阳光控制低辐射透明薄膜及其制备方法和用途技术

本发明专利技术属于有机高分子和纳米无机微粒复合薄膜领域，特别涉及阳光控制低辐射保温节能透明薄膜及其制备方法和用途。采用砂磨的方法将掺杂的金属氧化物纳米粒子均匀分散于分散介质中，与有机高分子和助剂充分混合，干燥后得到母粒；母粒通过普通的塑化、密炼或挤出吹塑、压延、拉伸、挤出浇塑的方法制备得到阳光控制低辐射保温节能薄膜。薄膜的组分包含７０～９９．９ｗｔ％的有机高分子、０．１～３０ｗｔ％的掺杂的金属氧化物纳米粒子和０～２９．９ｗｔ％的助剂。薄膜可应用于建筑玻璃、车辆、轮船视窗的贴膜，具有良好的可见光透过率和阻隔阳光红外的作用。该薄膜还具有抗静电性和抗电磁辐射性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有机高分子和纳米无机微粒复合薄膜，特别涉及阳光控制低辐射保温节能透明薄膜及其制备方法和用途。
技术介绍
投射到地球表面上太阳光能量的98％其波长在0.3～2.5μm的范围内，按其波长可分为三部分，即紫外光、可见光和红外光。紫外光(占其中3％)是不可见光，其波长小于380nm；可见光(占其中45％)其波长为380～780nm；红外光(占其中49％)也是不可见的，波长高于780nm。玻璃或视窗的保温节能效果通常由遮蔽系数(Sc)和传热系数(U)值来表征，并可由这两个参数作为玻璃节能性能的判定。Sc值低，表明透过的太阳辐射热少，隔热性好，U值低，表明其因温差传热而损失的热量少，保温性好。而由于建筑玻璃采光的需要，又需要玻璃有较好的可见光透过率。阳光控制低辐射玻璃是目前普遍采用的一种建筑和视窗节能材料，制备方法大都为磁控溅射、PVD、CVD镀膜方法以及热喷雾方法镀膜于玻璃等基材上。例如中国专利公告号CN2194908Y公开了一种在玻璃基底上通过磁控溅射工艺镀制的单层TiN膜的阳光控制膜玻璃。中国专利申请公开号1363530A公开了一种吸收式低辐射膜玻璃，用真空溅射方法在玻璃基板上先镀制了一层有一定吸收能力的金属或金属氮化物膜层，并以多层膜复合形成这种玻璃。上述这些方法需要将玻璃置于专门的设备中加工，而制备具有阳光控制低辐射的保温节能塑料薄膜、贴膜，应用于玻璃或塑料视窗，是增加玻璃和视窗保温节能性能的方便易行的方法，并对已安装的玻璃仍可适用。例如美国专利4973511公开了一种多层膜层压复合的阳光控制/安全膜材料，其中的阳光控制层是通过金属沉积的方法制备的，比如用真空沉积法在基材上形成一层镀膜。美国专利6166852公开了一种至少由两种聚合物薄膜复合而成的阳光控制膜，其中一种聚合物膜含有紫外吸收剂，另一种聚合物膜含有光学增亮剂(optical brightner)，复合膜可吸收300～410nm波段的光，但并未提及阳光红外或远红外的性能。美国专利6514589B1公开了一种多层膜组成的阳光控制膜，其中包括全息刻蚀层-金属沉积层-表面保护防雾层-染色层-压敏粘结层。金属层的沉积采用真空沉积的方法。溅射和CVD、PVD镀膜、真空沉积的方法需要在专门的设备和真空的条件下或一定的惰性气体氛围中进行，其设备价格昂贵，一次性投入大，成本高，对于基材和基材的形状、尺寸都有一定的限制。其中含有银层的镀膜薄膜，在镀膜后24小时之内必须进行真空封装，否则银层会被破坏而失去保温性能。若要在有机基材上制备镀膜还需采用低于200℃的条件，并常常又有附着力差的问题。热喷雾的方法虽然较溅射或真空镀膜的方法成本有所下降，但需要玻璃温度在摄氏400度以上的高温下才能实现，不适用于有机基材。美国专利6107360公开了一种需紫外光固化的含阳光吸收剂的树酯复合遮阳涂层。以溶液涂敷的方法制备阳光控制低辐射涂层是一个相对成本低的方法，但其溶液的分散介质为毒性较大的有机溶剂，限制了这种方法的应用。
