CN104553215A - 透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜及其制备方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜，该透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜自上而下依次为：阻燃功能层、基片层、隔热功能层和防紫外功能层，膜厚度为1um～500um，其可见光透过率大于80%，紫外光透过率小于1%，近红外光的透过率小于10%。本发明还公开了透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜的制备方法，本发明的透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜的制备工艺简便易行，生产成本低，适于大规模的工业化生产。本发明的透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜，可以用于玻璃、视窗、保护膜、容器和电子元件等透明的材料和器件上，在建筑、交通、电子、航天航空、医药等诸多领域具有广泛的应用前景。

Description

透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及聚合物-无机纳米粒子合成复合薄膜领域，特别涉及一种透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜及其制备方法。
背景技术
近年来，党中央国务院相继出台了国家能源消耗20%的明文，节能已经受到中央政府前所未有的高度关注。随着国家节能政策的相继出台，节能在全社会范围内掀起了热潮。
在这股节能热潮中，节能玻璃贴膜已经成为新经济增长的最大亮点。纵观中国玻璃贴膜市场，无论是建筑业、汽车业，还是IT产品，对于玻璃贴膜的潜在需求都是惊人的，所以采用新兴的有机-无机纳米粒子复合技术合成复合玻璃贴膜具有重要的战略意义。
近年来我国经济繁荣，城市建设发展迅猛，美轮美奂的现代化建筑将内座城市装点得绚丽多姿。然而，在城市建设发展的同时也带来了能源和资源消耗居高不下的社会问题，据有关统计，目前我国建筑能耗占社会能耗的40%，而室内采暖和空调制冷所消耗的能耗约占建筑能耗的65%，更为震惊的是采暖和空调所带来的控温能效有50％以上从节能效果不理想的建筑物玻璃窗流失掉，因而门窗节能改造在既有建筑节能中至关重要。为此，降低建筑高能耗已经成为我国可持续发展的迫切需求，成为国家当前工作中的重点。现在在欧美的许多发达国家，为了提高门窗的节能效率，有超过70%的建筑采用节能玻璃贴膜来进行节能改造。这是值得我国学习的经验，这也为节能玻璃在我国的发展提供了难得的机遇。
目前我国市场上的节能玻璃贴膜主要被威固(V-KOOL)、雷朋、3M(3M)、联邦(ATI)、强生（Johnson）几大国外品牌占据，市场上缺少本土自主品牌的产品，这位我国本土节能玻璃贴膜的发展提供了广阔的发展空间，也为节能玻璃贴膜的制备技术的发展提供了动力。
众所周知，紫外线作为一种非可视光线，具有特定的杀伤力，被科学界称为“无形杀手”。紫外线按照其波长的长短分为：UV-A波段的波长为320～400nm；UV-B为280～320nm；UV-C为100～280nm；短波紫外线可穿过真皮，中波则可进入真皮。中波紫外线UV-B的极大部分可以被皮肤吸收，损害DNA，当DNA遭到破坏，细胞会因此而死亡或者发展成为不可控的癌细胞。目前可以诊断出的许多疾病的诱因均与紫外辐射有关。而从20世纪20年代以来，由于碳氟系溶剂和氟利昂的大量使用，大气层中臭氧层遭到严重的破坏，致使到达地球表面的紫外线不断增加。为此，人们花费了很大的人力物力对“无形杀手”采取有效的防护措施，研究开发研制各种防紫外线材料。目前市场上已经有多重紫外屏蔽材料问世，但是，现有的紫外屏蔽材料还是存在着诸如：可见光的透过率较低，对红外光区无吸收，加工生产成本过高等不足，仍具有很大的改进空间。
目前市场上的众多紫外屏蔽膜、红外隔热膜材料都是以有机高分子聚合物为基材制备得到的，因而膜的本身也具有一定的可燃性；目前，膜材料不仅仅可以应用在玻璃、视窗、保护膜、容器和电子元件等透明的材料和器件上，在建筑、交通、电子、航空航天、医药等领域也得到了广泛的应用，在这些特殊的领域中高分子材料占有很大比重，因而在这些领域中膜材料的阻燃性能就显得尤为重要；此外，在膜材料的传统应用领域（如建筑行业和汽车行业）中，玻璃等原本不可燃的建筑材料在其表面贴上各种功能型的贴膜制品后就极有可能成为火源或是火焰的传播介质；因而研制开发出一种集阻燃、红外阻隔和紫外屏蔽等多种功能于一身的玻璃贴膜具有重要意义，而且还具有广阔的市场前景。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜，该透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜的透明度高、阻燃效果好、隔热性能优异且兼具防紫外线功能。
为解决第一个技术问题，本发明采用下述技术方案：
一种透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜，包括阻燃功能层、隔热功能层、防紫外功能层和基片层。
优选地，所述高分子复合贴膜自上而下依次为：阻燃功能层、基片层、隔热功能层和防紫外功能层。
优选地，所述透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜的厚度为1um～500um，优选地，透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜的厚度为1um～300um。
优选地，所述透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜的可见光透过率大于80%，紫外光透过率小于1%，近红外光的透过率小于10%。
优选地，所述阻燃功能层由无机纳米阻燃剂10～50wt%、高分子聚合物50～70wt%和助剂0～20wt%组成；优选地，所述阻燃功能层由无机纳米阻燃剂30～50wt%、高分子聚合物50～70wt%和塑料助剂0～20%组成；
