CN106965518A - 具有高耐候性和高清晰度的低透隔热膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有高耐候性和高清晰度的低透隔热膜，其剖面为“基膜‑低透隔热复合涂层‑基膜”的夹心层状结构，所述低透隔热复合涂层是由复合功能涂料涂布形成，复合功能涂料至少包括颜料浆料、复合胶和溶剂，颜料浆料至少包括碳黑浆料、蓝色颜料浆料和红色颜料浆料。所述复合胶优选单组份或双组份丙烯酸酯类复合胶，其与所述基膜的剥离强度大于800克/英寸，并能与颜料浆料很好地匹配。由此，本发明制得的低透隔热膜兼具耐候性和高清晰度，产品在100mW/cm2紫外强度照射10Hr后，其光学性能基本没变化，且雾度小于0.2％，属于光学级清晰度。

Description

具有高耐候性和高清晰度的低透隔热膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合式隔热膜，尤其涉及一种兼具高耐候性和高清晰度的低透隔热膜，以及这种低透隔热膜的制备方法，属于复合膜加工技术领域。
背景技术
隔热膜也称阳光膜，主要用于调节阳光中的紫外光、可见光以及红外能量，其中可见光主要通过染料膜、金属膜、颜料膜或者这三者的组合来调节进入室内和车内的可见光比例，进而提高舒适度并实现部分隔热效果。染料膜比较容易匹配各种复合胶或树脂，这可以保证膜的高清晰度，但其耐候性差，且基本上没有红外阻隔效果。金属铝膜不仅使用寿命短，还存在严重的反光问题；而金属镍铬膜尽管使用寿命较长，但也存在反光问题。
目前国内市场销售的低透隔热膜大多数是染色膜和镍铬膜，迫切需要一种高耐候和高清晰度的低透隔热膜。因此，碳黑和有机颜料的组合就成为解决上述问题的一个选项，他们都具有优异的调节可见光的性能、无光污染、不屏蔽无线信号，而且，碳黑粒子还能阻隔部分红外能量。稍加检索即可发现，碳黑和有机颜料主要应用于涂料领域，其浆料和涂料的研究及生产历史非常深厚；但在窗膜应用中，清晰度的要求非常高，即雾度小于0.3％才能满足夏天阳光照射时不产生明显的模糊感。
因此，要将碳黑和有机颜料应用于低透隔热膜，以提高膜的高耐候和高清晰度性能，碳黑及有机颜料的分散、以及复合胶或树脂的匹配显得非常关键，这是目前产业界面临的最大问题。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有市场产品存在的低透隔热膜的褪色问题即耐候问题，提供一种兼具高耐候性和高清晰度的低透隔热膜，以及这种低透隔热膜的制备方法。
本发明技术解决方案是：一种具有高耐候性和高清晰度的低透隔热膜，其剖面为夹心层状结构，包括相互复合的基膜、低透隔热复合涂层、基膜，所述低透隔热复合涂层是由复合功能涂料涂布形成，所述复合功能涂料至少包括颜料浆料、复合胶和溶剂，所述颜料浆料至少包括碳黑浆料、蓝色颜料浆料和红色颜料浆料。
前述的具有高耐候性和高清晰度的低透隔热膜，其中：所述复合胶是单组份丙烯酸酯类复合胶或双组份丙烯酸酯类复合胶，其与所述基膜的剥离强度大于800克/英寸。
进一步地，前述的具有高耐候性和高清晰度的低透隔热膜，其中：所述复合胶的用量是碳黑重量的4000～13000％；所述蓝色颜料是所述碳黑重量的20～60％，所述红色颜料是所述碳黑重量的40～80％。
更进一步地，前述的具有高耐候性和高清晰度的低透隔热膜，所述碳黑浆料包括碳黑、分散剂和溶剂，其中：所述碳黑的粒径为10～20nm，分散剂用量是碳黑重量的60～120％；所述蓝色颜料浆料或红色颜料浆料包括蓝色颜料或红色颜料、分散剂和溶剂，其中，所述蓝色颜料或红色颜料的粒径为50～100nm，分散剂用量是蓝色颜料或红色颜料重量的50～100％。
更进一步地，前述的具有高耐候性和高清晰度的低透隔热膜，所述复合功能涂料还可包括纳米隔热浆料，所述纳米隔热浆料包括纳米隔热材料、分散剂和溶剂；其中，所述纳米隔热材料是粒径为20～80nm的掺杂氧化钨、或铟锡氧化物、或六硼化镧，分散剂的用量是所述纳米材料重量的40～60％。
