一種高隔熱護眼護膚型PVB膠片及其制備方法與流程

本發明屬于玻璃材料領域，具體涉及一種高隔熱護眼護膚型PVB膠片及其制備方法。

背景技術：

1938年美國通過了在汽車上使用聚乙烯醇縮丁醛(以下簡稱PVB)膜片的夾層玻璃的法律，至此打開了大量使用PVB膜片的大門。經過半個多世紀的發展，人們對PVB膜片提出了越來越多的要求。

節能與環保是當今世界經濟發展的永恒主題，在全球氣候變暖的背景下，以低能耗、低污染、低排放為基礎的“低碳經濟”成為全球熱點。隨著科學技術的發展，人們賦予PVB夾膠玻璃更多的功能，例如隔熱、變色、隔音、隱私、防盜等。

近年來，隨著我國房地產業的快速發展，玻璃幕墻被廣泛使用于大型建筑中，但隨之帶來的安全隱患也越來越多。同時，目前國內安全玻璃行業普遍使用PVB中間膜，隨著經濟的發展對安全玻璃提出了更高的節能要求。

太陽光輻射的波長主要是在200-2500nm，其中紫外線的波長為200-380nm之間，可見光的波長在380-780nm之間，紅外線的波長在780-2500nm之間(其中780nm-1500nm是近紅外線，1500nm-2500nm為中紅外線)。紫外線在總的太陽光比例中比較小，約為5％，但它是各種材料加速老化的主要原因。紅外線的能量占比比較高，約為50％，它是使室內溫度升高的主要因素。

為了獲得具有隔熱效果的PVB夾膠玻璃，一種方法是在夾膠玻璃上鍍上low-e隔熱層或中空隔熱層；一種方法是在夾膠玻璃上貼帶有隔熱效果的窗膜；一種方法是在PVB生產過程中摻雜有機紅外線吸收染料從而制備彩色膜；還有一種方法是在制作PVB膜的過程中加入少量的無機納米隔熱漿料來制備PVB納米隔熱膠膜。但是前三種方法改變了夾膠玻璃的結構、生產工藝，且透過率比較低，使用壽命比較短，只有最后一種方法效果更佳。因此，需要隔熱效果更好同時透明度也要高，但是目前的隔熱膜中，隔熱效果好的透明度和清晰度要差，透明度和清晰度高的隔熱效果又差。因此需要一種隔熱效果好，同時又能保持良好的透明度和清晰度的隔熱膜。

中國專利CN203530211U、CN103044828A、CN1555989A和CN102863917A公布了通過添加ATO或ITO納米紅外功能粒子改善PVB膜的隔熱效果，缺點是只能阻隔中紅外(1500～2500nm)和遠紅外線(＞2500nm)，對人體熱敏感的近紅外線(790～1500nm)阻隔效果很差。中國專利CN104262874A采用銫鎢青銅等無機納米材料，公開了一種動態阻隔紅外線并防紫外線的PVB薄膜的制備方法。中國專利CN104877582A公開了一種高性能PVB隔熱膠膜，其選用的是氧化鎢納米漿料，制備出了性能優于使用納米ATO、ITO、AZO等制備的PVB隔熱膠膜。中國專利CN104059548A提出一種紅外阻隔PVB膠片及其制備方法，選用GTO納米分散液作為近紅外線吸收劑，與PVB樹脂粉、增塑劑、抗氧劑及紫外線吸收劑混合均勻后投入到雙螺桿擠出機中得到紅外阻隔PVB膠片。中國專利CN202344958公開了一種XIR薄膜熱反射夾層節能膠片，雖然達到了降低能耗、節能的目的，但是其制備工藝復雜、復合加工工序繁雜費時，在加工過程中，容易產生氣泡，且隔熱膜容易產生收縮變形現象，而導致殘品率偏高，造成了大量的浪費，大大增加了生產成本。