阻燃功能层的厚度为100nm～100um；优选地，所述无机纳米阻燃剂选自纳米氢氧化镁、纳米氢氧化铝、硼酸锌、三氧化二锑、α-三氧化钼等任意一种或几种的混合物；更优选地，所述无机纳米阻燃剂选自纳米氢氧化镁或纳米氢氧化铝；
优选地，所述无机纳米阻燃剂形貌为立方形、球形、棒状、带状、针状、片状或海胆形；更优选地，所述无机纳米阻燃剂形貌为片状。
优选地，所述纳米氢氧化镁按下述步骤制备：
（1）将镁盐溶于水或有机溶剂中，得到镁盐溶液；将碱溶于水或有机溶剂中，得碱液；
（2）将镁盐溶液和碱液加入到超重力旋转填充床或套管式环形微通道反应器中反应，反应后得到氢氧化镁悬浊液；
（3）将表面活性剂加入到氢氧化镁悬浊液中进行改性；改性后静置改性液；
（4）将改性液过滤、洗涤；得到所需是的纳米氢氧化镁颗粒。
镁盐选自下列物质中的一种或多种：硫酸镁、硝酸镁、氯化镁、醋酸镁。
镁盐溶液的浓度为1wt%～35wt%。
所述有机溶剂选自下列物质中的一种或多种：甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、丙三醇、丁醇、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、苯、甲苯、二甲苯、二甲基亚砜、四氢呋喃。
所述碱液选自下列物质中的一种或多种：氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氨水；所述氢氧化钠溶液为氢氧化钠溶于水或有机溶剂形成的溶液；所述氢氧化钾溶液为氢氧化钾溶于水或有机溶剂形成的溶液；所述有机溶剂选自下列物质中的一种或多种：甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、丙三醇、丁醇、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、苯、甲苯、二甲苯、二甲基亚砜、四氢呋喃、正己烷、环己烷。
所述碱液的浓度为1wt%～40wt%；优选地，所述碱液的浓度为1wt%～25wt%。
步骤（1）中，将得到的镁盐溶液和碱液分别置于储槽中，保持温度为20～70℃。
步骤（2）中，反应温度为20～70℃；更优选地，反应温度为25～60℃；最优选地，反应温度为25～55℃。
步骤（2）中，所述超重力旋转床反应器选自旋转填充床超重力旋转床反应器、折流式超重力旋转床反应器、螺旋通道超重力旋转床反应器、定-转子超重力旋转床反应器或旋转碟片超重力旋转床反应器；优选地，旋转床的转子转速为300～5000rpm；优选地，转床的转子转速为600～2500rpm。
步骤（2）中，通入旋转填充床中镁盐溶液与碱液的摩尔流速比是0.2～3.5:1；优选地，所述镁盐溶液通入旋转填充床的喷口线速度为2～7m/s，碱液为2～8m/s。
步骤（2）中，所述套管式环形微通道反应器由一根外管和一根内管构成套管，在内管、外管之间留有环隙构成环形微通道，环形微通道径向间距为100微米～5毫米，外管上设有连续相进口和出口，内管一端设有分散相进口，另一端闭合，且闭合端外形为圆锥体或子弹头状，在与闭合端相邻的柱状内管管壁上沿壁周向布有微孔，微孔孔径范围为0.05～100微米，柱状内管管壁开孔率为3%～60%，内管上的微孔为分散相出口。
步骤（2）中，通入套管式环形微通道反应器中的镁盐溶液与碱液的体积流量比为（0.5～10）:1。
步骤（2）中，镁盐溶液通入套管式环形微通道反应器外管的流量为1～6L/min，碱液通入套管式环形微通道反应器内管的流量为0.2～2L/min。
步骤（2）中，采用多个套管式环形微通道反应器并联。
步骤（2）中，采用离心泵、蠕动泵或计量泵附带流量计调节反应溶液注入速率。
步骤（3）中，所述表面活性剂选自下列物质中的一种或多种:十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠、油酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-（氨乙基）-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、油酸、硬脂酸、硬脂酸锌、硬质酸钠、钛酸酯、聚乙烯醇。
步骤（3）中，所述改性在改性罐中进行，改性温度为30～95℃，改性时间为0.5～5h；优选地，改性温度为40～90℃，改性时间为1～4h；最优地，改性温度为50～80℃，改性时间为1.5～4h。
步骤（3）中，所述表面活性剂包覆层占改性后氢氧化镁颗粒的质量分数为1%～40%；优选地，所述表面活性剂包覆层占改性后氢氧化镁颗粒的质量分数为2%～30%；最优选地，所述表面活性剂包覆层占改性后氢氧化镁颗粒的质量分数为5%～25%。
步骤（3）中，所述静置时间为0.5～5h。
优选地，所述的纳米氢氧化铝的制备方法类似于纳米氢氧化镁的制备方法。
优选地，所述隔热功能层由近红外吸收剂或热屏蔽剂5～50wt%、高分子聚合物60～80wt%和助剂0～35wt%组成；隔热功能层的厚度为100nm～150um；
优选地，所述的近红外吸收剂或热屏蔽剂选自纳米氧化铟锡、纳米氧化锡锑、纳米氧化钨、各种钨青铜或六硼化镧中的任意一种或几种的混合物；
优选地，所述的近红外吸收剂或是热屏蔽剂的形貌为立方形、球形、棒状、带状、针状、片状抑或是海胆形；更优选地，所述的近红外吸收剂或是热屏蔽剂的形貌为立方形或球形。
优选地，所述防紫外功能层由无机纳米紫外吸收剂4～60wt%、高分子聚合物40～96wt%和助剂0～30wt%组成；防紫外功能层的厚度为100nm～50um；
优选地，所述的无机纳米紫外吸收剂选自纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米氧化铈、掺杂纳米氧化锌、掺杂纳米二氧化钛，或是以上述任意一种纳米颗粒为核，表面包覆二氧化硅的核-壳结构复合金属氧化物纳米颗粒中的一种或几种的混合物；更优选地，所述的无机纳米紫外吸收剂选自表面包覆二氧化硅的纳米氧化锌；
优选地，所述的无机纳米紫外吸收剂形貌为立方形、球形、棒状、带状、针状、片状抑或是海胆形；更优选地，所述的无机纳米紫外吸收剂形貌为立方形或球形。
