量5.0％～60.0％的二水合乙酸锌。本发明复合薄膜在具有高透明度的同时还具有优异的紫外线吸收性能。本发明还公开了一种可吸收紫外线高透明的复合薄膜制备方法，该方法简单易行，能实现复合薄膜的工业化生产。本发明提供的产品在建材、织物、木器、塑料、器件封装和光伏电池背板等领域，具有广泛用的应用前景。

Description

一种可吸收紫外线高透明的复合薄膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合薄膜技术，尤其涉及一种可吸收紫外线高透明的复合薄膜及其制备方法。
背景技术
氟聚合物水分散液，是一种环保高性能聚合物乳液，通过添加各种助剂、颜料填料及适量的成膜助剂，例如2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯(醇酯十二)，在适当的温度下形成薄膜材料，具有优异的耐候性、耐热性、低表面能、良好的耐沾污性，因上述性能优于丙烯酸树脂、环氧树脂、聚酯树脂等涂层材料而广泛用于建材、织物、木器、塑料、电子器件封装等材料表面的涂饰和防护。但是非颜料化的氟聚合物乳液成膜后高度透明，不仅对可见光高度透过，在紫外波长范围(200～400nm)也具有很高的透过率，这样易造成对基底材料的降解和破坏，降低了所保护基底材料的应用寿命。同时，薄膜材料本身的紫外吸收尽管很低，但也对其自身的使用寿命也产生了影响。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有氟聚合物乳液成膜后高度透明，易造成基底材料降解和破坏的问题，提出一种可吸收紫外线高透明的复合薄膜，该复合薄膜在具有高透明度的同时还具有优异的紫外线吸收性能。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种可吸收紫外线高透明的复合薄膜，由原料旋涂而成，所述原料包括：氟聚合物水分散液、占氟聚合物水分散液重量1.5％～5.0％的2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯(醇酯十二)和占氟聚合物水分散液重量的5.0％～60.0％的二水合乙酸锌。
进一步地，所述原料包括：氟聚合物水分散液、占氟聚合物水分散液重量2.0％～4.5％的2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯(醇酯十二)和占氟聚合物水分散液重量的10.0％～50.0％的二水合乙酸锌。
进一步地，所述氟聚合物水分散液包括重量配比如下的各组分：
进一步地，所述氟烯烃单体为三氟氯乙烯(CTFE)。
进一步地，所述羧酸乙烯基酯是乙酸乙烯基酯、丁酸乙烯基酯和叔碳酸乙烯基酯中的一种或多种。
进一步地，所述丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯为：丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸乙基己酯中的一种或多种。
进一步地，所述含羧基烯酸单体是丙烯酸和/或甲基丙烯酸。
进一步地，所述引发剂是过硫酸钾和/或过硫酸氨。
进一步地，所述乳化剂是离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂两类乳化剂的复合型乳化剂。
进一步地，所述离子型乳化剂是十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种；所述的非离子型乳化剂是脂肪醇聚氧乙烯基醚、壬基酚聚氧乙烯基醚和苯乙烯基苯酚聚氧乙烯基醚中的一种或多种。
本发明还公开了一种可吸收紫外线高透明的复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：
以氟聚合物水分散液作为分散相，加入2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯(醇酯十二)，分散20～60分钟；再加入二水合乙酸锌为溶质，利用超声波分散制备含锌盐的氟聚合物复合水分散液；以此复合水分散液为前驱体，通过旋涂法，以石英玻璃为衬底，在衬底温度80～120℃，反应时间30～60分钟条件下制备得到可吸收紫外线高透明的复合薄膜。
