CN105348754A - 耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒、其制备方法及应用 - Google Patents

耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒、其制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒、其制备方法及应用，采用PET、扩链剂、发泡剂和抗UV剂，制得单层PET膜，同时具有抗紫外和隔热功能，对比一般制膜工艺的多层结构减少了生产工序，提高了生产效率。单层膜的物理化学性质稳定，在通常条件下不会发生化学反应，随着使用时间的延长不会发生膜层分离等副作用而影响使用寿命。同时膜的微孔结构还具有一定的吸音作用，能有效降低室外噪声对室内的影响。本发明适用于车窗玻璃膜的制备。

Description

耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒、其制备方法及应用
技术领域
本发明属于高分子领域，涉及一种母粒、其制备方法及应用，具体涉及一种耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒、其制备方法及应用。
背景技术
玻璃由于其透光性能优异,广泛应用于建筑、车辆等的窗户与外界隔离上。但玻璃有其自身的缺点，首先其阻挡紫外线能力并不高，紫外线能穿透表皮袭击真皮层，人体暴露在紫外线下，会产生局部皮肤产生皱纹、色素沉积、细胞损害、早衰、容易发生癌变等问题，室内饰物暴露在紫外线下会加速其黄变、发脆等老化现象。其次玻璃隔热能力较差，在日光直晒下会造成室内温度快速升高，同时室内温度也容易传递到室外，加大冷气、暖气的负荷，浪费能源。除此之外，玻璃性脆，容易因意外事故发生的玻璃破碎飞溅对人体的二次伤害等等缺点。
为了延长窗户用玻璃的使用寿命及阻隔外界环境的不良因素,越来越多的企业开始研发和生产能够减少玻璃能力损耗的贴膜产品,俗称窗膜。
窗膜主要具有隔热节能、抗紫外线、安全防爆、美化外观、遮避私密、安全及安全防护等方面的性能。现在市场上的窗膜包括有色膜、真空磁控溅射金属膜与陶瓷复合膜等等。其中,有色膜主要的功能是遮挡强烈的太阳光,不具有隔热作用。真空磁控溅射金属膜顾名思义是采用磁控溅射工艺将金属或金属合金层蒸发于基材上,经涂布和复合工艺与离型膜构成窗膜成品,从而实现隔热的效果,但这类金属膜制备工艺复杂、产品成本高,且清晰度较低,容易导致视觉疲劳并引起事故。陶瓷复合膜是将陶瓷膜经过涂布与复合工艺与离型膜构成窗膜成品,隔热性能好,但其制作工艺较复杂、生产成本高,且不太耐刮擦,使用寿命短。
目前，许多窗膜也具备有抗紫外和隔热功能，但其均需要多个功能层复合才达到这一效果，这样生产既增加了材料成本，也增加了人工成本，同时增多了工序也意味着良品率会受到影响，总体来说不利于市场竞争力的提升。窗膜的主要功能就是隔绝室外各种不利的环境因素对室内的影响，因此在设计和制造中面临的技术挑战之一就是如何有效的隔绝室外的紫外光和减少室外温度对室内的影响。
目前，工业上解决这个技术问题的方法为用两个分别具有隔热功能和吸收UV功能的层，通过复合胶粘剂粘合。其中，隔热功能层为PET膜上通过真空蒸镀或真空磁控溅射金属铝、银、镍等金属纳米层来隔绝热量；UV吸收层为在PET层中添加UV吸收剂来达成。然而这种解决方法虽然能有效的达到目的，但制作过程繁琐，所需工艺要求也高。
中国发明专利CN101293993公开了一种“玻璃贴膜母粒料及其制备方法”，提供一种玻璃贴膜母粒料,采用该母粒料设计出的玻璃贴膜具有较好的隔音、隔热、防紫外线的功用。还提供了上述玻璃贴膜母粒料的制备方法,该方法工艺简单,生产成本低,适于工业化生产。该玻璃贴膜母粒料,由以下重量份的原料配制而成,其中:聚对苯二甲酸乙二醇酯基料90～99份；稀土纳米复合氧化物5-50份。为了改善本发明产品的性能,并有利于稀土纳米复合氧化物与在基料中均匀分布,在生产母料前,对稀土纳米复合氧化物进行表面活化处理,可加入偶联剂0.1-0.3重量份；稀释剂0.03-0.08重量份；分散剂0.1-0.5重量份。但是，该母粒所制作的窗膜，使用的原料中包含稀土纳米复合氧化物，透光性较低，通常情况下较常用于建筑物窗户等低透光要求的地方。