优选地，所述高分子聚合物选自聚乙烯醇缩丁醛（PVB）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚丙烯酸酯类聚合物、聚硅氧烷类聚合物、聚氨酯类聚合物、聚对苯二甲酸酯类聚合物、聚苯乙烯（PS）或聚碳酸酯（PC）中的任意一种或几种的共聚物或共混物；
优选地，阻燃功能层的高分子聚合物选自为聚硅氧烷类聚合物；更优选地，阻燃功能层的高分子聚合物选自聚二甲基硅氧烷和聚对苯二甲酸丙二醇酯（PPT）中的一种。
优选地，所述助剂选自邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、癸二酸二丁酯、丙烯酸共聚物、非反应型改性聚硅氧烷、H88、乙二醇单丁醚、二乙二醇二丁醚、聚醚改性聚硅氧烷类润湿剂、有机硅类消泡剂、聚醚类消泡剂、聚乙烯吡咯烷酮、各类离子型表面活性剂、脂肪醇聚氧乙烯醚、硬脂基三甲基氯化铵、N,N‐双‐羟乙基‐N‐（3‘于二烷氧基-2‘-羟基丙基）甲氨硫酸甲酯盐、硬质酰胺丙基-β-羟乙基-二甲基硝酸氨。硬质羟胺丙基-β-羟乙基-二甲基磷酸三氢氨、乙氧基月桂酷胺，甘油-硬脂酸酯、二硫代氨基甲酸钠、十二烷基磺酸钠中的一种或几种。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜的制备方法，该方法制备工艺简单，生产成本低，易于实现大规模工业化，具有重要的社会和经济价值和广阔的市场前景。
为解决第二个技术问题，本发明采用下述技术方案：
一种透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜的制备方法，包括如下制备步骤：
（1）将各个功能层的功能型纳米粒子分散到适当的分散介质中，形成均匀透明的分散液；将透明分散液与的高分子聚合物和助剂或其一定浓度的溶液混合均匀，得到各个功能层的成膜原液。
（2）将步骤（1）中所得到的阻燃功能层成膜原液采用刮涂、转印、喷涂、浸渍、辊涂、旋涂、挤出成型或压延成型法覆于基片上，在80～150℃或紫外灯照射下固化；
（3）将步骤（1）中所得到隔热功能层的成膜原液采用刮涂、转印、喷涂、浸渍、辊涂、旋涂、挤出成型或压延成型法覆于步骤（2）中的基片的另一侧，然后在80～150℃或紫外灯照射下固化；
（4）将步骤（1）中所得到的防紫外功能层的成膜原液刮涂、转印、喷涂、浸渍、辊涂、旋涂、挤出成型或压延成型法覆于步骤3）中得到的隔热功能层上，在80～150℃或紫外灯照射下固化；得到产品透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜。
优选地，步骤（1）所述分散介质是水、甲醇、乙醇、正庚烷、正己烷、环己烷、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯或乙酸丁酯的一种或几种的混合物。
优选地，所述的透明高分子膜基选自聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚碳酸酯（PC）、聚苯乙烯（PS）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）或聚氯乙烯（PVC）中的一种。
本发明要解决的第三个技术问题是提供一种透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜的用途，本发明所提供的透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜可以用于玻璃、视窗、保护膜、容器和电子元件等透明的材料和器件上，主要在建筑、交通、电子、航空航天、医药等领域应用。
本发明的有益效果
本发明的透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜的可见光透过率大于80%，紫外光透过率小于1%，近红外光的透过率小于10%，节能效果显著，还具有优异的阻燃能力。
本发明的透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜的阻燃功能层高分子聚合物优选为聚硅氧烷类树脂，这样可以赋予透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜以自清洁能力。本发明的透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜的制备方法生产工艺简便易行，生产成本低，适于大规模的工业化生产。
本发明的透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜，可以应用在人类生活、工作、交通、探险、空间工程、展示、特种工程等诸多领域。
附图说明
图1为本发明透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜的结构图。
图2为本发明实施例8所制备的透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜的UV-Vis-NIR光谱图。
图3为本发明实施例7所制备的透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜的阻燃功能层接触角示意图，其中阻燃功能层接触角CA=117.8±2°。
图4为本发明实施例8所制备的高分子复合贴膜的实物照片。
图5为本发明实施例1中含有Mg(OH)2纳米颗粒的分散液的实物照片。
图6为本发明实施例1中含有ZnO纳米颗粒的分散液的实物照片。
图7为本发明实施例9所制备的高分子复合贴膜的实物照片。
具体实施方式
本发明中所使用的ZnO、ITO、ATO、LaB6为市售商品；H88为市售商品，例如湖北来斯化工新材料有限公司有生产；各类钨青铜颗粒按下述文献合成：Chongshen Guo，Shu Yin,Lijun Huang,Lu Yang and Tsugio Sato.Discovery of anexcellent IR absorbent with a broad working waveband:CsxWO3nanorods.Chem.Commun.,2011,47,8853-8855.