技術實現要素：

為了解決現有技術中PVB膠片變色及紅外阻隔差的技術問題，本發明提出了一種高隔熱護眼護膚型PVB膠片的制備方法，采用納米DTO為功能粒子，經有機溶劑、分散劑、包覆劑以及增塑劑采用超聲波分散制成分散液后，經過雙螺桿擠出機擠出，然后流延成型制得。該方法制得的納米分散液能有效改善分層、納米粒子團聚以及與樹脂粉不兼容的問題，所述的高隔熱護眼護膚型PVB膠片具有優異的力學性能以及超強的紅外阻隔和反射能力，同時它的透光率也比較好，而且不會出現變色的問題，可以直接用于玻璃深加工行業中，生產護眼、護膚、安全的多功能安全玻璃。

本發明采用如下技術方案：一種高隔熱護眼護膚型PVB膠片，其配方由下列重量份的原料組成：

其中DTO納米分散液的組成如下：

作為優選的技術方案，所述高隔熱護眼護膚型PVB膠片的其配方由下列重量份的原料組成：

作為優選的技術方案，所述DTO納米分散液的組成如下：

作為優選的技術方案，所述增塑劑選自三甘醇酯、四甘醇酯、癸二酸酯或磷酸酯中的一種或幾種的混合物。更優選的所述增塑劑為三甘醇二異辛酸酯。

作為優選的技術方案，所述抗氧劑選自酚類與亞磷酸酯類的混合物，其中所述的酚類選自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2-亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的一種；所述的亞磷酸酯類選自三[2，4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯、雙十八烷基醇季戊二亞磷酸酯、雙(3，5-二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯中的一種。

作為優選的技術方案，所述的紫外光吸收劑為苯并三唑類紫外線吸收劑，選自2-(2ˊ-羥基-5ˊ-甲基)-苯并三唑、2-(2ˊ-羥基-3ˊ-叔丁基-5ˊ-甲基)-5-氯-苯并三唑、2-(2ˊ-羥基-3ˊ5ˊ-二叔丁基)-5-氯-苯并三唑、2-(2ˊ-羥基-3ˊ5ˊ-二叔戊基)-苯并三唑、2-(2ˊ-羥基-5ˊ-叔辛基)-苯并三唑中一種。

作為優選的技術方案，所述有機溶劑為甲醇、乙醇、異丙醇或三甘醇二異辛酸酯中的一種或多種。

作為優選的技術方案，所述的分散劑為BYK180、高分子聚合物聚硅氧烷溶液HX-4030、硅烷偶聯劑KH-570、硅烷偶聯劑6598中的一種或多種。

作為優選的技術方案，所述的DTO納米粉粒徑小于20nm。

作為優選的技術方案，所述的包覆劑為正辛基膦酸、甲基膦酸、11-羥基十一烷基膦酸、十八烷基膦酸、(1-膦酰基十一烷基)膦酸、(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8，-十三氟辛基膦酸、芐基膦酸、(11-丙-2-炔基氧基十一烷基)膦酸、五氟芐基膦酸、(11-丙烯酰氧基十一烷基)膦酸、五溴芐基膦酸中的一種或多種。

作為優選的技術方案，所述制備方法具體包括以下步驟：

(1)按照配比，將納米DTO粉和有機溶劑混合均勻后，進行粗磨，然后加入分散劑繼續研磨，充分研磨后加入包覆劑研磨5-10分鐘，制得納米DTO分散液；

(2)按照配比，混合攪拌步驟(1)制備的DTO納米分散液、PVB樹脂粉、增塑劑、抗氧劑及紫外線吸收劑，之后投入到雙螺桿擠出機，得到PVB膠片，經冷卻定型，卷取即為高隔熱護眼護膚型PVB膠片。

作為優選的技術方案，所述雙螺桿擠出機的長徑比36:1。

作為優選的技術方案，所述步驟(2)的工藝條件為：在溫度為160℃-190℃，螺桿轉速為60-100RPM的條件下熔融塑化，通過開口0.5mm-0.8mm的T型模具。

