CN104877582A - 高性能pvb隔热胶膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高性能PVB隔热胶膜，其组成及其质量百分含量分别为：氧化钨纳米浆料0.1-0.5%，浆料中氧化钨颗粒直径小于20nm；PVB树脂粉体50-80%；增塑剂18-45%；抗氧化剂0.1-1%；紫外线吸收剂0.05-1%。本发明高性能PVB隔热胶膜具有较高的可见光透过率与红外线阻隔系数，特别是在波长1000nm以下的近红外线区域阻隔红外线能力远大于使用纳米ATO、ITO、AZO等制备的PVB隔热胶膜。本发明还公开了PVB隔热胶膜的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种高性能PVB隔热胶膜，此外本发明还涉及该PVB隔热胶膜的制备方法。
背景技术
PVB是聚乙烯醇缩丁醛的简称，它可以通过聚乙烯醇与丁醛之间发生缩合反应生成。美国政府于1938年立法规定，要求使用PVB作为机动车前风挡玻璃的基材。经过70多年的研究发展与实践证明，PVB仍是生产夹胶玻璃的必备原料。当夹胶玻璃受到冲击破碎时，玻璃碎片仍然黏附在PVB胶片上，PVB胶层赋予夹胶玻璃良好的耐冲击性、抗穿透性，同时保持了优越的光学性能。
随着科学技术的发展，人们赋予PVB夹胶玻璃更多的功能，例如隔热、变色、防噪声、夜光、防盗等功能。使PVB夹胶玻璃具有隔热功能通常采用如下方法：1、在夹胶玻璃上增加low-e隔热层或中空隔热层；2、在夹胶玻璃上涂布透明隔热涂料；3、通过掺杂有机红外线吸收染料制备彩色膜；4、在PVB膜中添加无机纳米隔热介质制备PVB纳米隔热胶膜。与其它方法相比较，方法4具有不改变夹胶玻璃结构、生产工艺简便、隔热效果持久、不屏蔽电磁信号等优点。
在PVB纳米隔热胶膜的研究中，人们采用了多种纳米隔热介质。中国专利CN103044828A采用纳米ITO作为隔热介质，通过球磨法制备ITO纳米乳液，再与增塑剂按一定比例加入到PVB树脂中，在挤塑机中塑化后经过模具成膜制得PVB胶片。中国专利CN102863917A采用纳米ATO作为隔热介质，经偶联剂、分散剂处理后进行超声波分散处理，将分散液与聚乙烯醇缩丁醛等混合均匀后，倒入模具中成型复合，即可制得PVB纳米复合膜。中国专利CN101983983A采用纳米AZO作为隔热介质，与PVB、增塑剂、抗氧化剂等通过在分散剂中分散，倒入模具中经混炼挤压成型后流延复合而成。其中，ITO原料价格昂贵，生产成本高；ATO隔热率偏低，特别是在近红外区热阻热性能差；AZO原料易得，无毒无害，不过其隔热效果不是很理想。
发明内容
针对现有技术的上述不足，根据本发明的实施例，希望提出一种采用蓝色氧化钨作为隔热介质，具有较高的可见光学透过率与红外线红阻隔系数，生产工艺简便，节能效果明显的高性能PVB隔热胶膜，并提供该PVB隔热胶膜的制备方法。
根据实施例，本发明提供的一种高性能PVB隔热胶膜，其创新点在于，其组成及其质量百分含量分别为：
氧化钨纳米浆料0.1-0.5%，浆料中氧化钨颗粒直径小于20nm；
PVB树脂粉体50-80%；
增塑剂18-45%；
抗氧化剂0.1-1%；
紫外线吸收剂0.05-1%。
根据一个实施例，本发明前述高性能PVB隔热胶膜中，氧化钨纳米浆料的组成及其质量百分含量分别为：分散介质80-90%、分散剂1-2%、氧化钨粉体10-20%，其中：所述分散介质为丙酮、丁酮、甲基异丁基酮、甲醇、乙醇、异丙醇、苯、甲苯或二甲苯，所述分散剂为聚甲氧基乙酸丙酯、聚醚改性三硅氧烷或甲基丙烯酸-马来丙烯酸共聚物；将分散剂、分散介质和蓝色氧化钨粉体，在球磨机中研磨3-5小时，制得氧化钨颗粒直径小于20nm的纳米浆料。