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Lingxiao Liu,XiaoLi Dong,Xiangwen Liu,Fei Shi and Tsugio Sato.Solvothermalsynthesis an characterization of tungsten oxides with controllable morphology andcrystal phase.J.Alloy.Compd.,2011,509,1482-1488.
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Chongshen Guo，Shu Yin,Yunfang Huang,Qaing Dong and Tsugio Sato.Synthesisof W18O49nanorod via ammonium tungsten oxide and its interasting opticalproperties.Langmuir.2011,27,12172-12178.
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采用UV-2501型紫外-可见分光光度计测定本发明所制备的薄膜的光学性能。
采用JF-3型氧指数测定仪对膜材料的阻燃性能进行测试。
实施例1：
（1）将纳米氢氧化镁（Mg(OH)2）纳米颗粒分散到甲苯中，形成含有Mg(OH)2的透明分散液；将上述含有Mg(OH)2的透明分散液与PDMS和助剂或其一定浓度的溶液混合均匀，得到成膜原液。此步骤中的Mg(OH)2与PDMS的质量比约为30:70。
将纳米氧化铟锡（ITO）分散到适量的乙醇中，形成含有ITO的透明分散液；将上述含有ITO的透明分散液与聚乙烯缩丁醛(PVB)和助剂充分搅拌均匀得到隔热功能层的成膜原液。此步骤中各主要组分的质量比为ITO:PVB:助剂=5:75:20。
将ZnO纳米粒子分散到适量的乙醇中，形成含有ZnO纳米粒子的透明分散液。将含有ZnO纳米粒子的透明分散液与聚乙烯缩丁醛（PVB）充分混合得到防紫外功能层的成膜原液。成膜原液中的ZnO:PVB约为5:95。
（2）将步骤（1）中所得到的阻燃功能层成膜原液采用旋涂法覆于PET基片上，在80℃下固化；
（3）将步骤（1）中所得到隔热功能层的成膜原液采用旋涂法覆于在步骤（2）中的基片的另一侧，在80℃下固化；
（4）将步骤（1）中所得到的防紫外功能层的成膜原液采用旋涂法覆于在步骤（3）中得到的隔热功能层上，在80℃下固化；得到产品透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜。其性能见表1。
实施例2：
（1）将30份的纳米氢氧化铝（Al(OH)3）分散到甲苯中，形成含有Al(OH)3的透明分散液。将上述含有Al(OH)3的透明分散液与PDMS和适量的助剂混合均匀得到成膜原液。此步骤中的Al(OH)3与PDMS的质量比约为30:70。
将LaB6纳米粒子分散到适量的乙醇中，形成含有LaB6纳米粒子的透明分散液。将含有LaB6纳米粒子的透明分散液与聚乙烯缩丁醛（PVB）和助剂混合均匀得到隔热功能层的成膜原液。此步骤中各主要组分的质量比为LaB6:PVB:助剂=5:75:20。
将ZnO纳米粒子分散到一定量的的乙醇中，形成含有ZnO纳米粒子的透明分散液。将含有ZnO纳米粒子的透明分散液与PVB混合均匀得到防紫外功能层的成膜原液。此步骤中的ZnO与PVB的质量比约为5:95。
（2）将步骤（1）中所得到的阻燃功能层成膜原液采用喷涂法覆于PET基片上，在80℃下固化；
（3）将步骤（1）中所得到隔热功能层的成膜原液采用喷涂法覆于步骤（2）中的基片的另一侧，在80℃下固化；
（6）将步骤（1）中所得到的防紫外功能层的成膜原液采用喷涂法覆于步骤（3）中得到的隔热功能层上，在80℃下固化；得到产品透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜。其性能见表1。
实施例3：
（1）将Mg(OH)2纳米颗粒分散到甲苯中，形成含有Mg(OH)2的透明分散液；将含有Mg(OH)2的透明分散液与聚对苯二甲酸丙二醇酯以及助剂混合均匀得到阻燃功能层的成膜成膜原液。此步骤中的Mg(OH)2与PDMS的质量比约为40:60。
将ITO和ATO的混合物（ITO：ATO=w1:w2=1:1）分散到一定量的乙醇中，形成含有ITO和ATO纳米粒子的透明分散液。将含有ITO和ATO纳米粒子的透明分散液与PVB以及适量的助剂混合均匀得到隔热功能层的成膜原液。此步骤中各主要组分的质量比为（ITO和ATO）:PVB:助剂=5:75:20。
将ZnO纳米粒子分散到一定量的的乙醇中，形成含有ZnO纳米粒子的透明分散液。将含有ZnO纳米粒子的分散液与的PVB混合均匀得到防紫外功能层的成膜原液。此步骤中的ZnO与PVB的质量比约为5:95。
（2）将步骤（1）中所得到的阻燃功能层成膜原液采用刮涂法覆于PET基片上，在80℃下固化；