DTO是鎢青銅摻雜得到的化合物半導體，它是一種新型的納米新材料，從外觀、形態、特性、功能這些方面都要比ATO、ITO粉體優異，特別是在近紅外波長小于1500nm的區域比ATO、ITO粉體隔熱性能更好，ATO、ITO粉體在近紅外區隔熱性能僅達到70％，而DTO粉體的隔熱性能可達到96％以上，紅外阻隔的效果比ATO和ITO都好，且價格也比較低廉。最重要的是，一般的的鎢青銅分散液在做成PVB膜片之后，在紫外線的作用下會變色，如同ATO，這對玻璃行業的應用來說，非常不能接受，這也限制了隔熱PVB膜片在市場上的應用，因此，針對這個問題，申請人研究了變色機理，提出了這個能有效解決變色問題的方案，最終通過測試，得到了不變色、霧度低、耐候性好、隔熱效果明顯優于ATO和ITO的隔熱膜片。

本發明隔熱PVB膠片可以用在建筑幕墻及汽車領域，使室內或車內的溫度不至于升得很高，具有節能降溫和保護室內物品不被暴曬的功效。既節省貼膜成本又起到安全防盜作用、與此同時還能減少耗能節能減排。

與現有技術相比，本發明還具有以下有益效果：

(1)本發明的高隔熱護眼護膚型PVB膠片具有優異的力學性能以及超強的紅外阻隔和反射能力，同時它的透光率也比較好，而且不會出現變色的問題，可以直接用于玻璃深加工行業中，生產護眼、護膚、安全的多功能安全玻璃，同時，進行了生產流程的優化，這種PVB膠片安全節能等特性，具有很強的市場推廣和應用前景。

(2)本發明是將納米DTO均勻分散到有機溶劑體系中，保證了PVB膠片在各個位置阻隔紅外的一致性。

(3)本發明的DTO納米分散液能有效改善分層、納米粒子團聚以及與樹脂粉不兼容的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施方案或現有技術中的技術方案，下面將對實施方案或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施方案，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例1-4的紅外阻隔圖。

其中：1-對比實施例2、2-對比實施例1、3-實施例1、4-實施例2、5-實施例3、6-實施例4。

具體實施方式

下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

下述實施例中的使用的原料均可通過市售購買獲得。

實施例1

(1)制備納米DTO分散液

取7.8kg分散介質異丙醇、1kg納米DTO粉,混合在一起后，在球磨機上進行3-5個小時的粗磨，再加入1kg分散劑硅烷偶聯劑6598和0.2kg包覆劑(11-丙烯酰氧基十一烷基)膦酸,然后繼續在球磨機上研磨4-7天，制得納米DTO分散液。

(2)將100kgPVB樹脂粉，0.4kg抗氧劑混合物(由266.8g四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯與133.2g三[2，4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯組成)，0.1kg紫外線吸收劑混合物(由50g 2-(2ˊ-羥基-5ˊ-叔辛基)-苯并三唑和50g2-(2ˊ-羥基-5ˊ-甲基)-苯并三唑組成)，加入到拌粉機中，在1000RPM轉速下高速攪拌20分鐘。控制設備的溫度，使攪拌過程中料溫在40℃到50℃之間。最后在20RPM的轉速下加入增塑劑三甘醇二異辛酸酯36kg以及步驟(1)制備的納米DTO分散液0.4kg，低速攪拌5到10分鐘。然后將上述混合料以計量的方式投入到長徑比36：1的雙螺桿擠出機，加工溫度設定在160℃到190℃之間，在螺桿轉速80RPM的條件下熔融塑化，通過開口0.5mm-0.8mm的T型模具，形成厚度均勻的PVB膠片，經冷卻定型，卷取為成品。

