专利名称：一种用于制备红外线阻隔聚酯薄膜的复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制备红外线阻隔聚酯薄膜的复合材料及其制备方法。
背景技术：
随着纳米材料在玻璃领域的广泛运用。汽车和建筑隔热薄膜产品不断涌现。而聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(即PET薄膜)作为隔热薄膜的主要承载材料，被广泛运用在隔热薄膜领域。但查阅大量相关技术资料，使用的方法往往是通过在透明的聚酯薄膜基层材料上进行涂布的方式来实现，或直接把纳米陶瓷氧化物的分散液与聚对苯二甲酸乙二醇酯的热熔物进行机械混合。 涂布工艺虽是一种较为简单的技术实现方式。但在使用过程中也凸显了以下几点不足第一，耐候性能难以满足实际需求；第二，后期运用工艺较为复杂；第三，通过涂布的方式不容易获得平整度较高的产品；第四，由于工艺复杂导致的损耗直接提高了产品的成本；直接把纳米陶瓷分散液与聚酯的热熔物进行混合又存在大量的不均匀现象。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种复合材料，由该材料制得的红外线阻隔聚酯薄膜在太阳光谱的红外波谱较宽的范围，可达良好的红外阻隔效果，在1400nm至2500nm的红外波段更可实现十分高效的红外阻隔效果。本发明的另一目的旨在提供上述复合材料的制备方法。本发明的复合材料包括以下重量份原料制成
对苯二甲酸二甲酯25~35份 纳米陶瓷粉体1~2份
表面处理剂0.02-0.2 份
树脂0.5~2份
催化剂0.001-0.02 份
乙二醇40~60 份所述的表面处理剂为3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、四异丙基二( 二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯中的一种或几种；所述的树脂为含有羟基丙烯酸树脂、聚酯树脂和乙烯基树脂中的一种或其混合物；所述的催化剂选自锑、锡、锑氧化物、锡氧化物中的一种或几种。所述的纳米陶瓷粉体为AZO纳米掺铝氧化锌粉体、ITO纳米掺锡氧化铟粉体、纳米氮化钛粉体和纳米六硼化镧中的一种或其混合物。 本发明的材料在太阳光谱所涵盖的红外波谱780 2500nm范围，可达至少55%的红外阻隔效果，在1400nm至2500nm的红外波段更可实现75%以上的红外阻隔效果。本发明涉及以下几个步骤步骤一取乙二醇放入反应釜I中，加入表面处理剂，再加入纳米陶瓷粉末，把反应釜I的温度控制在80 120°C，在高速剪切机搅拌，处理完毕后放入砂磨机中，加入树脂， 研磨后得到纳米陶瓷乙二醇分散液留存备用；步骤二 取对苯二甲酸二甲酯放入反应釜2中，将步骤一中制备的纳米陶瓷乙二醇分散液加入具有冷却回流功能的反应釜2，加入催化剂，加入乙二醇若干；将反应釜2密封，充入惰性气体氮，加热至140°C 160°C，加热搅拌，在常压的情况下，将反应釜2温度提高到160°C 220°C，反应3 4小时；再将反应釜温度提高到260 300°C之间，压力控制在100 120帕，反应时间为2 4小时后终止，并引出后冷却、造粒后即成成品。所述步骤一中用2500-3500转/min高速剪切机搅拌10 30分钟。所述步骤一中在600 1200转/min的速度下研磨12 24h。本发明的聚酯薄膜相对于传统的光学薄膜有以下优点成膜过程中可有效减少团聚及模糊发雾等情况的出现，本发明的材料具有良好的红外阻隔效果。I)通过本发明的薄膜的应用可以大大简化了传统光学隔热薄膜的成膜工艺；2) —张膜就可以完成传统产品多次工艺才能具备的全波段隔热效果，大大降低了隔热薄膜的成本；3)通过将红外阻隔材料做到聚酯薄膜中，大大提高了材料的综合耐候性能；4)制备的薄膜降低了多层涂布方式中的纹路问题，提闻的薄I旲的品质。
图I为实施例I步骤一处理后的纳米陶瓷材料在电镜下观测到的形貌。图2为实施例6步骤一处理后的纳米陶瓷材料在电镜下观测到的形貌。图3为实施例I中步骤一制备的半成品与对苯二甲酸乙二醇酯在160°C混合后，在玻璃瓶中观测的形貌。 图4为实施例6中步骤一制备的半成品与对苯二甲酸乙二醇酯在1600C混合后，在玻璃瓶中观测的形貌。在整个生产过程中的原料都需要达到很高的透光效果才能制成用于透明玻璃上的光学薄膜，一旦出现副反应，则整个透明体系用肉眼观测会变得浑浊。
