CN104262874B

CN104262874B - 动态阻隔红外线并防紫外线的pvb薄膜及其制备方法

Info

Publication number: CN104262874B
Application number: CN201410483547.1A
Authority: CN
Inventors: 宣英男; 张强
Original assignee: Individual
Current assignee: Polima New Materials Suzhou Co ltd
Priority date: 2014-09-20
Filing date: 2014-09-20
Publication date: 2016-07-20
Anticipated expiration: 2034-09-20
Also published as: CN104262874A

Abstract

本发明公开了一种动态阻隔红外线并防紫外线的PVB薄膜及其制备方法，该功能性PVB薄膜包含：铯钨青铜、氧化铟锑、氧化铟锡、二氧化钛、纳米碳球、碳化锆、PVB树脂粉、增塑剂、微量改良剂等成分。其制备方法是将铯钨青铜复合纳米粒子通过溶剂分散，加入增塑剂中搅拌均匀，加入PVB树脂粉和微量改良剂，充分混合，将混合物料进行流延成膜，获得隔热防紫外线PVB薄膜。该PVB薄膜具有紫外线阻隔率＞99.0%、可调节可见光的透过率，透过率为60～85%、红外线阻隔率达80～99%的优点，可直接用于加工生产隔热防红紫外的安全夹层玻璃，广泛应用于建筑幕墙、门窗、天顶及汽车风挡等，是一种新型的节能薄膜材料。

Description

动态阻隔红外线并防紫外线的PVB薄膜及其制备方法

技术领域

本发明属于聚乙烯醇缩丁醛（PVB）薄膜的功能改造制备技术领域，涉及一种动态阻隔红外线并防紫外线的PVB薄膜及其制备方法。

背景技术

PVB薄膜具有很好的透光性、抗冲击性能强，是用于制作安全玻璃的主要夹层材料，应用于建筑幕墙、门窗、天顶及汽车风挡、高铁窗等。但是，PVB本身的透光性强，隔热效果不理想，容易造成室内的温度高。为了提高玻璃门窗的隔热效果，一般是用帘布遮挡阳光，或者在玻璃上额外贴上隔热防爆膜。这样会增加额外开支和劳动力，而且在一定程度上影响光线的通透性和美观。专利CN203530211U、CN103044828A、CN1555989A和CN102863917A公布了通过添加ATO或ITO纳米红外功能粒子改善PVB膜的隔热效果，缺点是只能阻隔中红外（1500～2500nm）和远红外线（＞2500nm），对人体热敏感的近红外线（790～1500nm）阻隔效果很差。此外，上述方法不能对紫外线产生阻隔作用。

中国专利CN103642163A公开了一种光致变色性PVB薄膜及其制备方法与应用，该光致变色性PVB薄膜包含三氧化钨、氧化锌、PVB树脂粉、增塑剂、微量改良剂等成分，是通过对光线强度的感知进行调节，具有很好的隔热效果，是一种可调节光线的新型薄膜材料，但是，该新型材料应用于窗户仅仅具有吸收近红外的隔热功能，没有防全波段红外线和紫外线的功能，功能单一，无法满足当前使用的需求。因此，在具有可见光透过率高的基础上，制备具有红外全波段阻隔作用，又同时具有阻隔紫外线功能的PVB功能膜成为一个重要的亟待解决的课题。

发明内容

为克服上述现有技术PVB功能膜功能单一，阻隔效果差的的缺点，本发明的目的之一是提供一种动态阻隔红外线并防紫外线的PVB薄膜。本发明的功能PVB薄膜在保持高透光率的基础上具有动态阻隔红外线全波段的隔热性能，红外线阻隔率达80～99%，可调节可见光的透过率，透过率为60～85%、高效的紫外线阻隔效果，阻隔率＞99.0%、具有优异的隔热效果，可直接用于加工生产隔热防紫外的安全夹层玻璃，广泛应用于建筑幕墙、门窗、天顶及汽车风挡、高铁窗等，是一种新型的节能薄膜材料。

本发明的一种动态阻隔红外线并防紫外线的PVB薄膜，包含以下的成分:

铯钨青铜0.05～0.6重量份，氧化锡锑0～5.0重量份，氧化铟锡0～2.0重量份，

二氧化钛0-0.02重量份，纳米碳球0～0.02重量份，碳化锆0～0.05重量份，

PVB树脂粉60～72重量份，增塑剂27～33重量份，微量改良剂0.1～0.6重量份；优选的为铯钨青铜0.05～0.4重量份，氧化铟锑0.05～3.0重量份，氧化铟锡0.05～2.0重量份，二氧化钛0.01-0.02重量份，纳米碳球0.01～0.02重量份，碳化锆0.02～0.05重量份，PVB树脂粉60～72重量份，增塑剂27～33重量份，微量改良剂0.1～0.6重量份。

所述的铯钨青铜的分子式为CsxWO₃,其中x=0.1～0.5，分子式中掺杂Li、Be、B、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Sc、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Se、Rb、Sr、Y、Zr、Nb金属中的一种以上，含量为钨金属0.001%～0.1%。；所述的无机功能粒子的粒径为20～500nm，优选20～100nm；所述的增塑剂为增塑剂3G8或3G0中的一种或两种；该增塑剂可以使上述纳米功能粒子均匀的分散于PVB薄膜中，使纳米功能粒子在较少的添加量时具有优异的隔热防紫外线功能。

本发明的铯钨青铜纳米粒子呈蓝色，具有强烈的短波近红外吸收性能，并可随着光照强度的变化而改变红外屏蔽性能。通过金属掺杂，可以进一步提高红外屏蔽性能。以较低的浓度施用于PVB膜中不会影响PVB膜的透明度，含有该铯钨青铜的窗户也能保持良好的透明度。

氧化锡锑（ATO）纳米粒子是一种透明导电、抗静电、隔热等功能材料，对可见光（380nm-780nm）的吸收率极弱，而且由对可见光难以散射的小粒子组成，所以透明性高，能有效地阻隔中红外辐射，阻隔红外效果达80%以上。紫外阻隔性能不佳，紫外阻隔效果只有65%左右。

氧化铟锡（ITO）纳米粒子具有很高的可见光透过率和中红外线反射率。

纳米碳球的直径为2～200nm，比表面积是常规碳粉的3～4倍,对全波段红外光的吸收率是常规碳的几倍，而且具有良好的隔热效果，是一种新型高效的红外阻隔材料之一。

纳米TiO₂是集吸收紫外线，反射紫外线、散射紫外线功能于一体的新型材料，与同样剂量的有机紫外线防护剂相比，纳米二氧化钛在紫外区的吸收峰更高，而且还是广谱屏蔽剂材料，对不同波长区均表现出优异的吸收性能，而且能透过可见光。利用纳米TiO₂的透明性和紫外线吸收能力可以替代有机紫外线吸收剂，可以提高PVB薄膜的耐老化能力。

纳米碳化锆粒子具有反射红外辐射的功能，同时不影响可见光透过率。

所述的微量改良剂为抗氧化剂、光稳定剂及着色剂中的至少一种。抗氧化剂通常选择四季戊四醇酯、丙酸十八醇酯、二叔丁基对甲酚、磷酯类，光稳定剂通常选择苯酮类、苯并***类、三嗪类、受阻胺类，着色剂通常选择酞青、无机氧化物、金属染料。

本发明的目的之二是提供上述的动态阻隔红外线并防紫外线的PVB薄膜的制备方法，包括以下步骤:

（1）按重量份将铯钨青铜复合纳米粒子通过溶剂分散，得到浓度为10%～50%的铯钨青铜溶液；

（2）将步骤（1）得到的铯钨青铜溶液加入增塑剂中搅拌均匀，得铯钨青铜混合液；

（3）按重量份将步骤（2）得到的铯钨青铜混合液加入到PVB树脂粉中，加入微量改良剂，充分混合15～30min，得混合物料；

（4）将步骤（3）得到的混合物料进行流延成膜，获得隔热防紫外线PVB薄膜。

所述的溶剂选自丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇丁醚、异丙醇、丙酮、丁酮、乙酸丁酯、环己酮中的一种或两种的组合物。配置的铯钨青铜复合纳米粒子的浓度为10%～50%，所述的制备方法获得的可动态阻隔红外吸收紫外的PVB薄膜的厚度为0.38mm～1.52mm，用该制备方法制得的PVB薄膜可用于制备夹层玻璃，应用在高层建筑门窗或汽车风挡上。