再进一步地，前述技术方案当中，所述溶剂是乙酸乙酯、丁酮、异丁醇、甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯或二丙酮醇的一种或多种；所述基膜是经电晕或预涂处理的透明聚合物膜，比如：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇缩丁醛，或聚多环烯烃或聚酰亚胺的膜材料，优选聚对苯二甲酸乙二醇酯膜，其厚度为19～100微米，优选23～36微米。
本发明还提供了前述低透隔热膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，选取两张经电晕或预涂处理的内部雾度小于0.3％的透明聚合物膜作为基膜；
步骤二，颜料浆料的制备：先将分散剂与溶剂在球磨机预混缸中混合搅拌20分钟，然后通入球磨机研磨腔中研磨，并逐步加入碳黑、或蓝色颜料、或红色颜料，研磨后分别制得碳黑浆料、蓝色颜料浆料和红色颜料浆料；
步骤三，复合功能涂料的制备：先加入溶剂于搅拌缸中，然后加入步骤二制得的颜料浆料，搅拌后再逐步加入复合胶搅拌制成复合功能涂料；
步骤四，低透隔热复合涂层的制备：用微凹涂布方式将步骤三配制的复合功能涂料涂布在步骤一选取的第一张基膜的任何一面，涂层经100度烘箱干燥后与步骤一选取的第二张基膜复合。
本发明的技术效果表现在：
采用本发明制得的低透隔热膜，兼具耐候性和高清晰度，具体体现在产品在100mW/cm2紫外强度照射10Hr后，其光学性能基本没变化，且雾度小于0.2％，属于光学级清晰度。该优点一方面源于颜料的本身特性，另一方面与本发明技术方案当中颜料浆料能够与复合胶良好匹配密切相关，由此，本发明技术方案相比于现有技术具有更好的新颖性和创造性。
附图说明
图1是本发明实施例1和2产品的光谱图；
图2是本发明实施例1产品的紫外老化光谱图；
图3是本发明比较实施例1样品的紫外老化光谱图。
其中，图1当中的样品1和2分别对应于实施例1和2；
图2和图3耐候测试过程中，测试腔体温度为80度，紫外照射强度为100mW/cm2，该强度是阳光中紫外能量的60倍。
具体实施方式
针对现有低透隔热膜的褪色问题，本发明提供一种具有高耐候性和高清晰度的低透隔热膜，该低透隔热膜剖面为夹心层状结构，包括相互复合的基膜、低透隔热复合涂层、基膜。
根据本发明技术方案，所述低透隔热复合涂层是由复合功能涂料涂布形成，所述复合功能涂料至少包括颜料浆料、复合胶和溶剂，所述颜料浆料至少包括碳黑浆料、蓝色颜料浆料和红色颜料浆料。
其中，复合胶应当与碳黑和颜料分散体能够较好地匹配，以获得高清晰的隔热膜，其与所述基膜的剥离强度应当大于800克/英寸。据此，复合胶可为单组份或双组份丙烯酸酯类复合胶，优选单组份丙烯酸酯类复合胶。
复合胶的用量是碳黑重量的4000～13000％，优选5000～8000％；而蓝色颜料是碳黑重量的20～60％，红色颜料是碳黑重量的40～80％。碳黑浆料由碳黑、分散剂和溶剂配制而成，其中，碳黑的粒径为10～20nm，分散剂用量是碳黑重量的60～120％；蓝色颜料浆料或红色颜料浆料包括蓝色颜料或红色颜料、分散剂和溶剂，其中，所述蓝色颜料或红色颜料的粒径为50～100nm，分散剂用量是蓝色颜料或红色颜料重量的50～100％。
此外，所述复合功能涂料还可包括纳米隔热浆料，所述纳米隔热浆料包括纳米隔热材料、分散剂和溶剂；其中，纳米隔热材料是粒径为20～80nm的掺杂氧化钨、或铟锡氧化物、或六硼化镧，优选掺杂氧化钨，分散剂的用量是所述纳米材料重量的40～60％。