（3）将步骤（1）中所得到隔热功能层的成膜原液采用刮涂法覆于步骤（2）中的基片的另一侧，在80℃下固化；
（4）将步骤（1）中所得到的防紫外功能层的成膜原液采用刮涂法覆于步骤（3）中得到的隔热功能层上，在80℃下固化；得到产品透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜。其性能见表1。
实施例4：
（1）将Mg(OH)2纳米颗粒分散到甲苯中，形成含有Mg(OH)2的透明分散液；将上述得到的含有Mg(OH)2的透明分散液与聚对苯二甲酸丙二醇酯（PPT）以及适量的助剂混合均匀后得到阻燃功能层的成膜原液。此步骤中的Mg(OH)2与PPT的质量比约为30:70。
将KxWO3纳米粒子分散到适量的乙醇中形成含有LaB6纳米粒子的透明分散液。将含有KxWO3纳米粒子的透明分散液与PVB和适量的助剂，充分搅拌均匀得到隔热功能层的成膜原液。此步骤中各主要组分的质量比为KxWO3:PVB:助剂=5:75:20。
将ZnO纳米粒子分散到一定量的的乙醇中，形成含有ZnO纳米粒子的透明分散液。将含有ZnO纳米粒子的透明分散液与PVB混合均匀得到防紫外功能层的成膜原液。此步骤中的ZnO与PVB的质量比约为5:95。
（2）将步骤（1）中所得到的阻燃功能层成膜原液采用旋涂法覆于PET基片上，在紫外灯照射下固化；
（3）将步骤（1）中所得到隔热功能层的成膜原液采用旋涂法覆于步骤（2）中的基片的另一侧，在紫外灯照射下固化；
（4）将步骤（1）中所得到的防紫外功能层的成膜原液采用旋涂法覆于步骤（3）中得到的隔热功能层上，在紫外灯照射下固化；得到产品透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜。其性能见表1。
实施例5：
（1）将Al(OH)3分散到适量的甲苯中，形成含有Al(OH)3的透明分散液。将适量的PPT以及助剂加入到含有Al(OH)3的透明分散液中，搅拌混合均匀后得到阻燃功能层的成膜原液。此步骤中的Al(OH)3、PPT以及助剂的质量比约为28:70:2。
将纳米氧化铟锡ITO分散到适量的乙醇中，形成含有ITO的透明分散液；将上述含有ITO的透明分散液与聚乙烯缩丁醛(PVB)和助剂混均匀得到隔热功能层的成膜原液。此步骤中各主要组分的质量比为ITO:PVB:助剂=5:75:20。
将ZnO纳米粒子分散到适量的乙醇中，得到含有ZnO纳米粒子的透明分散液。将含有ZnO纳米粒子的透明分散液与PVB混合均匀得到防紫外功能层的成膜原液。成膜原液中的ZnO:PVB约为5:95。
（2）将步骤（1）中所得到的阻燃功能层成膜原液采用喷涂法覆于PET基片上，在紫外灯照射下固化；
（3）将步骤（1）中所得到隔热功能层的成膜原液采用喷涂法覆于步骤（2）中的基片的另一侧，在紫外灯照射下固化；
（4）将步骤（1）中所得到的防紫外功能层的成膜原液采用喷涂法覆于步骤（3）中得到的隔热功能层上，在紫外灯照射下固化；得到产品透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜。其性能见表1。
实施例6：
（1）将Mg(OH)2纳米颗粒分散到甲苯中，形成含有Mg(OH)2的透明分散液；将上述透明分散液与聚对苯二甲酸丙二醇酯充分混合均匀得到成膜原液。此步骤中的Mg(OH)2与PPT的质量比约为30:70。
将纳米氧化铟锡（ITO）分散到适量的乙醇中，形成含有ITO的透明分散液；将上述含有ITO的透明分散液与聚乙烯缩丁PVB以及适量的助剂充分混合均匀得到隔热功能层的成膜原液。此步骤中各主要组分的质量比为ITO:PVB:助剂=25:65:10。
将ZnO纳米粒子分散到一定量的的乙醇中，形成含有ZnO纳米粒子的透明分散液。将含有ZnO纳米粒子的透明分散液中与PVB充分混合均匀得到防紫外功能层的成膜原液。此步骤中的ZnO与PVB的质量比约为20:80。
（2）将步骤（1）中所得到的阻燃功能层成膜原液采用压延法覆于PET基片上，在80℃下固化；
（3）将步骤（1）中所得到隔热功能层的成膜原液采用压延法覆于步骤（2）中的基片的另一侧，在80℃下固化；
（4）将步骤（1）中所得到的防紫外功能层的成膜原液采用压延法覆于步骤（3）中得到的隔热功能层上，在80℃下固化；得到产品透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜。其性能见表1。
实施例7：
（1）将Mg(OH)2纳米颗粒分散到甲苯中，形成含有Mg(OH)2的透明分散液；将上述透明分散液与聚对苯二甲酸丙二醇酯（PPT）以及适量的助剂充分混合均匀得到成膜原液。此步骤中的Mg(OH)2与PPT的质量比约为40:60。
将纳米氧化铟锡（ITO）分散到适量的乙醇中，形成含有ITO的透明分散液；向上述含有ITO的透明分散液中加聚乙烯缩丁PVB和助剂，充分搅拌混合均匀得到隔热功能层的成膜原液。此步骤中各主要组分的质量比为ITO:PVB:助剂=35:55:10。
将ZnO纳米粒子分散到一定量的乙醇中，形成含有ZnO纳米粒子的分散液。将含有ZnO纳米粒子的透明分散液与PVB混合均匀得到防紫外功能层的成膜原液。
（2）将步骤（1）中所得到的阻燃功能层成膜原液采用辊涂法覆于PET基片上，在80℃下固化；