根据一个实施例，本发明前述高性能PVB隔热胶膜中，所述增塑剂为癸二酸二苄酯、邻苯二甲酸二丁酯、乙二醇单乙醚蓖麻油酸酯或三乙二醇二（2-乙基丁酸）酯。
根据一个实施例，本发明前述高性能PVB隔热胶膜中，抗氧化剂为受阻酚类、受阻氨类、磷类和酯类抗氧化剂中的一种，优选为受阻酚类。
根据一个实施例，本发明前述高性能PVB隔热胶膜中，受阻酚类抗氧化剂为1，3，5-三（3，5-叔丁基-4-羟基苄基）三甲基苯或2，2'-甲撑双(4-乙基-6叔丁基苯酚)。
根据一个实施例，本发明前述高性能PVB隔热胶膜中，紫外线吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或2-（2’-羟基-3’,5’-二叔丁基苯基）-5-氯代苯并三唑。
根据实施例，本发明前述高性能PVB隔热胶膜的制备方法，其创新点在于，包括如下步骤：将氧化钨纳米浆料、增塑剂、PVB树脂粉体、抗氧化剂、紫外线吸收剂按照比例混合，搅拌均匀，通过挤塑机在150-170℃温度下塑化，经过模具成膜，制得高性能PVB胶膜。
本发明采用蓝色氧化钨作为隔热介质，通过球磨分散方法将其分散成纳米浆料，与PVB树脂、增塑剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂等共混塑化后通过模具成型制得PVB隔热胶膜。
相对于现有技术，本发明开拓性地提出了采用蓝色氧化钨作为隔热介质，通过球磨分散的方法将其制备成纳米浆料，与PVB树脂、增塑剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂等共混塑化后经过模具成型制得蓝色纳米氧化钨PVB隔热胶膜。随后的实施例和试验例将证明，制备本发明高性能PVB隔热胶膜使用的纳米氧化钨浆料分散均匀、体系稳定，氧化钨颗粒直径小于20nm；本发明高性能PVB隔热胶膜具有较高的可见光透过率与红外线阻隔系数，特别是在波长1000nm以下的近红外线区域阻隔红外线能力远大于使用纳米ATO、ITO、AZO等制备PVB隔热胶膜。
附图说明
图1为隔热介质中纳米氧化钨颗粒的TEM图片。
图2为本发明实施例2、5、6、7、8所对应隔热浆料与PVB隔热胶膜的光学透过率示意图。
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。
实施例1
取丁酮80g，蓝色纳米氧化钨粉体12.8g，聚甲氧基乙酸丙酯1.3g，将聚甲氧基乙酸丙酯、氧化钨粉体加入到丁酮中，在球磨机中研磨3小时，制得氧化钨颗粒直径小于20nm的纳米浆料。
实施例2
取甲基异丁基酮88g，蓝色纳米氧化钨粉体13.6g，聚甲氧基乙酸丙酯0.7g,聚醚改性三硅氧烷0.8g，将聚甲氧基乙酸丙酯、聚醚改性三硅氧烷、氧化钨粉体加入到甲基异丁基酮中，在球磨机中研磨4小时，制得氧化钨颗粒直径小于20nm的纳米浆料。该纳米浆料中纳米氧化钨颗粒的TEM图片如图1所示，该纳米浆料的光学透过率如图2中a所示。
实施例3
取异丙醇72g，蓝色纳米氧化钨粉体11.5g，聚醚改性三硅氧烷1.5g,将聚醚改性三硅氧烷、氧化钨粉体加入到异丙醇中，在球磨机中研磨5小时，制得氧化钨颗粒直径小于20nm的纳米浆料。
实施例4