實施例2

(1)制備納米DTO分散液

取8.2kg分散介質異丙醇、1.2kg納米DTO粉,混合在一起后，在球磨機上進行3-5個小時的粗磨，再加入0.4kg分散劑硅烷偶聯劑6598和0.2kg包覆劑(11-丙烯酰氧基十一烷基)膦酸,然后繼續在球磨機上研磨4-7天，制得納米DTO分散液。

(2)將100kgPVB樹脂粉，0.4kg抗氧劑混合物(由266.8g四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯與133.2g三[2，4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯組成)，0.1kg紫外線吸收劑混合物(由50g 2-(2ˊ-羥基-5ˊ-叔辛基)-苯并三唑和50g2-(2ˊ-羥基-5ˊ-甲基)-苯并三唑組成)，加入到拌粉機中，在1000RPM轉速下高速攪拌20分鐘。控制設備的溫度，使攪拌過程中料溫在40℃到50℃之間。最后在20RPM的轉速下加入增塑劑三甘醇二異辛酸酯36kg以及步驟(1)制備的納米DTO分散液0.4kg，低速攪拌5到10分鐘。然后將上述混合料以計量的方式投入到長徑比36：1的雙螺桿擠出機，加工溫度設定在160℃到190℃之間，在螺桿轉速80RPM的條件下熔融塑化，通過開口0.5mm-0.8mm的T型模具，形成厚度均勻的PVB膠片，經冷卻定型，卷取為成品。

實施例3

(1)制備納米DTO分散液

取7.6kg分散介質異丙醇、1.2kg納米DTO粉,混合在一起后，在球磨機上進行3-5個小時的粗磨，再加入1kg分散劑硅烷偶聯劑6598和0.2kg包覆劑(11-丙烯酰氧基十一烷基)膦酸,然后繼續在球磨機上研磨4-7天，制得納米DTO分散液。

(2)將100kgPVB樹脂粉，0.4kg抗氧劑混合物(由266.8g四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯與133.2g三[2，4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯組成)，0.1kg紫外線吸收劑混合物(由50g 2-(2ˊ-羥基-5ˊ-叔辛基)-苯并三唑和50g2-(2ˊ-羥基-5ˊ-甲基)-苯并三唑組成)，加入到拌粉機中，在1000RPM轉速下高速攪拌20分鐘。控制設備的溫度，使攪拌過程中料溫在40℃到50℃之間。最后在20RPM的轉速下加入增塑劑三甘醇二異辛酸酯36kg以及步驟(1)制備的納米DTO分散液0.5kg，低速攪拌5到10分鐘。然后將上述混合料以計量的方式投入到長徑比36：1的雙螺桿擠出機，加工溫度設定在160℃到190℃之間，在螺桿轉速80RPM的條件下熔融塑化，通過開口0.5mm-0.8mm的T型模具，形成厚度均勻的PVB膠片，經冷卻定型，卷取為成品。

實施例4

(1)制備納米DTO分散液

取8kg分散介質異丙醇、0.5kg納米DTO粉,混合在一起后，在球磨機上進行3-5個小時的粗磨，再加入1kg分散劑硅烷偶聯劑6598和0.5kg包覆劑(11-丙烯酰氧基十一烷基)膦酸,然后繼續在球磨機上研磨4-7天，制得納米DTO分散液。

(2)將100kgPVB樹脂粉，0.4kg抗氧劑混合物(由266.8g四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯與133.2g三[2，4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯組成)，0.1kg紫外線吸收劑混合物(由50g 2-(2ˊ-羥基-5ˊ-叔辛基)-苯并三唑和50g2-(2ˊ-羥基-5ˊ-甲基)-苯并三唑組成)，加入到拌粉機中，在1000RPM轉速下高速攪拌20分鐘。控制設備的溫度，使攪拌過程中料溫在40℃到50℃之間。最后在20RPM的轉速下加入增塑劑三甘醇二異辛酸酯36kg以及步驟(1)制備的納米DTO分散液1kg，低速攪拌5到10分鐘。然后將上述混合料以計量的方式投入到長徑比36：1的雙螺桿擠出機，加工溫度設定在160℃到190℃之間，在螺桿轉速80RPM的條件下熔融塑化，通過開口0.5mm-0.8mm的T型模具，形成厚度均勻的PVB膠片，經冷卻定型，卷取為成品。