中国发明专利CN101293969公开了一种“玻璃贴膜及其生产工艺”，该玻璃贴膜具有较好的隔音、隔热、防紫外线的功用。还提供上述玻璃贴膜的生产工艺,该工艺方法简单,生产成本低,适于工业化生产。该玻璃贴膜,它由玻璃贴膜母粒料与PET基料通过流延或挤出压延法制成,其中玻璃贴膜母粒料8～15重量份,聚对苯二甲酸乙二醇酯基料80～120重量份。所述母粒料由以下重量份的成份配制而成,母粒料中包括:聚对苯二甲酸乙二醇酯基料90～99份；稀土纳米复合氧化物5-50份。母粒料中还可包括偶联剂0.1-0.3份；稀释剂0.03-0.08份；分散剂0.1-0.5份。但是，使用的原料中包含稀土纳米复合氧化物，透光性较低，通常情况下较常用于建筑物窗户等低透光要求的地方。
中国发明专利CN102093676公开了“一种光反射膜的制备方法”，该光学反射膜内均布有呈球形的微泡,该制备方法包括如下步骤:A.以PET为母料,在母料内混入增链剂、有机发泡剂、纳米级颗粒状无机填料,并混合均匀；B.将步骤A中的混合料进行共混造粒得到母粒；C.将母粒熔融塑化；再进行流延铸片；D.将步骤C中制得的玻璃态铸片在加热状态下采用纵向拉伸机进行纵向拉伸,纵向拉神比为3～4；之后再在加热状态下采用拉宽机进行横向拉伸,横向拉伸比与纵向拉伸比保持一致。制备出的光学膜片内均布有微泡,每一个微泡可作为一个反射单元,高密度排布的反射单元对光线形成全反射,达到高效率且无损耗反射光线的目的。但是，该反射膜使用环境与车窗膜不同，并没有考虑到户外环境对窗膜老化的影响，同时该膜使用无机填料，不具有窗膜所要求的透光性。
中国发明专利申请CN104927300公开了“一种高强度的汽车贴膜”，其由以下重量份数的原料制成：增韧剂EOC3-5份，二甲基二巯基乙酸异辛酯锡7-9份，聚丙烯3-6份，聚乙烯酯6-11份，线性低密度聚乙烯5-10份，硬脂酸1-4份，色母粒3-9份，分散剂2-6份，阻燃剂1-4份，尿醛树脂6-10份，氢氧化钠5-9份，硼酸铝晶须4-8份，天然乳化剂1-4份，抗UV5313-8份，异丙醇6-8份，过硫酸铵7-9份。本发明的有益效果是：本发明的汽车贴膜，具有很好的机械强度，较好的保护了汽车玻璃，同时具有一定的隔热、隔音和防紫外线的效果。然而，其贴膜基材为PP，虽然在配方上添加助剂加强其强度，但在拉伸强度上仍不及BOPET膜。
发明内容
本发明要解决的技术问题，是提供一种耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒、其制备方法及应用，采用单层PET膜同时具有抗紫外和隔热功能，对比一般制膜工艺的多层结构减少了生产工序，提高了生产效率。单层膜的物理化学性质稳定，在通常条件下不会发生化学反应，随着使用时间的延长不会发生膜层分离等副作用而影响使用寿命。同时膜的微孔结构还具有一定的吸音作用，能有效降低室外噪声对室内的影响。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒，它包括如下质量份数的原料：
PET68.0～98.8份，扩链剂0.1～10.0份，抗UV剂1.0～20.0份，
发泡剂0.1～2.0份。
作为本发明的一种限定，所述的扩链剂为环氧树脂类扩链剂、酸苷类扩链剂或噁唑啉类扩链剂中的一种。
作为上述限定的进一步限定，所述的环氧树脂类扩链剂为尿酸三缩水甘油酯；酸酐类扩链剂为均苯四甲酸二酐、噁唑啉扩链剂为BOZ或PBO中的一种，其中BOZ为2，2’-双(2-噁唑啉)，PBO为1，4-双(2-噁唑啉基)苯。
作为本发明的另一种限定，所述的发泡剂为物理发泡剂或化学发泡剂中的一种。
作为上述限定的进一步限定，所述的物理发泡剂为二氧化碳、氮气或空气中的一种，；所述的化学发泡剂为偶氮类发泡剂、亚硝基类发泡剂或磺酰肼类发泡剂中的一种。
作为上述限定的更进一步限定，所述的物理发泡剂的用量压力为4～8MPa；所述的偶氮类发泡剂为偶氮二甲酰胺；亚硝基类发泡剂为二亚硝基五亚甲基四胺；磺酰肼类发泡剂为4,4’-二磺酰肼。
作为本发明的第三种限定，所述的抗UV剂为苯并三唑类抗UV剂，苯酮类抗UV剂或受阻胺类抗UV剂中的一种。
作为上述限定的进一步限定，所述的苯并三唑类抗UV剂为2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑或2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑；苯酮类抗UV剂为2，4-二羟基二苯甲酮或2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮；受阻胺类抗UV剂为六甲基磷酰三胺。
