本發明屬于高分子技術領域，具體涉及一種熱相變聚酯薄膜及其制備方法。
背景技術：
在傳統的窗膜領域，為達到節能的目的、實現隔熱的效果，一般采用涂布納米隔熱層的方式來實現，專利CN102372257A、專利CN102344252B等均可達到紅外線阻隔率80%左右。專利CN104385713A公開了一種利用涂布方式實現的溫控窗膜，通過在薄膜的兩個側面上涂布摻雜VO2膜，并利用摻雜VO2膜在高溫時由于呈金屬相而反射紅外線，在低溫態由于呈半導體相而透過紅外線的性質，以及通過摻雜技術使所形成摻雜VO2膜的相變溫度降至室溫，從而實現了根據室內溫度自動調節紅外線透過率的目的。但是利用精密涂布的方式達到窗膜所需要的效果需要極高的控制精度，功能層分布均勻性差，并且工藝極為復雜，成品率低。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種熱相變聚酯薄膜以及該種薄膜的制備方法，應用于窗膜基膜，可實現溫度均勻控制的效果，降低成本，提高成品率。
為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：
一種熱相變聚酯薄膜，包括上表層、芯層和下表層三層結構，其中上、下表層由納米無機物改性的結晶型聚酯、結晶聚酯均聚物組成，芯層由結晶聚酯均聚物、摻雜VO2改性的結晶共聚酯組成，所述上、下表層共擠復合于所述芯層的上、下表面。
其中，所述納米無機物改性的結晶型聚酯是由納米無機物、對苯二甲酸、乙二醇聚合得到的聚酯均聚物，其中，無機物：對苯二甲酸：乙二醇 = 0.1~2.5wt%：60~70wt%：30~40wt%，縮聚過程中采用20-50ppm的真空度，反應溫度為270-285℃, 反應時間為2-4h。所述納米無機物為二氧化硅(SiO2)類成核劑，其粒徑范圍為10~4000nm。
作為一種優選，所述納米無機物的粒徑為50～600nm。
作為一種優選，所述納米無機物的濃度為0.2~0.4wt%。
所述結晶型聚酯均聚物是由對苯二甲酸、乙二醇聚合得到的聚酯均聚物，其中，對苯二甲酸：乙二醇=55~70wt%：30~45wt%，縮聚過程中采用20-50ppm的真空度，反應溫度為270-290℃, 反應時間為2-4h。
所述摻雜VO2改性的結晶共聚酯是由摻雜VO2、對苯二甲酸、間苯二甲酸、乙二醇共聚得到的聚酯共聚物，其中，摻雜VO2：對苯二甲酸：間苯二甲酸：乙二醇= 0.1~10%：50~65wt%：1~10wt%：30~38wt%，共聚過程中采用20-50ppm的真空度，反應溫度為270-285℃, 反應時間為2-4h。所述摻雜VO2中的摻雜元素為W、Mo、Al、Ti、Ce、N、F中的一種或多種。所述摻雜VO2的熱相變溫度為25~35℃。所述摻雜VO2的粒徑為10~500nm。
所述摻雜VO2的粒徑優選為40~100nm。
所述摻雜VO2的熱相變溫度優選為25~30℃。
所述納米無機物改性的結晶型聚酯的熔點為256~262℃，所述結晶型聚酯均聚物的熔點為258～262℃，所述摻雜VO2改性的結晶共聚酯的熔點為220～260℃。
作為一種優選，所述結晶型聚酯均聚物的熔點為260～262℃。
作為一種優選，所述摻雜VO2改性的共聚酯的熔點為235~245℃。
作為一種優選，所述納米無機物改性的結晶型聚酯的熔點是260~262℃。
所述納米無機物改性的結晶型聚酯的特性粘度為0.60~0.80dl/g，所述結晶聚酯均聚物的特性粘度為0.62~0.70dl/g，所述摻雜VO2改性的結晶共聚酯的特性粘度為0.60~0.82dl/g。