进一步地，所述氟聚合物水分散液的制备方法如下：以去离子水作为分散介质，在乳化剂存在下将三氟氯乙烯、羧酸乙烯基酯、丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯、含羧基烯酸单体投入到已反复充氮并抽真空的高压反应釜中，分散乳化30～60分钟；加热并当反应釜中温度为60℃时开始逐步加入过硫酸盐，在温度60～80℃，搅拌速度400～500转/分钟反应条件下，通过间歇式乳液聚合方法制备得到氟聚合物水分散液。该氟聚合物水分散液的氟含量8.00％～15.00％，非挥发分42.00％～47.00％。
本发明一种可吸收紫外线高透明的复合薄膜成分科学、合理而且经济，其制备方法简单、易行，与现有技术相比较具有以下优点：
(1)本发明将具有紫外吸收功能的纳米材料引入氟聚合物薄膜材料中制备纳米氟聚合物复合材料，能有效改善聚合物材料的特性，以满足应用环境的要求。本发明所述复合薄膜在具有吸收紫外线和可见光透明特性的同时，还兼具超长耐候性、高耐热性和抗化学腐蚀的优点。
(2)本发明可吸收紫外线高透明的复合薄膜能广泛用于建材、织物、木器、塑料、器件封装和光伏电池背板等领域。
附图说明
图1为纳米氧化锌含量与透过率之间的关系；
图2为纳米氧化锌含量与光吸收的关系。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进一步说明：
实施例1
本实施例公开了一种氟聚合物水分散液，包括重量配比如下的各组分：三氟氯乙烯86.00g、醋酸乙烯基酯142.00g、叔碳酸乙烯基酯(VeoVa10)47.00g、丙烯酸丁酯47.00g、丙烯酸4.00g、离子型乳化剂十二烷基硫酸钠1.20g、非离子型乳化剂壬基酚聚氧乙烯基醚5.62g和苯乙烯基苯酚聚氧乙烯基醚5.22g、过硫酸钾1.67g、去离子水380.00g。
本实施例氟聚合物水分散液的制备方法如下：在1L高压反应釜中，加入十二烷基硫酸钠1.20g、壬基酚聚氧乙烯基醚5.62g、苯乙烯基苯酚聚氧乙烯基醚5.22g，去离子水380.00g，依次加入醋酸乙烯基酯142.00g、叔碳酸乙烯基酯(VeoVa10)47.00g、丙烯酸丁酯47.00g，丙烯酸4.00g，抽真空并充氮气，反复3次后，加入三氟氯乙烯86.00g，高速乳化30分钟，升温到60℃，加入过硫酸钾1.67g，聚合反应开始，控制温度80±2℃，维持反应5h，当反应釜压力降到0.01Mpa以下，降温，出料，制备得到的氟聚合物水分散液。
本实施例制备得到的氟聚合物水分散液氟含量12.25％，非挥发分45.30％、平均粒径181nm，外观呈蓝相，机械和化学稳定性良好，50℃条件下可稳定贮存60天以上，将该水分散液通过干燥制成的涂膜，经人工老化加速试验(QUV,λ＝343nm)测试，3000小时涂膜无明显变化。由上述氟聚合物水分散液制备的透明薄膜的透射和吸收光谱分别见图1(a0曲线)和图2(b0曲线)。
实施例2
本实施例公开了一种用于电子器件薄膜封装等领域的可吸收紫外线高透明的复合薄膜，由原料旋涂而成，所述原料包括：氟聚合物水分散液、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯(醇酯十二)和二水合乙酸锌。原料中各组分的质量比如表1所示，其中所述氟聚合物水分散液采用实施例1所制备的氟聚合物水分散液。
具体地，所述可吸收紫外线高透明的复合薄膜的制备步骤如下：在50ml烧杯中放入实施例1制备的氟聚合物水分散液10g，加入醇酯十二0.25g，分散30分钟，加入二水合乙酸锌1.15g，磁力搅拌分散30分钟，制备含锌盐氟聚合物复合水分散液。以此复合水分散液为前驱体，利用旋涂法，以石英玻璃为衬底，在衬底温度100℃，时间20分钟条件下，乙酸锌提供锌离子，氧气提供氧，转化成纳米氧化锌，从而制成含纳米氧化锌氟聚合物复合薄膜。制备得到的可吸收紫外线高透明的复合薄膜的透射和吸收光谱分别见图1(a1曲线)和图2(b1曲线)。
实施例3
本实施例公开了一种用于电子器件薄膜封装等领域的可吸收紫外线高透明的复合薄膜，其所包含的组分和重量配比如表1所示，其中所述氟聚合物水分散液采用实施例1所制备的氟聚合物水分散液。
本实施例可吸收紫外线高透明的复合薄膜的制备步骤与实施例2相同。制备得到的可吸收紫外线高透明的复合薄膜的透射和吸收光谱分别见图1(a2曲线)和图2(b2曲线)。
实施例4
本实施例公开了一种用于电子器件薄膜封装等领域的可吸收紫外线高透明的复合薄膜，其所包含的组分和重量配比如表1所示，其中所述氟聚合物水分散液采用实施例1所制备的氟聚合物水分散液。
本实施例可吸收紫外线高透明的复合薄膜的制备步骤与实施例2相同。制备得到的可吸收紫外线高透明的复合薄膜的透射和吸收光谱分别见图1(a3曲线)和图2(b3曲线)。
实施例5
本实施例公开了一种用于电子器件薄膜封装等领域的可吸收紫外线高透明的复合薄膜，其所包含的组分和重量配比如表1所示。其中所述氟聚合物水分散液采用实施例1所制备的氟聚合物水分散液。