（3）将步骤（1）中所得到隔热功能层的成膜原液采用辊涂法覆于步骤（2）中的基片的另一侧，在80℃下固化；
（4）将步骤（1）中所得到的防紫外功能层的成膜原液采用辊涂法覆于步骤（3）中得到的隔热功能层上，在80℃下固化；得到产品透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜。其性能见表1。
实施例8：
（1）将Al(OH)3分散到适量的乙酸丁酯中，形成含有Al(OH)3的透明分散液。将适量的PPT和适量的助剂加入到含有Al(OH)3的透明分散液中，混合均匀后得到阻燃功能层的成膜原液。此步骤中的Al(OH)3、PPT以及助剂的质量比约为38:60:2。
将ITO、ATO和WO3的纳米粒子混合物分散到适量的乙醇中，其中，ITO：ATO：WO3的质量比为1.5:1.5:2，形成含有（ITO、ATO、WO3）纳米粒子的透明分散液。向含有上述纳米粒子的透明分散液中加入一定比例的PVB和助剂混合均匀得到隔热功能层的成膜原液。此步骤中各主要组分的质量比为（ITO、ATO、WO3）:PVB:助剂=5:75:20。
将ZnO纳米粒子分散到适量的乙醇中，形成含有ZnO纳米粒子的透明分散液。将含有ZnO纳米粒子的透明分散液中与PVB充分混合均匀得到防紫外功能层的成膜原液。其中各组分的质量比为ZnO:PVB=10:90。
（2）将步骤（1）中所得到的阻燃功能层成膜原液采用挤出成型法覆于PET基片上，在80℃下固化；
（3）将步骤（1）中所得到隔热功能层的成膜原液采用挤出成型法覆于步骤（4）中的基片的另一侧，在80℃下固化；
（4）将步骤（1）中所得到的防紫外功能层的成膜原液采用挤出成型法涂覆于步骤（3）中得到的隔热功能层上，在80℃下固化；得到产品透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜。其性能见表1。
表1 实施例1-8所制备的透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜的性能
紫外光透过率% 可见光透过率% 近红外光透过率% 极限氧指数
350nm 550nm 1700nm
实施例1 0.5624 86.23 8.302 34
实施例2 0.5524 87.03 7.203 33.8
实施例3 0.5438 86.3 7.147 35.2
实施例4 0.5019 85.7 2.057 50.1
实施例5 0.3014 85.9 8.314 48.4
实施例6 0.0396 86.21 7.958 48.6
实施例7 0.4589 84.71 5.634 37.2
实施例8 0.0409 84.14 3.766 34.3
实施例9-15：
重复实施例4，其不同之处仅在于，近红外吸收剂或热屏蔽剂分别为钾钨青铜（KxWO3）、铯钨青铜（CsxWO3）、铷钨青铜（RbxWO3）、钾铯钨青铜（KxCsyWO3）、铵钨青铜（(NH4)xWO3）、纳米氧化钨（WO3）或六硼化镧（LaB6）。
实施例16-17：
重复实施例4，其不同之处仅在于，无机纳米紫外吸收剂分别为二氧化硅包覆的纳米氧化锌（ZnO）、纳米二氧化钛（TiO2）。
实施例18-23：
重复实施例4，其不同之处仅在于，高分子聚合物分别为聚乙烯醇缩丁醛（PVB）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）或聚氨基甲酸酯（PU）。
实施例24-29：
重复实施例4，其不同之处仅在于，塑料助剂分别为邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、癸二酸二丁酯（DBS）、H88流平剂、聚氧乙烯氧丙烯甘油（GPE）、三甘醇二-2-乙基己酸酯（3G8）或光引发剂184。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜，其特征在于：包括阻燃功能层、隔热功能层、防紫外功能层和基片层。
2.根据权利要求1所述的透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜，其特征在于：优选地，所述高分子复合贴膜自上而下依次为：阻燃功能层、基片层、隔热功能层和防紫外功能层。
优选地，所述透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜的厚度为1um～500um，优选地，透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜的厚度为1um～300um。
3.根据权利要求1所述的透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜，其特征在于：优选地，所述阻燃功能层由无机纳米阻燃剂10～50wt%、高分子聚合物50～70wt%和助剂0～20wt%组成；阻燃功能层的厚度为100nm～100um；优选地，所述无机纳米阻燃剂选自纳米氢氧化镁、纳米氢氧化铝、硼酸锌、三氧化二锑、α-三氧化钼中的任意一种或几种的混合物；更优选地，所述无机纳米阻燃剂选自纳米氢氧化镁或纳米氢氧化铝；