本发明技术方案当中，配制复合功能涂料用到的溶剂可以是乙酸乙酯、丁酮、异丁醇、甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯或二丙酮醇的一种或多种；用到的两层基膜既可以相同，也可以不同，该基膜是经电晕或预涂处理的透明聚合物膜，比如是聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇缩丁醛或聚多环烯烃或聚酰亚胺等聚合物的膜材料，优选聚对苯二甲酸乙二醇酯膜，即PET膜，其厚度一般为19～100微米，优选23～36微米。
本发明制备具有高耐候性和高清晰度的低透隔热膜的过程，包括：基膜选取；颜料浆料的制备，包括碳黑浆料、蓝色颜料浆料、红色颜料浆料的制备；复合功能涂料的制备；以及，低透隔热膜的制备。具体步骤如下：
步骤一，选取两张经电晕或预涂处理的内部雾度小于0.3％的透明聚合物膜作为基膜；
步骤二，碳黑浆料及颜料浆料的制备：先将分散剂与溶剂在球磨机预混缸中混合搅拌20分钟，然后通入球磨机研磨腔中研磨，并逐步加入碳黑、或蓝色颜料、或红色颜料，研磨后分别制得碳黑浆料、蓝色颜料浆料和红色颜料浆料；
步骤三，复合功能涂料的制备：先加入溶剂于搅拌缸中，然后加入步骤二制得的碳黑浆料及颜料浆料，搅拌后再逐步加入复合胶搅拌制成复合功能涂料；
步骤四，低透隔热复合涂层的制备：用微凹涂布方式将步骤三配制的复合功能涂料涂布在步骤一选取的第一张基膜的任何一面，涂层经100度烘箱干燥后与步骤一选取的第二张基膜复合。
下面以具体实例对本发明技术方案作进一步阐述，以使其更易于理解和掌握。需要说明的是，以下列举仅是本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
【实施例1】
PET基膜选取：选取DuPont公司的光学级PET基膜Melinex406，其厚度为23微米，基膜双面经预涂处理，可提高复合强度以及抗划伤层的附着力。
碳黑浆料的制备：称取粒径15纳米的碳黑4份、分散剂2.8份和乙酸乙酯93.2份，先将分散剂与溶剂在球磨机预混缸中混合搅拌20分钟，然后通入球磨机研磨腔中研磨，并逐步加入碳黑，经10小时研磨后制得碳黑浆料。
蓝色颜料浆料的制备：称取蓝色颜料10份、分散剂10份和丁酮80份，先将分散剂与溶剂在球磨机预混缸中混合搅拌20分钟，然后通入球磨机研磨腔中研磨并逐步加入蓝色颜料，经8小时研磨后制得蓝色颜料浆料。
红色颜料浆料的制备：称取红色颜料10份、分散剂10份和丁酮80份，先将分散剂与溶剂在球磨机预混缸中混合搅拌20分钟，然后通入球磨机研磨腔中研磨并逐步加入红色颜料，经8小时研磨后制得红色颜料浆料。
复合功能涂料A的制备：分别称取上述制得的碳黑浆料、蓝色颜料浆料和红色颜料浆料各5.05份、0.93份和1.05份，复合胶Cytec单组份丙烯酸压敏胶265(30％固含量)45.60份，乙酸乙酯36.31份，丁酮4.28份，二丙酮醇6.78份。先加入溶剂于搅拌缸中，然后加入颜料浆料，搅拌20分钟后，最后逐步加入复合胶搅拌60份后制成复合功能涂料。
低透隔热膜的制备：用微凹涂布方式将上述的复合功能涂料涂布在第一张基膜的任一面，涂层经100度烘箱干燥后与选取的第二张基膜复合，最后获得低透隔热膜样品1。为方便老化测试，可将在样品1的任一面上涂布一层安装胶层，烘干后形成6微米厚的干膜并贴于3mm厚的玻片上。经检测，样品1的光学性能见表1和图1，其雾度小于0.1％，可见光透过率38.56％，总的太阳能阻隔率在49％左右；样品1的紫外老化性能如图2所示，经100mW/cm2紫外强度照射10小时后，其光学性能基本不变，具有很好的耐候特性。
【实施例2】
实施例2与实施例1所用的PET膜和浆料都一样，区别在于复合功能涂料中的碳黑、蓝色颜料和红色颜料的比例不一样，具体如下：
复合功能涂料B的制备：分别称取上述制得的碳黑浆料、蓝色颜料浆料和红色颜料浆料各9.73份、1.37份和1.73份，复合胶Cytec单组份丙烯酸压敏胶265(30％固含量)44.35份，乙酸乙酯31.69份，丁酮4.27份，二丙酮醇6.86份。先加入溶剂于搅拌缸中，然后加入颜料浆料，搅拌20分钟后，最后逐步加入复合胶搅拌60份后制成复合功能涂料。
