CN109762490B

CN109762490B - 一种隔热pvb胶片及其制备方法

Info

Publication number: CN109762490B
Application number: CN201910112720.XA
Authority: CN
Inventors: 吴广峰; 刘畅; 张会轩
Original assignee: Changchun University of Technology
Current assignee: Changchun University of Technology
Priority date: 2019-02-13
Filing date: 2019-02-13
Publication date: 2020-11-10
Anticipated expiration: 2039-02-13
Also published as: CN109762490A

Abstract

本发明提供了一种隔热PVB胶片，属于隔热材料技术领域。本发明提供的隔热PVB胶片由如下质量份的原料制备得到：PVB 8.9～9.8份；单分散ATO纳米粉0.1～0.9份；交联剂0.05～0.11份；抗氧剂0.005～0.02份；增塑剂3～4份；有机溶剂86～87份；单分散ATO纳米粉的制备方法包括如下步骤：将ATO纳米粉、分散剂和水混合后，调节pH值至8～9，得到ATO分散液；将所述ATO分散液依次经球磨和干燥，得到单分散ATO纳米粉。本发明提供的隔热PVB胶片具有优异的隔热性能，同时具有优异的可见光透过性。

Description

一种隔热PVB胶片及其制备方法

技术领域

本发明涉及隔热材料技术领域，尤其涉及一种隔热PVB胶片及其制备方法。

背景技术

车辆或建筑用玻璃种类众多，包括普通玻璃、中空玻璃和夹层玻璃等，其中，普通夹层玻璃是在两普通玻璃之间放置PVB功能胶片粘合，达到安全、阻挡紫外线和隔音的效果，但是普通夹层玻璃不具有隔热功能。在建筑中50％以上的热量都是通过门窗的玻璃散失的；在夏天的室内与车内，大部分热量也来自于透过玻璃门窗的太阳光的辐射。随着人类对视觉要求和生活舒适度要求不断提高，门窗的面积也越来越大。但在追求开阔感而使用更大面积玻璃的同时，必须考虑到热量的传入和空调的负荷，因此门窗的节能降耗也逐渐提上日程。隔热透明玻璃能够有效阻隔热量，有利于节能降耗。

目前，隔热透明玻璃大多是在玻璃外表面覆盖一层隔热高分子涂膜或在夹层玻璃的PVB胶片上覆盖一层隔热高分子涂膜，这些隔热涂膜大部分是在聚合物中添加对红外线有强反射能力的纳米粒子来实现隔热效果的，但这些方式存在着制造工艺繁琐、隔热效果较差以及夹层胶片强度较弱等缺点。近年来，在PVB隔热胶片的研究中发现将纳米隔热介质掺杂入PVB胶片中可以增强胶片的隔热性能，但是将纳米隔热介质直接加入PVB中，容易产生团聚，影响PVB胶片的光学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种隔热PVB胶片及其制备方法，本发明提供的隔热PVB胶片中隔热介质分散均匀，具有优异的光学性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种隔热PVB胶片，由如下质量份的原料制备得到：

所述单分散ATO纳米粉的制备方法包括如下步骤：

将ATO纳米粉、分散剂和水混合后，调节pH值至8～9，得到ATO分散液；将所述ATO分散液依次经球磨和干燥，得到单分散ATO纳米粉。

优选地，所述ATO纳米粉和分散剂的质量比为1:0.06～0.07。

优选地，所述分散剂为高分子型分散剂Tech-6300。

优选地，所述单分散ATO纳米粉的粒径为35～50nm。

优选地，所述球磨所用研磨球的粒径≤0.5mm；所述球磨的球料比为2.5～3:1；所述球磨的时间为12～14h；所述球磨的转速为180～300r/min。

优选地，所述交联剂为2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷或二叔丁基过氧化物。

优选地，所述抗氧剂为四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇脂或β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸异辛醇脂。