技术实现思路
本专利技术的一目的是提供具有良好的可见光透明性、可遮蔽红外、紫外光线的阳光控制低辐射保温节能透明薄膜。本专利技术的另一目是提供一种制备阳光控制低辐射保温节能薄膜的方法。本专利技术的还一目的是提供阳光控制低辐射保温节能薄膜的用途。本专利技术的阳光控制低辐射保温节能薄膜是先通过砂磨处理得到掺杂的金属氧化物纳米粒子的分散液，再与有机高分子和助剂充分混合，干燥得到母粒；母粒通过普通的挤出吹塑、压延、拉伸或挤出浇塑制备得到阳光控制低辐射保温节能薄膜。本专利技术的阳光控制低辐射保温节能透明薄膜的组分包含70～99.9wt％的有机高分子、0.1～30wt％的掺杂的金属氧化物纳米粒子和0～29.9wt％的助剂。本专利技术的薄膜厚度为5微米～1毫米，优选5微米～150微米。本专利技术的阳光控制低辐射保温节能透明薄膜的制备方法包括以下步骤(1).掺杂的金属氧化物纳米粒子的分散液的制备将掺杂的金属氧化物纳米粉体粗产品分散在分散介质中，(这里的掺杂的金属氧化物纳米粉体粗产物中的掺杂的金属氧化物纳米粒子为团聚状态，不能以纳米尺寸均匀分散于介质中，称之为粗产品。此粗产品可从市场上购买或通过大家熟知的共沉淀法、水热法、胶体法、喷雾热解法、包裹沉淀法、醇—水盐溶液加热法制备得到。见文献《无机精细化工工艺学》化学工业出版社，2002年)并加入分散剂组成反应体系，体系中掺杂的金属氧化物粉体粗产品为5～40wt％，分散介质为59.5～94.5wt％，分散剂为0.5～5wt％。在砂磨介质(比如氧化锆微珠)的存在下，通过砂磨的方法，得到平均粒径小于等于200nm(优选粒径为50nm或以下)均匀分散在分散介质中的掺杂的金属氧化物体系，即掺杂的金属氧化物纳米粒子的分散液。(2).在步骤(1)制备出的掺杂的金属氧化物纳米粒子的分散液中加入有机高分子和助剂，充分搅拌、混合后，减压干燥得到母粒；所述的母粒中含有70～99.9wt％的有机高分子、0.1～30wt％的掺杂的金属氧化物纳米粒子和0～29.9wt％的助剂。(3).将步骤(2)得到的母粒通过本领域人员熟知的普通的挤出吹塑、压延、拉伸或挤出浇塑的方法及工艺条件，制备出阳光控制低辐射保温节能薄膜。该掺杂的金属氧化物纳米粒子经过砂磨处理后，与所述的有机高分子材料具有良好的相容性，上述母粒经过塑化或密炼，其掺杂的金属氧化物可均匀分散在高分子材料中。所含纳米粒子的粒径、种类和薄膜厚度及组合可调节所制备薄膜的光学性能。所述的掺杂的金属氧化物纳米粒子具有对红外光吸收和反射的作用，所述的金属氧化物为氧化铟、氧化锡、氧化锌、氧化镉、氧化钛、氧化钒或类似的掺杂后具有吸收和反射红外线的金属氧化物中的一种或一种以上的混合物。所述的氧化铟中掺杂的金属选自锡、镓、锑、钛、钨、铜、铁、锆中的一种或一种以上的混合物等。掺杂金属与氧化铟中铟的摩尔比为0.1～20∶100。