本发明还提供了制备上述耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒的方法，它按照以下步骤顺序进行：
1)物料混合
将PET与扩链剂和抗UV剂通过高速捏合机混合均匀，制得混合物a；
2)一次烘干
将混合物a在100～150℃的烘箱中干燥6～8h；然后在120～160℃的烘箱中干燥7～9h，制得混合物b；
3)挤出工序
将混合物b在挤出机中挤出切粒，其中，挤出机的主机的转速为100～110Hz，投料机的转速为15～20Hz，挤出机温度为分阶段控制，为270～280℃，挤出时间为1～2min，制得混合物c；
4)二次烘干和固相缩聚
烘干先在将混合物c在100-150℃下的烘箱中干燥6～8h；然后在110～160℃的烘箱中干燥7～9h；
固相缩聚在真空双锥回转干燥缸中进行，控制加热温度为210～225℃，缸内真空气压≤50Pa，缩聚时间为2～4h，缩聚完成后物料冷却30min再取出，制得混合物d；
5)发泡成型
将混合物d加入挤出机中，加入发泡剂，其中物理发泡剂在压力为4～8MPa下注入发泡剂，使其与聚合物熔体混合，在挤出机模头处减压挤出，最终制得耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒。
本发明还提供了上述耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒的应用，它能够应用于汽车车窗玻璃薄膜的制备，在耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒与PET切片按照重量份数比为1:5～20的用量进行混合，再通过流延拉伸工艺，即可制得耐候、隔热、隔音的汽车车窗玻璃薄膜。
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于：
本发明采用单层PET膜同时具有抗紫外和隔热功能，对比一般制膜工艺的多层结构减少了生产工序，提高了生产效率。单层膜的物理化学性质稳定，在通常条件下不会发生化学反应，随着使用时间的延长不会发生膜层分离等副作用而影响使用寿命。同时膜的微孔结构还具有一定的吸音作用，能有效降低室外噪声对室内的影响。
常规PET是由乙二醇和对苯二甲酸通过焙融缩聚的方法制备而成，属线性高分子结构，具有分子量小、分子量分布窄、特性粘度低等特点。而本发明所值得的耐候、隔热、隔音的车窗玻璃薄膜为微孔PET膜，要求所需PET的强度更高。高熔体强度的PET能够支撑泡孔的生长，因此能符合微孔PET膜的生成要求，其主要特点具体体现在以下三个方面：较大的分子量、较宽的分子量分布、较高的长链支化程度。通过与一定含量的扩链剂，在双螺杆挤出机中进行共混反应，使PET进行偶联支化，提高其分子量。扩链剂一般选用双官能团或多官能团，与PET中的端羟基和端羧基结合，达到链增长的目的。扩链剂通过双螺杆挤出机的强剪切作用，在较短的停留时间内完成与PET的反应，从而提高PET的分子量和分子量分布，并伴随着一定的支化结构产生，使得PET的熔体强度提高。
由于在反应挤出过程中，停留时间较短，小分子无法脱出，导致扩链受到限制，不能充分反应。而固相缩聚过程，具有较长的反应时间，且反应过程中可以将小分子脱出，因此可以有效的将未反应端基于扩链剂反应，达到进一步扩链增粘的效果。薄膜的微孔结构是通过连续挤出发泡法成型。在连续挤出发泡法中，要控制发泡的大小和均匀度，其中需要解决的关键问题有以下三点：实现超临界流体定量且稳定的流动、实现料筒内气体压力的保持和超临界流体与聚合物快速混合均匀、在挤出机模头处获得较高的压力降，以促进泡孔成核。为了控制泡孔尺寸及密度，泡孔生长十聚合物温度不能太高，温度较高时聚合物熔体的粘度非常小且熔体强度低，由此制得的材料泡孔普遍较大，因此在挤出机模头出必须有较低的温度。
薄膜的抗UV性能是通过加入抗UV剂来达到。所选抗UV剂要求使薄膜有较高的抗UV能力，因此要求的性能有以下三点：抗UV剂的阻隔率高，少量可以达到高的阻隔效果、抗UV剂与PET相容性好，不易在PET表面析出或分布不均匀、抗UV剂性质稳定，在长期日晒和加工中不分解。
本发明适用于车窗玻璃膜的制备。
本发明下面将结合具体实施例作进一步详细说明。
具体实施方式
实施例1一种耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒、其制备方法及应用