取二甲苯78g，蓝色纳米氧化钨粉体12.5g，甲基丙烯酸-马来丙烯酸共聚物1.6g,将甲基丙烯酸-马来丙烯酸共聚物、氧化钨粉体加入到二甲苯中，在球磨机中研磨4.5小时，制得氧化钨颗粒直径小于20nm的纳米浆料。
实施例5
取实施例1制备的纳米氧化钨浆料1g，PVB树脂粉体525g，增塑剂三乙二醇二（2-乙基丁酸）酯180g，抗氧化剂1，3，5-三（3，5-叔丁基-4-羟基苄基）三甲基苯4g、2，2'-甲撑双(4-乙基-6叔丁基苯酚)4g，紫外线吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮4g，在高速混合机中搅拌均匀，通过挤塑机在150℃温度下塑化，经过模具成膜后得到所述具有隔热性能的PVB胶膜，厚度0.76mm。该PVB胶膜的光学透过率如图2中b所示。
实施例6
取实施例2制备的纳米氧化钨浆料2g，PVB树脂粉体525g，增塑剂三乙二醇二（2-乙基丁酸）酯180g，抗氧化剂1，3，5-三（3，5-叔丁基-4-羟基苄基）三甲基苯8g，紫外线吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮4g，在高速混合机中搅拌均匀，通过挤塑机在150℃温度下塑化，经过模具成膜后得到所述具有隔热性能的PVB胶膜，厚度0.90mm。该PVB胶膜的光学透过率如图2中c所示。
实施例7
取实施例3制备的纳米氧化钨浆料3g，PVB树脂粉体525g，增塑剂乙二醇单乙醚蓖麻油酸酯180g，抗氧化剂2，2'-甲撑双(4-乙基-6叔丁基苯酚)8g，紫外线吸收剂2-（2’-羟基-3’,5’-二叔丁基苯基）-5-氯代苯并三唑4g，在高速混合机中搅拌均匀，通过挤塑机在150℃温度下塑化，经过模具成膜后得到所述具有隔热性能的PVB胶膜，厚度0.76mm。该PVB胶膜的光学透过率如图2中d所示。
实施例8
取实施例4制备的纳米氧化钨浆料3.5g，PVB树脂粉体525g，增塑剂邻苯二甲酸二丁酯180g，抗氧化剂1，3，5-三（3，5-叔丁基-4-羟基苄基）三甲基苯8g，紫外线吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮2g、2-（2’-羟基-3’,5’-二叔丁基苯基）-5-氯代苯并三唑2g，在高速混合机中搅拌均匀，通过挤塑机在150℃温度下塑化，经过模具成膜后得到所述具有隔热性能的PVB胶膜，厚度0.76mm。该PVB胶膜的光学透过率如图2中e所示。
试验例1
按照实施例1方法分别制备ITO、ATO、AZO、氧化钨纳米浆料，将制备的纳米浆料按照实施例5方法分别制备PVB纳米隔热膜。使用中心波长为900nm的红外线透过率测试仪测量时，ITO、ATO、AZO、氧化钨纳米隔热膜的可见光透过率依次为70%、66%、65%、60%，红外线阻隔率依次为65%、75%、77%、95%。使用中心波长为1400nm的红外线透过率测试仪测量时，ITO、ATO、AZO、氧化钨纳米隔热膜的可见光透过率依次为72%、68%、67%、62%，红外线阻隔率依次为80%、85%、85%、98%。
试验例2
按照实施例2方法分别制备ITO、ATO、AZO、氧化钨纳米浆料，将制备的纳米浆料按照实施例6方法分别制备PVB纳米隔热膜。使用中心波长为900nm的红外线透过率测试仪测量时，ITO、ATO、AZO、氧化钨纳米隔热膜的可见光透过率依次为60%、55%、55%、50%，红外线阻隔率依次为75%、80%、82%、98%。使用中心波长为1400nm的红外线透过率测试仪测量时，ITO、ATO、AZO、氧化钨纳米隔热膜的可见光透过率依次为62%、57%、57%、52%，红外线阻隔率依次为85%、90%、90%、99%。