作為一種優選，所述納米無機物改性的結晶聚酯的特性粘度為0.64~0.70dl/g。
作為一種優選，所述結晶型聚酯均聚物的特性粘度為0.65~0.70dl/g。
作為一種優選，所述摻雜VO2改性的結晶共聚酯的特性粘度為0.60~0.68dl/g。
所述熱相變聚酯薄膜的密度為1.30～1.40g/m2，所述熱相變聚酯薄膜的厚度為10～60μm，所述芯層的厚度為8～50μm。
所述熱相變聚酯薄膜在25~30℃下紅外線透過率為60-75%，在30~80℃下的紅外透過率為5~20%。
一種熱相變聚酯薄膜的制備方法，包括以下步驟：
（1）將納米無機物改性的結晶聚酯以及結晶聚酯均聚物按10～90wt%：10～90wt%的配比混合作為薄膜上、下表層的原料，在130~175℃的硫化床中結晶干燥3～6h后進入單螺桿擠出機，在260～285℃的溫度下熔融擠出；
（2）將用結晶型聚酯均聚物、摻雜VO2改性的結晶共聚酯按20～80wt%：20～80wt%的配比混合，分別作為薄膜芯層的原料，經過3～6h、130~175℃的預結晶、干燥后進入單螺桿擠出機，在260～285℃的溫度下熔融擠出；
（3）將熔融后的芯層原料及熔融后的上、下表層原料，經三層復合模頭共擠成型，在10～40℃的溫度下急冷成鑄片；
（4）將步驟（3）中制作的鑄片在70～90℃的溫度下預熱后，再在80～90℃進行縱向拉伸得到基膜，拉伸倍數為3.00～4.00；
（5）將步驟（4）中制作的基膜在90～120℃的溫度下預熱后，再在100～130℃進行橫向拉伸得到最終薄膜，拉伸倍數為3.00～5.00。
本發明的有益效果是：
本發明的熱相變聚酯薄膜，其上、下表層的主要成分納米無機物改性的結晶聚酯，由于該聚合物含有一定含量的納米SiO2，這實現了窗膜等所需要的高透光率、高光澤度以及良好的表面適印性；由于該薄膜的芯層中包含了一定比例的摻雜VO2改性的結晶共聚酯，該結晶共聚酯含有的摻雜VO2具有特殊的熱相變特性，這實現了窗膜等所需要的隨溫度變化的抗紅外特性，具有重要的應用價值。
具體實施方式
下面結合具體的實施例來進一步闡述本發明。
無機物改性的結晶聚酯的制備方法：質量分數為0.3~1.5%的粒徑為1000~3000nm的二氧化硅、62~68wt%的對苯二甲酸、32~38wt%的乙二醇的混合物，在真空度為20ppm，反應溫度為275℃的條件下，縮聚反應3.5h。
摻雜VO2改性的結晶共聚酯的制備方法：60~64wt%的對苯二甲酸、2~8wt%的間苯二甲酸、30~36wt%的乙二醇、0.5~5wt%的粒徑為50~100nm的摻雜VO2的混合物，在真空度為20ppm，反應溫度為275~285℃的條件下，縮聚反應4h。
實施例 1
將熔點為260℃的結晶型聚酯均聚物，熔點為250℃的摻雜VO2改性的結晶共聚酯，按照40wt%：60wt%的比例混合作為芯層原料，在130~175℃的硫化床中結晶干燥3～6h后進入單螺桿擠出機，在275℃下熔融擠出，擠出的熔融狀態的混合物經預過濾器、計量泵、主過濾器，進入模頭。
將熔點為260℃的結晶型聚酯均聚物和熔點為258℃的無機物改性的結晶聚酯按照50wt%：50wt%的含量比混合，作為上、下表層原料；然后，在130~175℃的硫化床中結晶干燥3～6h后進入單螺桿擠出機，在275℃的溫度下對混合物進行熔融擠出。擠出的熔融狀態的混合物然后經預過濾器、計量泵、主過濾器，進入模頭。