對比實施例1

(1)制備納米DTO分散液

取8kg分散介質異丙醇、1kg納米DTO粉,混合在一起后，在球磨機上進行3-5個小時的粗磨，再加入0.8kg分散劑硅烷偶聯劑6598和0.2kg包覆劑(11-丙烯酰氧基十一烷基)膦酸,然后繼續在球磨機上研磨4-7天，制得納米DTO分散液。

(2)將100kgPVB樹脂粉，0.4kg抗氧劑混合物(由266.8g四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯與133.2g三[2，4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯組成)，0.1kg紫外線吸收劑混合物(由50g 2-(2ˊ-羥基-5ˊ-叔辛基)-苯并三唑和50g2-(2ˊ-羥基-5ˊ-甲基)-苯并三唑組成)，加入到拌粉機中，在1000RPM轉速下高速攪拌20分鐘。控制設備的溫度，使攪拌過程中料溫在40℃到50℃之間。最后在20RPM的轉速下加入增塑劑三甘醇二異辛酸酯36kg以及步驟(1)制備的納米DTO分散液0.3kg，低速攪拌5到10分鐘。然后將上述混合料以計量的方式投入到長徑比36：1的雙螺桿擠出機，加工溫度設定在160℃到190℃之間，在螺桿轉速80RPM的條件下熔融塑化，通過開口0.5mm-0.8mm的T型模具，形成厚度均勻的PVB膠片，經冷卻定型，卷取為成品。

對比實施例2

將100kgPVB樹脂粉，0.4kg抗氧劑混合物(由266.8g四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯與133.2g三[2，4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯組成)，0.1kg紫外線吸收劑混合物(由50g 2-(2ˊ-羥基-5ˊ-叔辛基)-苯并三唑和50g 2-(2ˊ-羥基-5ˊ-甲基)-苯并三唑組成)，加入到拌粉機中，在1000RPM轉速下高速攪拌20分鐘。控制設備的溫度，使攪拌過程中料溫在40℃到50℃之間。最后在20RPM的轉速下加入增塑劑三甘醇二異辛酸酯36kg，低速攪拌5到10分鐘。然后將上述混合料以計量的方式投入到長徑比36：1的雙螺桿擠出機，加工溫度設定在160℃到190℃之間，在螺桿轉速80RPM的條件下熔融塑化，通過開口0.5mm-0.8mm的T型模具，形成厚度均勻的PVB膠片，經冷卻定型，卷取為成品。

下表1是實施例1、2、3、4、對比實施例1、2生產的PVB膠片的數據對比：

表1 各個實施例生產的PVB膠片的性能比較

從表一中看出，DTO納米分散液的加入，使得拉伸強度增大，而且紅外阻隔效果有一個質的提升，從遮陽系數的變小能夠很直觀的看出來，但是，它的加入也會使霧度變大。但仍在可控的范圍內。

將實施例1、2、3、4、對比實施例1和2制成的PVB膠片合片制成夾層玻璃后用紫外-可見-近紅外分光光度計對樣品進行測量(型號是安捷倫公司，UV5000)，并與對比例普通PVB膜片制成的夾層玻璃進行對照比較，觀察對波長900～2500nm的紅外線阻斷情況結果，結果見圖1，其中橫坐標表示紅外線的波長，縱坐標為透過率，從圖1可以看出，加了納米DTO溶液的樣品對900～2500nm的紅外線有明顯的阻隔，阻隔率隨DTO濃度的增加而增大，實施例4的效果尤為顯著。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。