一种耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒，它包括如下质量份数的原料：
PET96.5g，均苯四甲酸二酐0.5g，2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑3.0g和空气压力为4MPa。
制备上述耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒的方法，按照以下步骤顺序进行：
1)物料混合
将PET、均苯四甲酸二酐和均苯四甲酸二酐通过高速捏合机混合均匀，制得混合物a；
2)一次烘干
原料除去水分分为两个步骤，首先将混合物a在105℃的鼓风烘箱中干燥8h，去除表面的自由水；然后在140℃的真空烘箱中干燥8h，去除原料中的自由水，制得混合物b；
3)挤出工序
将混合物b在挤出机中挤出切粒，使用同向双螺杆挤出机，挤出机的螺杆直径D＝25mm，长径比L/D＝60，挤出机的主机的转速为1000Hz，投料机的转速为15Hz，挤出机温度为分阶段控制，为270～280℃，挤出时间为1～2min，制得混合物c；
其中，挤出机温度分段控制如下表所示：
挤出机温度控制设置
控温段 第一段 第二段 第三段 第四段 第五段 第六段 模头段
温度(℃) 280 275 270 270 270 275 280
其中，物料从挤出机的入口进入，依次从第一段到模头段最后挤出，在每一段的停留时间跟主机转速有关，转速快，停留时间相应缩短。模头段指挤出机出料口的温度，可以理解为挤出机最后一段的温度，习惯上把这段称为模头段。
4)二次烘干和固相缩聚
烘干分为两个步骤进行，先在将混合物c在105℃下的烘箱中干燥8h，去除表面的自由水；然后在110℃的烘箱中干燥8h，去原料中的结合水；
固相缩聚在真空双锥回转干燥缸中进行，控制加热温度为220℃，缸内真空气压≤50Pa，缩聚时间为2h，缩聚完成后物料冷却30min再取出，制得混合物d；
5)发泡成型
将混合物d置于挤出机中，加压注入空气，注入压力为4MPa，使其与聚合物熔体混合，在挤出机模头处减压挤出，最终制得耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒。
上述耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒能够应用于汽车车窗玻璃薄膜的制备，在耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒与PET切片按照重量份数比为1:10的用量进行混合，再通过流延拉伸工艺，即可制得耐候、隔热、隔音的汽车车窗玻璃薄膜，流延拉伸后的耐候、隔热、隔音的汽车车窗玻璃薄膜厚度为30um，紫外光阻隔率为≥99％，隔热率为≥50％，隔音量为15dB。
实施例2-6耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒、其制备方法及应用
实施例2-6分别为一种耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒，与实施例1的制备方法和应用相似，不同之处仅在于其中所使用的原料的重量、用量及制备过程中所涉及的技术参数的不同，具体如下表所示：
注：实施例2-6中步骤3)中的挤出机温度分段控制与实施例1均相同。
实施例7对比例
外界普通的车窗玻璃膜通常采用多层复合PET膜方法制备，与本发明实施例1相比，效果如下表所示：
紫外阻隔率 隔热率 隔声量
普通窗膜 99％ 40-50％ 5dB以下
本发明窗膜 99％以上 50-65％ 10-15dB
由上表可知，本发明窗膜的紫外阻隔率达到99％，在适当的厚度下和抗UV剂配合下，其紫外阻隔率可以达到99.9％以上。本发明窗膜的多孔结构，与一般PET窗膜相比，隔热率具有10％以上的提高，有效使防止室外温度影响保持车内温度恒定。同时，微孔的吸震特性也能有效隔绝窗外的噪声。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限定，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述技术内容作为启示加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作出的简单修改，等同变化与改型，仍属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒，其特征在于它包括如下质量份数的原料：