低透隔热膜的制备：用微凹涂布方式将上述的复合功能涂料涂布在第一张基膜的任一面，涂层经100度烘箱干燥后与选取的第二张基膜复合，最后获得低透隔热膜样品2。
【比较实施例1】
选取市场上销售的原色基膜SKC公司的ST16K基膜，然后在其电晕面涂布安装胶，烘干后贴于3mm厚的玻片上，制得比较样品1。比较样品1的耐紫外老化性能如图3所示，从图3可以发现，可见光的光谱出现明显变化，远逊于本发明的低透隔热膜(如样品1)所展示的优异紫外稳定性。
表1：本发明样品的光学性能

Claims (10)

1.具有高耐候性和高清晰度的低透隔热膜，剖面为夹心层状结构，包括相互复合的基膜、低透隔热复合涂层、基膜，其特征在于：所述低透隔热复合涂层是由复合功能涂料涂布形成，所述复合功能涂料至少包括颜料浆料、复合胶和溶剂，所述颜料浆料至少包括碳黑浆料、蓝色颜料浆料和红色颜料浆料。
2.根据权利要求1所述的具有高耐候性和高清晰度的低透隔热膜，其特征在于：所述复合胶是单组份丙烯酸酯类复合胶或双组份丙烯酸酯类复合胶，其与所述基膜的剥离强度大于800克/英寸。
3.根据权利要求1或2所述的具有高耐候性和高清晰度的低透隔热膜，其特征在于：所述复合胶的用量是碳黑重量的4000～13000％；所述蓝色颜料是所述碳黑重量的20～60％，所述红色颜料是所述碳黑重量的40～80％。
4.根据权利要求1所述的具有高耐候性和高清晰度的低透隔热膜，其特征在于：所述碳黑浆料包括碳黑、分散剂和溶剂，其中，所述碳黑的粒径为10～20nm，分散剂用量是碳黑重量的60～120％；所述蓝色颜料浆料或红色颜料浆料包括蓝色颜料或红色颜料、分散剂和溶剂，其中，所述蓝色颜料或红色颜料的粒径为50～100nm，分散剂用量是蓝色颜料或红色颜料重量的50～100％。
5.根据权利要求1所述的具有高耐候性和高清晰度的低透隔热膜，其特征在于：所述复合功能涂料还包括纳米隔热浆料，所述纳米隔热浆料包括纳米隔热材料、分散剂和溶剂；其中，所述纳米隔热材料是粒径为20～80nm的掺杂氧化钨、或铟锡氧化物、或六硼化镧，分散剂的用量是所述纳米材料重量的40～60％。
6.根据权利要求1所述的具有高耐候性和高清晰度的低透隔热膜，其特征在于：所述基膜是经电晕或预涂处理的透明聚合物膜，所述聚合物为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇缩丁醛，或聚多环烯烃或聚酰亚胺。
7.根据权利要求1或5所述的具有高耐候性和高清晰度的低透隔热膜，其特征在于：所述溶剂是乙酸乙酯、丁酮、异丁醇、甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯或二丙酮醇的一种或多种。
8.权利要求6所述低透隔热膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一，选取两张经电晕或预涂处理的内部雾度小于0.3％的透明聚合物膜作为基膜；
步骤二，颜料浆料的制备：先将分散剂与溶剂在球磨机预混缸中混合搅拌20分钟，然后通入球磨机研磨腔中研磨，并逐步加入碳黑、或蓝色颜料、或红色颜料，研磨后分别制得碳黑浆料、蓝色颜料浆料和红色颜料浆料；
步骤三，复合功能涂料的制备：先加入溶剂于搅拌缸中，然后加入步骤二制得的颜料浆料，搅拌后再逐步加入复合胶搅拌制成复合功能涂料；
步骤四，低透隔热复合涂层的制备：用微凹涂布方式将步骤三配制的复合功能涂料涂布在步骤一选取的第一张基膜的任何一面，涂层经100度烘箱干燥后与步骤一选取的第二张基膜复合。
9.权利要求8所述低透隔热膜的制备方法，其特征在于：步骤一中所述聚合物膜为PET膜，其厚度为19～100微米。
10.权利要求9所述低透隔热膜的制备方法，其特征在于：所述PET膜的厚度为23～36微米。
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