优选地，所述增塑剂为三甘醇二异辛酸酯、四甘醇二异辛酸酯或三甘醇二正庚酸酯。

本发明还提供了一种上述技术方案所述的隔热PVB胶片的制备方法，包括如下步骤：

将单分散ATO纳米粉、PVB、交联剂、抗氧剂和一部分有机溶剂混合，得到ATO/PVB复合材料；

将所述ATO/PVB复合材料分散于剩余有机溶剂中，然后加入增塑剂，升温至75～80℃，恒温搅拌30～60min，得到混合料液；

将所述混合料液依次经脱泡、成型和干燥，得到隔热PVB胶片。

优选地，所述恒温搅拌的转速为200～300r/min。

本发明提供了一种隔热PVB胶片，由如下质量份的原料制备得到：PVB8.9～9.8份；单分散ATO纳米粉0.1～0.9份；交联剂0.05～0.11份；抗氧剂0.005～0.02份；增塑剂3～4份；有机溶剂86～87份；所述单分散ATO纳米粉的制备方法包括如下步骤：将ATO纳米粉、分散剂和水混合后，调节pH值至8～9，得到ATO分散液；将所述ATO分散液依次经球磨和干燥，得到单分散ATO纳米粉。本发明将ATO纳米粉与分散剂和水混合，然后将混合液的pH值调节值8～9，使得ATO纳米粉的表面的Zeta电位绝对值最大，然后进行球磨，能够更有效的分散ATO纳米粉，得到单分散ATO纳米粉，单分散ATO纳米粉与其他组分结合，能够更均匀地分散于隔热PVB胶片中，得到光学性能优异的隔热PVB胶片。实验结果表明，本发明所得隔热PVB胶片的紫外光线透过率为0％，可见光透过率为54～82％，红外光透过率为15～27％。

附图说明

图1为ATO纳米粉和单分散ATO纳米粉的粒径分布图，其中，A为ATO纳米粉的粒径分布图，B为单分散ATO纳米粉的粒径分布图；

图2为实施例1～5和对比例1所得隔热PVB胶片的光线透过率图。

具体实施方式

所述单分散ATO纳米粉的制备方法包括如下步骤：

将ATO纳米粉(即氧化锡锑纳米粉)、分散剂和水混合后，调节pH值至8～9，得到ATO分散液；将所述ATO分散液依次经球磨和干燥，得到单分散ATO纳米粉。

本发明将ATO纳米粉与分散剂和水混合，然后将混合液的pH值调节值8～9，使得ATO纳米粉的表面的Zeta电位绝对值最大，然后进行球磨，能够更有效的分散ATO纳米粉，得到单分散ATO纳米粉，单分散ATO纳米粉与其他组分结合，能够更均匀地分散于隔热PVB胶片中，得到光学性能优异的隔热PVB胶片。

在本发明中，如无特殊说明，本发明中所提到的组分均为市售产品。

按照质量份计，本发明所提供的隔热PVB胶片的原料包括PVB 8.9～9.8份，优选为9.3～9.7份。

在本发明中，以PVB的质量份为基准，所述隔热PVB胶片的原料包括单分散ATO纳米粉0.1～0.9份，优选为0.1～0.5份，更有选为0.5份。在本发明中，所述单分散ATO纳米粉的制备方法包括如下步骤：

在本发明中，所述ATO粉和分散剂的质量比优选为1:0.06～0.07，更优选为1:0.06。

在本发明中，所述分散剂优选为高分子型分散剂Tech-6300。

在本发明中，所述ATO粉的粒径优选为70～200nm。

在本发明中，所述ATO纳米粉和水的用量比优选为0.2～1g:1mL。

在本发明中，调节pH值所用试剂优选为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。本发明对所述氢氧化钠溶液和氢氧化钾溶液的浓度没有特殊限定，能够得到所需pH值即可。

在本发明中，所述球磨所用研磨球的粒径优选≤0.5mm；所述球磨的球料比优选为2.5～3:1；所述球磨的时间优选为12～14h；所述球磨的转速优选为200～300r/min。

在本发明中，所述单分散ATO纳米粉的粒径优选为35～50nm。

在本发明中，以PVB的质量份为基准，所述隔热PVB胶片的原料包括交联剂0.05～0.11份。在本发明中，所述交联剂优选为2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷(即交联剂双25)或二叔丁基过氧化物(即交联剂DTBP)。在本发明中，所述交联剂能够提高隔热PVB胶片的力学性能、稳定性能及耐溶液性，并且能够有效阻止增塑剂的迁移。

在本发明中，以PVB的质量份为基准，所述隔热PVB胶片的原料包括抗氧剂0.005～0.02份。在本发明中，所述抗氧剂为四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯(即抗氧剂1010)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇脂(即抗氧剂1076)或β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸异辛醇脂(即抗氧剂1135)。在本发明中，所述抗氧剂能够使隔热PVB胶片具有更好的抗氧化性能，易于保存。

在本发明中，以PVB的质量份为基准，所述隔热PVB胶片的原料包括增塑剂3～4份。在本发明中，所述增塑剂为三甘醇二异辛酸酯(简写为3GO)、四甘醇二异辛酸酯(简写为4GO)或三甘醇二正庚酸酯(简写为3G7)。在本发明中，所述增塑剂能够使隔热PVB胶片具有更好的力学性能。

在本发明中，以PVB的质量份为基准，所述隔热PVB胶片的原料包括有机溶剂86～87份。在本发明中，所述有机溶剂优选为甲醇、乙醇或乙酸乙酯。

本发明将单分散ATO纳米粉、PVB、交联剂、抗氧剂和一部分有机溶剂混合，得到ATO/PVB复合材料。在本发明中，先制备ATO/PVB复合材料的有利于使ATO与PVB混合的更均匀。