优选地，所述无机纳米阻燃剂形貌为立方形、球形、棒状、带状、针状、片状或海胆形；更优选地，所述无机纳米阻燃剂形貌为片状；
优选地，所述纳米氢氧化镁按下述步骤制备：
（1）将镁盐溶于水或有机溶剂中，得到镁盐溶液；将碱溶于水或有机溶剂中，得碱液；
（2）将镁盐溶液和碱液加入到分子混合强化反应器（特征为：分子混合特征时间小于成核诱导期时间）中，优选地加入到超重力旋转填充床或微通道反应器中反应，反应后得到氢氧化镁悬浊液；
（3）将表面活性剂加入到氢氧化镁悬浊液中进行改性；改性后静置改性液；
（4）将改性液过滤、洗涤；得到所需是的纳米氢氧化镁颗粒；
镁盐选自下列物质中的一种或多种：硫酸镁、硝酸镁、氯化镁、醋酸镁；
镁盐溶液的浓度为1wt%～35wt%；
所述有机溶剂选自下列物质中的一种或多种：甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、丙三醇、丁醇、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、苯、甲苯、二甲苯、二甲基亚砜、四氢呋喃；
所述碱液选自下列物质中的一种或多种：氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氨水；所述氢氧化钠溶液为氢氧化钠溶于水或有机溶剂形成的溶液；所述氢氧化钾溶液为氢氧化钾溶于水或有机溶剂形成的溶液；所述有机溶剂选自下列物质中的一种或多种：甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、丙三醇、丁醇、丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、苯、甲苯、二甲苯、二甲基亚砜、四氢呋喃、正己烷、环己烷；
所述碱液的浓度为1wt%～40wt%；优选地，所述碱液的浓度为1wt%～25wt%；
步骤（1）中，将得到的镁盐溶液和碱液分别置于储槽中，保持温度为20～70℃；
步骤（2）中，反应温度为20～70℃；更优选地，反应温度为25～60℃；最优选地，反应温度为25～55℃；
步骤（2）中，所述超重力旋转床反应器选自旋转填充床超重力旋转床反应器、折流式超重力旋转床反应器、螺旋通道超重力旋转床反应器、定-转子超重力旋转床反应器或旋转碟片超重力旋转床反应器；优选地，旋转床的转子转速为300～5000rpm；优选地，转床的转子转速为600～2500rpm；
步骤（2）中，通入旋转填充床中镁盐溶液与碱液的摩尔流速比是0.2～3.5:1；优选地，所述镁盐溶液通入旋转填充床的喷口线速度为2～7m/s，碱液为2～8m/s；
步骤（2）中，所述微通道反应器由一根外管和一根内管构成套管，在内管、外管之间留有环隙构成环形微通道，环形微通道径向间距为100微米～5毫米，外管上设有连续相进口和出口，内管一端设有分散相进口，另一端闭合，且闭合端外形为圆锥体或子弹头状，在与闭合端相邻的柱状内管管壁上沿壁周向布有微孔，微孔孔径范围为0.05～100微米，柱状内管管壁开孔率为3%～60%，内管上的微孔为分散相出口；
步骤（2）中，通入套管式环形微通道反应器中的镁盐溶液与碱液的体积流量比为（0.5～10）:1；
步骤（2）中，镁盐溶液通入套管式环形微通道反应器外管的流量为1～6L/min，碱液通入套管式环形微通道反应器内管的流量为0.2～2L/min；
步骤（2）中，采用多个套管式环形微通道反应器并联；
步骤（2）中，采用离心泵、蠕动泵或计量泵附带流量计调节反应溶液注入速率；
步骤（3）中，所述表面活性剂选自下列物质中的一种或多种:十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠、油酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-（氨乙基）-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、油酸、硬脂酸、硬脂酸锌、硬质酸钠、钛酸酯、聚乙烯醇；
步骤（3）中，所述改性在改性罐中进行，改性温度为30～95℃，改性时间为0.5～5h；优选地，改性温度为40～90℃，改性时间为1～4h；最优地，改性温度为50～80℃，改性时间为1.5～4h；
步骤（3）中，所述表面活性剂包覆层占改性后氢氧化镁颗粒的质量分数为1%～40%；优选地，所述表面活性剂包覆层占改性后氢氧化镁颗粒的质量分数为2%～30%；最优选地，所述表面活性剂包覆层占改性后氢氧化镁颗粒的质量分数为5%～25%；
步骤（3）中，所述静置时间为0.5～5h。
4.根据权利要求1所述的透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜，其特征在于：优选地，所述隔热功能层由近红外吸收剂或热屏蔽剂5～50wt%、高分子聚合物60～80wt%和助剂0～35wt%组成；隔热功能层的厚度为100nm～150um；优选地，所述的近红外吸收剂或热屏蔽剂选自纳米氧化铟锡、纳米氧化锡锑、纳米氧化钨、各种钨青铜或六硼化镧中的任意一种或几种的混合物；