PET68.0～98.8份，扩链剂0.1～10.0份，抗UV剂1.0～20.0份
发泡剂0.1～2.0份。
2.根据权利要求1所述的耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒，其特征在于：所述的扩链剂为环氧树脂类扩链剂、酸苷类扩链剂或噁唑啉类扩链剂中的一种。
3.根据权利要求2所述的耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒，其特征在于：所述的环氧树脂类扩链剂为尿酸三缩水甘油酯；酸酐类扩链剂为均苯四甲酸二酐；噁唑啉扩链剂为BOZ或PBO中的一种。
4.根据权利要求1所述的耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒，其特征在于：所述的发泡剂为物理发泡剂或化学发泡剂中的一种。
5.根据权利要求4所述的耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒，其特征在于：所述的物理发泡剂为二氧化碳、氮气或空气中的一种；所述的化学发泡剂为偶氮类发泡剂、亚硝基类发泡剂或磺酰肼类发泡剂中的一种。
6.根据权利要求5所述的耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒，其特征在于：所述的物理发泡剂的用量压力为4～8MPa，所述的偶氮类发泡剂为偶氮二甲酰胺；亚硝基类发泡剂为二亚硝基五亚甲基四胺；磺酰肼类发泡剂为4,4’-二磺酰肼。
7.根据权利要求1所述的耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒，其特征在于：所述的抗UV剂为苯并三唑类抗UV剂，苯酮类抗UV剂或受阻胺类抗UV剂中的一种。
8.根据权利要求7所述的耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒，其特征在于：所述的苯并三唑类抗UV剂为2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基)苯并三氮唑或2-(2’-羟基-3’，5’-二叔苯基)-5-氯化苯并三唑；苯酮类抗UV剂为2，4-二羟基二苯甲酮或2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮；受阻胺类抗UV剂为六甲基磷酰三胺。
9.一种制备如权利要求1～8中任一项所述的耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒的方法，其特征在于它按照以下步骤顺序进行：
1)物料混合
将PET与扩链剂和抗UV剂通过高速捏合机混合均匀，制得混合物a；
2)一次烘干
将混合物a在100～150℃的烘箱中干燥6～8h；然后在120～160℃的烘箱中干燥7～9h，制得混合物b；
3)挤出工序
将混合物b在挤出机中挤出切粒，其中，挤出机的主机的转速为100～110Hz，投料机的转速为15～20Hz，挤出机温度为分阶段控制，为270～280℃，挤出时间为1～2min，制得混合物c；
4)二次烘干和固相缩聚
烘干先在将混合物c在100-150℃下的烘箱中干燥6～8h；然后在110～160℃的烘箱中干燥7～9h；
固相缩聚在真空双锥回转干燥缸中进行，控制加热温度为210～225℃，缸内真空气压≤50Pa，缩聚时间为2～4h，缩聚完成后物料冷却30min再取出，制得混合物d；
5)发泡成型
将混合物d加入挤出机中，加入发泡剂，其中物理发泡剂在压力为4～8MPa下注入发泡剂，使其与聚合物熔体混合，在挤出机模头处减压挤出，最终制得耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒。
10.一种如权利要求1～8中任一项所述的耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒的应用，其特征在于：它能够应用于汽车车窗玻璃薄膜的制备，在耐候、隔热、隔音的玻璃贴膜母粒与PET切片按照重量份数比为1:5～20的用量进行混合，再通过流延拉伸工艺，即可制得耐候、隔热、隔音的汽车车窗玻璃薄膜。
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