本发明对所述混合的顺序没有特殊限定，能够得到混合均匀的ATO/PVB复合材料即可。在本发明实施例中，优选将单分散ATO纳米粉分散于一部分有机溶剂中，得到单分散ATO纳米粉分散液，然后将所述单分散ATO纳米粉分散液与PVB、交联剂、抗氧剂混合。在本发明中，上述混合顺序更有利于使各组分混合均匀。

在本发明中，制备所述ATO/PVB复合材料的步骤中，所述一部分有机溶剂的用量优选为有机溶剂的总量的30～40％。

得到ATO/PVB复合材料后，本发明将所述ATO/PVB复合材料分散于剩余有机溶剂中，然后加入增塑剂，升温至75～80℃，恒温搅拌30～60min，得到混合料液。

在本发明中，升温至75～80℃能够使ATO/PVB复合材料更均匀的分散在有机溶剂中。

在本发明中，所述恒温搅拌的转速优选为200～300r/min。

得到混合料液后，本发明将所述混合料液依次经脱泡、成型和干燥，得到隔热PVB胶片。

在本发明中，所述脱泡优选为加热脱泡；所述加热脱泡的方法优选为在40～50℃恒温放置至无气泡出现。

在本发明中，所述成型优选为模具成型；具体优选为将所述脱泡后的混合料液在40～50℃倒入模具。

在本发明中，所述干燥的温度优选为40～50℃。本发明对所述干燥的时间没有特殊限定，能够得到恒重的产品即可。

下面结合实施例对本发明提供的一种隔热PVB胶片及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

将0.1g ATO纳米粉、5mL去离子水和0.006mL高分子型分散剂Tech-6300混合，在高速分散机上慢慢搅拌均匀使用氢氧化钠溶液调节pH值至8，然后进行球磨，所述球磨用研磨球为粒径为0.5mm的氧化锆珠，球料比为2.8:1，然后在转速为200r/min条件下球磨12h，然后依次经过滤和干燥，得到0.1g单分散ATO纳米粉(35～50nm)；

将0.1g单分散ATO纳米粉分散于35mL无水乙醇中，再加入9.78g PVB、0.1mL 2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、0.02mL四(β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯，混合得到ATO/PVB复合材料；

将ATO/PVB复合材料分散于51.5mL无水乙醇中，加入3.5mL三甘醇二异辛酸酯，在75℃水浴中以200r/min的转速搅拌30min，得到混合料液；

将所述混合料液置于50℃的烘箱中直至无气泡出现，然后立即倒入PET模具中，在50℃烘箱中干燥，得到隔热PVB胶片。

通过激光粒度分布仪测试本实施例所用ATO纳米粉和单分散ATO纳米粉的粒径分布，结果如图1所示，其中A为ATO纳米粉的粒径分布图，粒径为70～200nm，B为单分散ATO纳米粉的粒径分布图，其粒径范围为35～50nm。

实施例2

将0.3g ATO纳米粉、15mL去离子水和0.018mL高分子型分散剂Tech-6300混合，在高速分散机上慢慢搅拌均匀使用氢氧化钠溶液调节pH值至8，然后进行球磨，所述球磨用研磨球为粒径为0.5mm的氧化锆珠，球料比为2.8:1，然后在转速为300r/min条件下球磨12h，然后依次经过滤和干燥，得到0.3g单分散ATO纳米粉(35～50nm)；

将0.3g单分散ATO纳米粉分散于35mL无水乙醇中，再加入9.58g PVB、0.1mL 2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、0.02mL四(β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯，混合得到ATO/PVB复合材料；

实施例3

将0.5g ATO纳米粉、25mL去离子水和0.03mL高分子型分散剂Tech-6300混合，在高速分散机上慢慢搅拌均匀使用氢氧化钠溶液调节pH值至8，然后进行球磨，所述球磨用研磨球为粒径为0.5mm的氧化锆珠，球料比为2.8:1，然后在转速为200r/min条件下球磨12h，然后依次经过滤和干燥，得到0.5g单分散ATO纳米粉(35～50nm)；

将0.5g单分散ATO纳米粉分散于35mL无水乙醇中，再加入9.38g PVB、0.1mL 2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、0.02mL四(β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯，混合得到ATO/PVB复合材料；

实施例4

将0.7g ATO纳米粉、35mL去离子水和0.042mL高分子型分散剂Tech-6300混合，在高速分散机上慢慢搅拌均匀使用氢氧化钠溶液调节pH值至8，然后进行球磨，所述球磨用研磨球为粒径为0.5mm的氧化锆珠，球料比为2.8:1，然后在转速为280r/min条件下球磨12h，然后依次经过滤和干燥，得到0.7g单分散ATO纳米粉(35～50nm)；