优选地，所述的近红外吸收剂或是热屏蔽剂的形貌为立方形、球形、棒状、带状、针状、片状抑或是海胆形；更优选地，所述的近红外吸收剂或是热屏蔽剂的形貌为立方形或球形。
5.根据权利要求1所述的透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜，其特征在于：优选地，所述防紫外功能层由无机纳米紫外吸收剂4～60wt%、高分子聚合物40～96wt%和助剂0～30wt%组成；防紫外功能层的厚度为100nm～50um；
优选地，所述的无机纳米紫外吸收剂选自纳米氧化锌、纳米二氧化钛、纳米氧化铈、掺杂纳米氧化锌、掺杂纳米二氧化钛，或是以上述任意一种纳米颗粒为核，表面包覆二氧化硅的核-壳结构复合金属氧化物纳米颗粒中的一种或几种的混合物；更优选地，所述的无机纳米紫外吸收剂选自表面包覆二氧化硅的纳米氧化锌；
优选地，所述的无机纳米紫外吸收剂形貌为立方形、球形、棒状、带状、针状、片状抑或是海胆形；更优选地，所述的无机纳米紫外吸收剂形貌为立方形或球形。
6.根据权利要求3-5中任一所述的透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜，其特征在于：优选地，所述高分子聚合物选自聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸酯类聚合物、聚硅氧烷类聚合物、聚氨酯类聚合物、聚对苯二甲酸酯类聚合物、聚苯乙烯或聚碳酸酯中的任意一种或几种的共聚物或共混物；更优选地，所述阻燃功能层的高分子聚合物选自聚硅氧烷类聚合物或聚对苯二甲酸酯类聚合物中的一种或几种共聚物或共混物；最优选地，所述阻燃功能层的高分子聚合物选自聚二甲基硅氧烷和聚对苯二甲酸丙二醇酯中的一种；
优选地，所述助剂选自邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、癸二酸二丁酯、丙烯酸共聚物、非反应型改性聚硅氧烷、流平剂H88、乙二醇单丁醚、二乙二醇二丁醚、聚醚改性聚硅氧烷类润湿剂、有机硅类消泡剂、聚醚类消泡剂、聚乙烯吡咯烷酮、各类离子型表面活性剂、脂肪醇聚氧乙烯醚、硬脂基三甲基氯化铵、N,N-双-羟乙基-N-（3‘于二烷氧基-2‘-羟基丙基）甲氨硫酸甲酯盐、硬质酰胺丙基-β-羟乙基-二甲基硝酸氨。硬质羟胺丙基-β-羟乙基-二甲基磷酸三氢氨、乙氧基月桂酷胺，甘油-硬脂酸酯、二硫代氨基甲酸钠、十二烷基磺酸钠中的一种或几种。
7.如权利要求1-6所述的透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜的制备方法，其特征在于：包括如下制备步骤：
（1）将各个功能层的功能型纳米粒子分散到适当的分散介质中，形成均匀透明的分散液；将透明分散液与高分子聚合物和助剂或其一定浓度的溶液混合均匀，得到各个功能层的成膜原液。
（2）将步骤（1）中所得到的阻燃功能层成膜原液采用刮涂、转印、喷涂、浸渍、辊涂、旋涂、挤出成型或压延成型法覆于基片上，在80～150℃或紫外灯照射下固化；
（3）将步骤（1）中所得到隔热功能层的成膜原液采用刮涂、转印、喷涂、浸渍、辊涂、旋涂、挤出成型或压延成型法覆于步骤（2）中的基片的另一侧，然后在80～150℃或紫外灯照射下固化；
（4）将步骤（1）中所得到的防紫外功能层的成膜原液刮涂、转印、喷涂、浸渍、辊涂、旋涂、挤出成型或压延成型法覆于步骤3）中得到的隔热功能层上，在80～150℃或紫外灯照射下固化；得到产品透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜。
8.根据权利要求7所述的透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜的制备方法，其特征在于：优选地，步骤（1）所述分散介质是水、甲醇、乙醇、正庚烷、正己烷、环己烷、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯或乙酸丁酯的一种或几种的混合物。
9.根据权利要求1所述的透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜的基片选自透明高分子膜基片。所述的透明高分子膜基片选自聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚碳酸酯（PC）、聚苯乙烯（PS）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）或聚氯乙烯（PVC）中的一种。
10.如权利要求1-6所述的透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜的用途，其特征在于：本发明所提供的透明阻燃隔热防紫外高分子复合贴膜可以用于玻璃、视窗、保护膜、容器和电子元件等透明的材料和器件上，主要在建筑、交通、电子、航天航空、医药等领域应用。
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