將熔融后的芯層原料和上、下表層原料，經三層共擠復合模頭匯合后共擠成型，在急冷輥上經30℃急速冷卻成鑄片。
將冷卻得到的鑄片在80℃下預熱后，再在85℃進行縱向拉伸得到基膜，拉伸倍數為3.45。
將得到的基膜在100℃下預熱后，再在110℃進行橫向拉伸得到薄膜，拉伸倍數為4.10。
薄膜經冷卻、切割、靜電消除和收卷得到密度為1.39g/m2的多層共擠收縮薄膜，所述薄膜的厚度為23μm，所述芯層的厚度為20μm，上、下表層的厚度均為1.5μm。該熱相變聚酯薄膜在在25~30℃下紅外線透過率為65%，在30~80℃下的紅外透過率為8%。
實施例 2
將熔點為262℃的結晶型聚酯均聚物，熔點為240℃的摻雜VO2改性的結晶共聚酯，按照70wt%：30wt%的比例混合作為芯層原料，在130~175℃的硫化床中結晶干燥3～6h后進入單螺桿擠出機，在276℃下熔融擠出，擠出的熔融狀態的混合物經預過濾器、計量泵、主過濾器，進入模頭。
將熔點為262℃的結晶型聚酯均聚物和熔點為260℃的無機物改性的結晶聚酯按照40wt%：60wt%的含量比混合，作為上、下表層原料；然后，在130~175℃的硫化床中結晶干燥3～6h后進入單螺桿擠出機，在278℃的溫度下對混合物進行熔融擠出。擠出的熔融狀態的混合物經預過濾器、計量泵、主過濾器，進入模頭。
將熔融后的芯層原料和上、下表層原料，經三層共擠復合模頭匯合后共擠成型，在急冷輥上經25℃急速冷卻成鑄片。
將冷卻得到的鑄片在90℃下預熱后，再在91℃進行縱向拉伸得到基膜，拉伸倍數為3.10。
將得到的基膜在110℃下預熱后，再在120℃進行橫向拉伸得到薄膜，拉伸倍數為3.60。
薄膜經冷卻、切割、靜電消除和收卷得到密度為1.38g/m2的多層共擠收縮薄膜，所述薄膜的厚度為50μm，所述芯層的厚度為40μm，上、下表層的厚度均為5μm。該熱相變聚酯薄膜在在25~30℃下紅外線透過率為62%，在30~80℃下的紅外透過率為16%。
實施例 3
將熔點為258℃的結晶型聚酯均聚物，熔點為245℃的摻雜VO2改性的結晶共聚酯，按照50wt%：50wt%的比例混合作為芯層原料，在130~175℃的硫化床中結晶干燥3～6h后進入單螺桿擠出機，在272℃下熔融擠出，擠出的熔融狀態的混合物經預過濾器、計量泵、主過濾器，進入模頭。
將熔點為258℃的結晶型聚酯均聚物和熔點為261℃的無機物改性的結晶聚酯按照60wt%：40wt%的含量比混合，作為上、下表層原料；然后，在130~175℃的硫化床中結晶干燥3～6h后進入單螺桿擠出機，在265℃的溫度下對混合物進行熔融擠出。擠出的熔融狀態的混合物經預過濾器、計量泵、主過濾器，進入模頭。
將熔融后的芯層原料和上、下表層原料，經三層共擠復合模頭匯合后共擠成型，在急冷輥上經28℃急速冷卻成鑄片。
將冷卻得到的鑄片在79℃下預熱后，再在82℃進行縱向拉伸得到基膜，拉伸倍數為3.25。
將得到的基膜在105℃下預熱后，再在115℃進行橫向拉伸得到薄膜，拉伸倍數為3.80。
薄膜經冷卻、切割、靜電消除和收卷得到密度為1.39g/m2的多層共擠收縮薄膜，所述薄膜的厚度為36μm，所述芯層的厚度為30μm，上、下表層的厚度均為3μm。該熱相變聚酯薄膜在在25~30℃下紅外線透過率為68%，在30~80℃下的紅外透過率為13%。
上述雖然對本發明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。