试验例3
按照实施例3方法分别制备ITO、ATO、AZO、氧化钨纳米浆料，将制备的纳米浆料按照实施例7方法分别制备PVB纳米隔热膜。使用中心波长为900nm的红外线透过率测试仪测量时，ITO、ATO、AZO、氧化钨纳米隔热膜的可见光透过率依次为42%、34%、35%、30%，红外线阻隔率依次为90%、91%、92%、99.2%。使用中心波长为1400nm的红外线透过率测试仪测量时，ITO、ATO、AZO、氧化钨纳米隔热膜的可见光透过率依次为44%、37%、37%、32%，红外线阻隔率依次为92%、95%、96%、99.5%。
试验例4
按照实施例4方法分别制备ITO、ATO、AZO、氧化钨纳米浆料，将制备的纳米浆料按照实施例8方法分别制备PVB纳米隔热膜。使用中心波长为900nm的红外线透过率测试仪测量时，ITO、ATO、AZO、氧化钨纳米隔热膜的可见光透过率依次为35%、31%、32%、25%，红外线阻隔率依次为92%、95%、95%、99.9%。使用中心波长为1400nm的红外线透过率测试仪测量时，ITO、ATO、AZO、氧化钨纳米隔热膜的可见光透过率依次为37%、33%、34%、27%，红外线阻隔率依次为95%、98%、98%、99.9%。
Claims (7)
1.一种高性能PVB隔热胶膜，其特征在于，其组成及其质量百分含量分别为：
氧化钨纳米浆料0.1-0.5%，浆料中氧化钨颗粒直径小于20nm；
PVB树脂粉体50-80%；
增塑剂18-45%；
抗氧化剂0.1-1%；
紫外线吸收剂0.05-1%。
2.根据权利要求1所述的高性能PVB隔热胶膜，其特征在于，氧化钨纳米浆料的组成及其质量百分含量分别为：分散介质80-90%、分散剂1-2%、氧化钨粉体10-20%，其中：所述分散介质为丙酮、丁酮、甲基叔丁基酮、甲醇、乙醇、异丙醇、苯、甲苯或二甲苯，所述分散剂为聚甲氧基乙酸丙酯、聚醚改性三硅氧烷或甲基丙烯酸-马来丙烯酸共聚物；将分散剂、分散介质和蓝色氧化钨粉体，在球磨机中研磨3-5小时，制得氧化钨颗粒直径小于20nm的纳米氧化钨浆料。
3.根据权利要求1所述的高性能PVB隔热胶膜，其特征在于：所述增塑剂为癸二酸二苄酯、邻苯二甲酸二丁酯、乙二醇单乙醚蓖麻油酸酯或三乙二醇二（2-乙基丁酸）酯。
4.根据权利要求1所述的高性能PVB隔热胶膜，其特征在于：抗氧化剂为受阻酚类、受阻氨类、磷类和酯类抗氧化剂中的一种，优选为受阻酚类。
5.根据权利要求4所述的高性能PVB隔热胶膜，其特征在于：受阻酚类抗氧化剂为1，3，5-三（3，5-叔丁基-4-羟基苄基）三甲基苯或2，2'-甲撑双(4-乙基-6叔丁基苯酚)。
6.根据权利要求1所述的高性能PVB隔热胶膜，其特征在于：紫外线吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或2-（2’-羟基-3’，5’-二叔丁基苯基）-5-氯代苯并三唑。
7.权利要求1-6中任何一项所述的高性能PVB隔热胶膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将氧化钨纳米浆料、增塑剂、PVB树脂粉体、抗氧化剂、紫外线吸收剂按照比例混合，搅拌均匀，通过挤塑机在150-170℃温度下塑化，经过模具成膜，制得高性能PVB胶膜。
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