本发明采用的纳米级铯钨青铜复合粒子充分发挥各自的功能，通过对红外辐射和紫外线的吸收或反射，达到在较小添加量下的前提下具有最佳的隔热性能和光学性能。将纳米级铯钨青铜复合粒子与PVB树脂粉进行混合，把混合好的PVB树脂粉加入其他助剂后在螺杆挤出机中熔融挤出成膜。该膜具有阻隔紫外线和动态阻隔红外线的功能，可见光透过率按需要进行调整，用该膜做成的夹层玻璃可以用于建筑玻璃窗等,具有隔热防紫外的作用,起到节能环保的效果。

本发明相对于现有技术具有如下的优点和效果:

1.本发明的动态阻隔红外线并防紫外线的PVB薄膜的PVB薄膜的原料铯钨青铜具有性能稳定，高效的性质，同时应用与其他纳米粒子复合使用，可以进一步增加铯钨青铜的阻隔红外线和紫外线的效果；

2.本发明的动态阻隔红外线并防紫外线的PVB薄膜具有很好的隔热效果，使用本发明的PVB薄膜制备获得的夹层玻璃，既有隔热效果好的功能，同时不影响光线的通透性和玻璃的美观，是具有广阔市场的玻璃材料。

具体实施方式

以下内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。下述实施例所使用的“份”是指重量份。

一、表1是一种厚度为0.38mm的动态阻隔红外线并防紫外线的PVB薄膜的实施例1-3与对比例1的PVB薄膜的成分配比及其制备方法：

（1）按重量份将铯钨青铜复合纳米粒子通过溶剂分散，得到铯钨青铜溶液；

把对比例和实施例1～3制得的膜片剪取40cmX40cm的面积，把该膜片层压成夹层玻璃，每片玻璃的厚度为2.5mm，放置于30cmX30cmX40cm的隔热箱的敞口上，该隔热箱的结构是4个侧面为泡沫塑料层，底部中空，空气可流动。在箱子中放置温度计测量箱里的温度，把制作好的五个箱子放置于150W的红外灯下照射40分钟，测试箱内空气温度。上述按照实施例1～3和对比例配比制作的夹胶玻璃的光学性能和隔热性能的测试结果见表1。

表1.实施例1～3和对比例配比制作的夹胶玻璃的光学性能和隔热性能

由上述表1.数据可知，实施例3为最佳实施例。

二、表2是一种厚度为0.76mm的动态阻隔红外线并防紫外线的PVB薄膜的实施例4-6与对比例2的PVB薄膜的成分配比及其制备方法：

表2.实施例和对比例的配比表

制备方法同实施例1。

把对比例和实施例4～6制得的膜片剪取40cmX40cm的面积，把该膜片层压成夹层玻璃，每片玻璃的厚度为2.5mm，放置于30cmX30cmX40cm的隔热箱的敞口上，该隔热箱的结构是4个侧面为泡沫塑料层，底部中空，空气可流动。在箱子中放置温度计测量箱里的温度，把制作好的五个箱子放置于150W的红外灯下照射40分钟，测试箱内空气温度。上述按照实施例4～6和对比例配比制作的夹胶玻璃的光学性能和隔热性能的测试结果见表2。

表2.实施例4～6和对比例配比制作的夹胶玻璃的光学性能和隔热性能

由上表2.数据可知，实施例6为最佳实施例。

三、表3是一种厚度为1.52mm的动态阻隔红外线并防紫外线的PVB薄膜的实施例7-9与对比例3的PVB薄膜的成分配比及其制备方法：

表3.实施例和对比例的配比表

制备方法同实施例1。

把对比例和实施例7～9制得的膜片剪取40cmX40cm的面积，把该膜片层压成夹层玻璃，每片玻璃的厚度为2.5mm，放置于30cmX30cmX40cm的隔热箱的敞口上，该隔热箱的结构是4个侧面为泡沫塑料层，底部中空，空气可流动。在箱子中放置温度计测量箱里的温度，把制作好的五个箱子放置于150W的红外灯下照射40分钟，测试箱内空气温度。上述按照实施例7～9和对比例配比制作的夹胶玻璃的光学性能和隔热性能的测试结果见表3。