将0.7g单分散ATO纳米粉分散于35mL无水乙醇中，再加入9.18g PVB、0.1mL 2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、0.02mL四(β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯，混合得到ATO/PVB复合材料；

实施例5

将0.9g ATO纳米粉、45mL去离子水和0.054mL高分子型分散剂Tech-6300混合，在高速分散机上慢慢搅拌均匀使用氢氧化钠溶液调节pH值至8，然后进行球磨，所述球磨用研磨球为粒径为0.5mm的氧化锆珠，球料比为2.8:1，然后在转速为200r/min条件下球磨12h，然后依次经过滤和干燥，得到0.9g单分散ATO纳米粉(35～50nm)；

将0.9g单分散ATO纳米粉分散于35mL无水乙醇中，再加入8.98g PVB、0.1mL 2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、0.02mL四(β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯，混合得到ATO/PVB复合材料；

对比例1

将10g的PVB溶解于86.5mL的无水乙醇中，加入3.5mL的三甘醇二异辛酸酯，升温至75℃，以200r/min的转速搅拌30min后，将所得混合料液置于50℃烘箱中直至无气泡出现，然后立即倒入PET模具中，在50℃烘箱中干燥，得到隔热PVB胶片。

对比例2

将0.1g的ATO纳米粉、9.78g的PVB和1mL 2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷与0.2mL四(β-(3,5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯混合，得到ATO/PVB复合材料；

将10g的ATO/PVB材料溶解于86.5mL无水乙醇中，加入3.5mL的三甘醇二异辛酸酯，升温至75℃，以200r/min的转速搅拌30min后，将所得混合料液置于50℃烘箱中直至无气泡出现，然后立即倒入PET模具中，在50℃烘箱中干燥，得到隔热PVB胶片。

本对比例所得隔热PVB胶片有许多明显肉眼可见的颗粒，不能作为夹层玻璃的原材料使用。

通过紫外-可见-近红外分光光度计检测实施例1～5和对比例1所得隔热PVB胶片的波长范围为200～2500nm的光线透过率，其中波长在200～380nm之间的为紫外光，波长在380～780nm之间的为可见光，波长在780～2500nm之间的为红外光，通过计算该波长范围内的光线透过面积得出该种光线透过率。结果如图2所示，其中紫外光线的透过率范围为0～37％，可见光的透过率范围为54～94％，红外光线的透过率范围为15～71％，图中曲线a为对比例1，曲线b为实施例1，曲线c为实施例2，曲线d为实施例3，曲线e为实施例4，曲线f为对实施例5。实施例1～5所得隔热PVB胶片的紫外光线透过率为0％，可见光透过率为54～82％，红外光透过率为15～27％，其中实施例4与实施例5可见光透过率不足70％，不符合使用标准；对比例1所得隔热PVB胶片的紫外光线透过率为37％，可见光透过率为94％，红外光透过率为71％。实施例1～5的紫外光线和红外光线的透过率远低于对比例1，本发明的隔热PVB胶片可以吸收约100％的紫外光线、并透过70％以上的可见光、并阻隔70％以上的红外光线，具有较好的隔热效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种隔热PVB胶片，由如下质量份的原料制备得到：

所述单分散ATO纳米粉的制备方法包括如下步骤：

将ATO纳米粉、分散剂和水混合后，调节pH值至8～9，得到ATO分散液；将所述ATO分散液依次经球磨和干燥，得到单分散ATO纳米粉；所述分散剂为高分子型分散剂Tech-6300；

所述交联剂为交联剂双25或交联剂DTBP。

2.根据权利要求1所述的隔热PVB胶片，其特征在于，所述ATO纳米粉和分散剂的质量比为1:0.06～0.07。

3.根据权利要求1或2所述的隔热PVB胶片，其特征在于，所述单分散ATO纳米粉的粒径为35～50nm。

4.根据权利要求1或2所述的隔热PVB胶片，其特征在于，所述球磨所用研磨球的粒径≤0.5mm；所述球磨的球料比为2.5～3:1；所述球磨的时间为12～14h；所述球磨的转速为180～300r/min。

5.根据权利要求1所述的隔热PVB胶片，其特征在于，所述抗氧剂为四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇脂或β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸异辛醇脂。

6.根据权利要求1所述的隔热PVB胶片，其特征在于，所述增塑剂为三甘醇二异辛酸酯、四甘醇二异辛酸酯或三甘醇二正庚酸酯。

7.一种权利要求1～6任一项所述的隔热PVB胶片的制备方法，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述恒温搅拌的转速为200～300r/min。