所述的氧化锡中掺杂的金属选自锑、氟、磷、钛、钴、锌、钨、锰、铈、碲、铁、金、银、铂中的一种或一种以上的混合物等。掺杂金属与氧化锡中锡的摩尔比为0.1～20∶100。所述的氧化锌中掺杂的金属选自铝、锑、铋、锡、钛、铟、铜、铁、镉、钨、锂、锰、镁、镓、铈、银中的一种或一种以上的混合物等。掺杂金属与氧化锌中锌的摩尔比为0.1～20∶100。所述的氧化镉中掺杂的金属选自锡、镧、铋、氟、钨、铜中的一种或一种以上的混合物等。掺杂金属与氧化镉中镉的摩尔比为0.1～20∶100。所述的氧化钛中掺杂的金属选自铌、锡、锌、镧中的一种或一种以上的混合物等。掺杂金属与氧化钛中钛的摩尔比为0.1～20∶100。所述的掺杂氧化钒中的金属选自锡、钛、氟、钨、铜中的一种或一种以上的混合物等。掺杂金属与氧化钒中钒的摩尔比为0.1～20∶100。所述的助剂选自增塑剂、偶联剂、稳定剂中的一种或一种以上的混合物。所述的增塑剂选自邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二仲辛酯、邻苯二甲酸二壬酯、邻苯二甲酸二异辛酯、丁二酸二异癸酯、己二酸二辛酯、磷酸三辛酯、硬脂酸正丁酯、聚己二酸丙二醇酯、环氧硬脂酸辛酯、环氧大豆油中的一种或一种以上的混合物。所述的偶联剂选自钛酸乙酯、钛酸丁酯、钛酸异丙酯、四乙氧基锡、辛酸锡酯、正硅烷乙酯、甲基三乙酰氧基硅烷、甲基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阳光控制低辐射透明薄膜，其特征是：所述的阳光控制低辐射透明薄膜的组分包含７０～９９．９ｗｔ％的有机高分子、０．１～３０ｗｔ％的掺杂的金属氧化物纳米粒子和０～２９．９ｗｔ％的助剂；所述的掺杂的金属氧化物纳米粒子的金属氧化物选自氧化 铟、氧化锡、氧化锌、氧化镉、氧化钛、氧化钒中的一种或一种以上的混合物；所述的氧化铟中掺杂的金属选自锡、镓、锑、钛、钨、铜、铁、锆中的一种或一种以上的混合物；掺杂金属与氧化铟中铟的摩尔比为０．１～２０∶１００；所述的氧化锡中掺 杂的金属选自锑、氟、磷、钛、钴、锌、钨、锰、铈、碲、铁、金、银、铂中的一种或一种以上的混合物；掺杂金属与氧化锡中锡的摩尔比为０．１～２０∶１００；所述的氧化锌中掺杂的金属选自铝、锑、铋、锡、钛、铟、铜、铁、镉、钨、锂、锰、镁、镓、铈 、银中的一种或一种以上的混合物；掺杂金属与氧化锌中锌的摩尔比为０．１～２０∶１００；所述的氧化镉中掺杂的金属选自锡、镧、铋、氟、钨、铜中的一种或一种以上的混合物；掺杂金属与氧化镉中镉的摩尔比为０．１～２０∶１００；所述的氧化 钛中掺杂的金属选自铌、锡、锌、镧中的一种或一种以上的混合物；掺杂金属与氧化钛中钛的摩尔比为０．１～２０∶１００；所述的掺杂氧化钒中的金属选自锡、钛、氟、钨、铜中的一种或一种以上的混合物；掺杂金属与氧化钒中钒的摩尔比为０．１～２０∶１ ００；所述的助剂选自增塑剂、偶联剂、稳定剂中的一种或一种以上的混合物。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹新宇，韩勇，江雷，
申请(专利权)人：长春迪高实业有限公司，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]