表3.实施例7～9和对比例配比制作的夹胶玻璃的光学性能和隔热性能

由上述表3.数据可知，实施例7为最佳实施例。

从上述实施例1-9与对比例1-3的数据中，可以分析得出，对比例没有加入紫外-红外吸收材料，透光率最高，箱内空气温度最高，隔热效果不良。实施例1～4随着铯钨青铜纳米复合粒子的添加，对红外和紫外的阻隔性显著增加，且红外阻隔性能随着太阳光辐照强度的变化而变化，起到动态阻隔的效果。透光率略有下降，但是不影响光的通透性,并可根据需要灵活进行调整。同时，箱子里温度下降明显，可以分析得出铯钨青铜纳米复合粒子对紫外线（200～390nm）和红外线（780～2500nm）的光有强烈的吸收和反射作用，可见光吸收少，使得夹层玻璃光的通透性好，但是隔热效果明显增强，是一种新型的PVB薄膜材料。

通过本发明制作的薄膜可直接用于加工生产隔热及防紫外的安全夹层玻璃，应用于建筑幕墙、门窗、天顶及汽车风挡、高铁窗等。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种动态阻隔红外线并防紫外线的PVB薄膜，其特征在于，包含以下的成分：

铯钨青铜0.05～0.6重量份

氧化锡锑0～5.0重量份

氧化铟锡0～2.0重量份

二氧化钛0-0.02重量份

纳米碳球0～0.02重量份

碳化锆0～0.05重量份

PVB树脂粉60～72重量份

增塑剂27～33重量份

改良剂0.1～0.6重量份；所述的铯钨青铜的分子式中掺杂Li、Be、B、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Sc、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、Se、Rb、Sr、Y、Zr、Nb金属中的一种以上，含量为钨金属的0.001～0.1％。

2.根据权利要求1所述的动态阻隔红外线并防紫外线的PVB薄膜，其特征在于，包含以下的成分：

铯钨青铜0.05～0.4重量份

氧化锡锑0.05～3.0重量份

氧化铟锡0.05～2.0重量份

二氧化钛0.01-0.02重量份

纳米碳球0.01～0.02重量份

碳化锆0.02～0.05重量份

PVB树脂粉60～72重量份

增塑剂27～33重量份

改良剂0.1～0.6重量份。

3.根据权利要求1所述的动态阻隔红外线并防紫外线的PVB薄膜，其特征在于，所述的铯钨青铜的分子式为CsxWO₃，其中x＝0.1～0.5。

4.根据权利要求1所述的动态阻隔红外线并防紫外线的PVB薄膜，其特征在于，所述氧化锡锑、氧化铟锡、二氧化钛、纳米碳球、碳化锆的无机功能粒子的粒径为20～100nm。

5.根据权利要求1所述的动态阻隔红外线并防紫外线的PVB薄膜，其特征在于，所述的增塑剂为3G8。

6.根据权利要求1-5任一项所述的动态阻隔红外线并防紫外线的PVB薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按重量份将铯钨青铜复合纳米粒子通过溶剂分散，得到浓度为10％～50％的铯钨青铜混合液；

(2)将步骤(1)得到的铯钨青铜溶液加入增塑剂中搅拌均匀，得铯钨青铜混合液；

(3)按重量份将步骤(2)得到的铯钨青铜混合液加入到PVB树脂粉中，加入改良剂，充分混合15～30min，得混合物料；

(4)将步骤(3)得到的混合物料进行流延成膜，获得动态阻隔红外线并防紫外线的PVB薄膜。

7.根据权利要求6所述的动态阻隔红外线并防紫外线的PVB薄膜的制备方法，其特征在于，所述的溶剂选自丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇丁醚、异丙醇、丙酮、丁酮、乙酸丁酯、环己酮中的一种或两种。

8.根据权利要求6所述的动态阻隔红外线并防紫外线的PVB薄膜的制备方法，其特征在于，制备方法获得的PVB薄膜的厚度为0.38mm～1.52mm。

9.根据权利要求1-5任一项所述的动态阻隔红外线并防紫外线的PVB薄膜在高层建筑门窗和汽车风挡上的应用。