本实施例可吸收紫外线高透明的复合薄膜的制备步骤与实施例2相同。制备得到的可吸收紫外线高透明的复合薄膜的透射和吸收光谱分别见图1(a4曲线)和图2(b4曲线)。
由图1和图2可见，实施例2～5所制备的可吸收紫外线高透明的复合薄膜在可见光波长范围透过率最高可达到90％左右，在紫外波长范围具有明显的吸收紫外光的特性。因此，实施例2～5所制备的可吸收紫外线高透明的复合薄膜能广泛用于建材、织物、木器、塑料、电子器件薄膜封装和光伏电池背板等领域。
表1.实施例2～5原料配比
序号 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
氟聚合物水分散液/g 10 10 10 10
醇酯十二/g 0.25 0.25 0.25 0.25
二水合乙酸锌/g 1.15 2.31 3.46 4.62
本发明不局限于上述实施例所记载的可吸收紫外线高透明的复合薄膜及其制备方法，其中氟聚合物水分散液成分的改变、制备条件的改变均在本发明的保护范围之内。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种可吸收紫外线高透明的复合薄膜，由原料旋涂而成，其特征在于，所述原料包括：氟聚合物水分散液、占氟聚合物水分散液重量1.5％～5.0％的2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯和占氟聚合物水分散液重量5.0％～60.0％的二水合乙酸锌。
2.根据权利要求1所述可吸收紫外线高透明的复合薄膜，其特征在于，所述氟聚合物水分散液包括重量配比如下的各组分：
3.根据权利要求2所述可吸收紫外线高透明的复合薄膜，其特征在于，所述氟烯烃单体为三氟氯乙烯。
4.根据权利要求2所述可吸收紫外线高透明的复合薄膜，其特征在于，所述羧酸乙烯基酯是乙酸乙烯基酯、丁酸乙烯基酯和叔碳酸乙烯基酯中的一种或多种。
5.根据权利要求2所述可吸收紫外线高透明的复合薄膜，其特征在于，所述丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯为：丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸乙基己酯中的一种或多种。
6.根据权利要求2所述可吸收紫外线高透明的复合薄膜，其特征在于，所述含羧基烯酸单体是丙烯酸和/或甲基丙烯酸。
7.根据权利要求2所述可吸收紫外线高透明的复合薄膜，其特征在于，所述引发剂是过硫酸钾和/或过硫酸氨。
8.根据权利要求2所述可吸收紫外线高透明的复合薄膜，其特征在于，所述乳化剂是离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂两类乳化剂的复合型乳化剂，所述离子型乳化剂是十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种；所述的非离子型乳化剂是脂肪醇聚氧乙烯基醚、壬基酚聚氧乙烯基醚和苯乙烯基苯酚聚氧乙烯基醚中的一种或多种。
9.一种权利要求1-8任意一项所述可吸收紫外线高透明的复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
以氟聚合物水分散液作为分散相，加入2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯，分散20～60分钟；再加入二水合乙酸锌为溶质，利用超声波分散制备含锌盐的氟聚合物复合水分散液；以此复合水分散液为前驱体，通过旋涂法，以石英玻璃为衬底，在衬底温度80～120℃，反应时间30～60分钟条件下制备得到可吸收紫外线高透明的复合薄膜。
10.根据权利要求9所述可吸收紫外线高透明的复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述氟聚合物水分散液的制备方法如下：以去离子水作为分散介质，在乳化剂存在下将三氟氯乙烯、羧酸乙烯基酯、丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯、含羧基烯酸单体投入到已反复充氮并抽真空的高压反应釜中，分散乳化30～60分钟；加热并当反应釜中温度为60℃时开始逐步加入过硫酸盐，在温度60～80℃，搅拌速度400～500转/分钟反应条件下，通过间歇式乳液聚合方法制备得到氟聚合物水分散液。
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