实施例以下将通过一系列的实施例对本发明进行进一步阐述，目的在于更好的理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。对比例I步骤一取25公斤乙二醇放入50升的反应釜I中，加入0. 02公斤的硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷，再加入I. 5公斤纳米ITO (纳米掺锡氧化铟粉体)，把反应釜的温度控制在100°C，用3000转/min的高剪切机搅拌30分钟，处理完毕后放入砂磨机中，加入I公斤羧基丙烯酸树脂，在600转/min的速度下研磨24h后得到纳米陶瓷乙二醇分散液留存备用；步骤二 取对苯二甲酸二甲酯30公斤放入100升的具有冷却回流功能的反应釜2中，将步骤一中制备的纳米陶瓷乙二醇分散液加入反应釜2，加入锡催化剂0. 005公斤，力口入乙二醇20公斤。将反应釜密封，充入惰性气体氮，加热至160°C，加热搅拌混合约30分钟后，在常压的情况下，将反应釜温度提高到220°C反应3小时；将反应釜温度提高到260°C，压力控制在110帕,反应时间为2小时后终止，并引出后冷却、造粒后即成成品。对比例I方案第一步中的半成品，其通过电镜观测如图I所示。在160°C时与苯二甲酸二甲酯混合后，在玻璃瓶壁上残留物种可观测有明显颗粒状物质。这将会导致成膜出现模糊发雾的状况(如图3)。
实施例2步骤一取25公斤乙二醇放入50升的反应爸I中，加入0. I公斤的钛酸酯偶联剂异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯，再加入I. 5公斤纳米氮化钛粉末，把反应釜的温度控制在100°C，用3000转/min的高剪切机搅拌30分钟，处理完毕后放入砂磨机中，力口Al. 5公斤含羟基丙烯酸树脂，在1000转/min的速度下研磨24h后得到纳米陶瓷乙二醇分散液留存备用；步骤二 取对苯二甲酸二甲酯30公斤放入100升的具有冷却回流功能的反应釜2，将步骤一中制备的纳米陶瓷乙二醇分散液加入反应釜2，加入锑催化剂0. 008公斤，加入乙二醇20公斤。将反应釜密封，充入惰性气体氮，加热至160°C，加热搅拌混合约30分钟后，在常压的情况下，将反应釜温度提高到220°C反应3小时；将反应釜温度提高到280°C，压力控制在100帕,反应时间为2小时后终止，并引出后冷却、造粒后即成成品。实施例2方案第一步中的半成品，其通过电镜观测其效果与图2类似。在160°C时与苯二甲酸二甲酯混合后，在玻璃瓶壁上残留物中观测清晰透明与图4类似。通过实施例2制备出的厚度为23um的聚酯薄膜通过使用深圳林上科技有限公司生产的LSlOl和LS160两种检测仪测得，薄膜的透光率可达68%，950nm的红外线波段的阻隔率为50%，1400nm的红外线波段的阻隔率为75%。对比例3步骤一取25公斤乙二醇放入50升的反应釜I中，加入0. 05公斤的硅烷偶联剂3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，再加入I. 5公斤纳米六硼化镧粉末，把反应釜的温度控制在100°C，用3000转/min的高剪切机搅拌30分钟，处理完毕后放入砂磨机中，加入0.5公斤含羧基乙烯基树脂，在800转/min的速度下研磨24h后得到纳米陶瓷乙二醇分散液留存备用；步骤二 取对苯二甲酸二甲酯30公斤放入100升的具有冷却回流功能的反应釜2，将步骤一中制备的纳米陶瓷乙二醇分散液加入反应釜2，加入氧化锑催化剂0. 01公斤，加入乙二醇20公斤。将反应釜密封，充入惰性气体氮，加热至160°C，加热搅拌混合约30分钟后，在常压的情况下，将反应釜温度提高到220°C反应3小时；将反应釜温度提高到280 C，压力控制在120帕，反应时间为3小时后终止，并引出后冷却、造粒后即成成品。
对比例3方案第一步中的半成品，其通过电镜观测与图I类似，有大量团聚。在160°C时与苯二甲酸二甲酯混合后，在玻璃瓶壁上残留物种可观测有明显颗粒状物质。这将会导致成膜出现模糊发雾的状况与图3类似。实施例4步骤一取25公斤乙二醇放入50升的反应釜I中，加入0. 15公斤的钛酸酯偶联剂异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯，再加入I公斤ITO粉末和0. 5公斤AZ0,把反应釜的温度控制在100°C，用3000转/min的高剪切机搅拌30分钟，处理完毕后放入砂磨机中，加入2公斤含羧基丙烯酸树脂，在1000转/mim的速度下研磨24h后得到纳米
陶瓷乙二醇分散液留存备用；步骤二 取对苯二甲酸二甲酯30公斤放入100升的具有冷却回流功能的反应釜2，将步骤一中制备的纳米陶瓷乙二醇分散液加入反应釜2，加入氧化锡催化剂0. 02公斤，加入乙二醇20公斤。将反应釜密封，充入惰性气体氮，加热至160°C，加热搅拌混合约30分钟后，在常压的情况下，将反应釜温度提高到220°C反应3小时；将反应釜温度提高到270 C，压力控制在120帕，反应时间为2. 5小时后终止，并引出后冷却、造粒后即成成品。实施例4方案第一步中的半成品，其通过电镜观测其效果与图2类似。在160°C时与苯二甲酸二甲酯混合后，在玻璃瓶壁上残留物中观测清晰透明(如图4)。通过实施例4制备出的厚度为23um的聚酯薄膜通过使用深圳林上科技有限公司生产的LSlOl和LS160两种检测仪测得，薄膜的透光率可达72%，950nm的红外线波段的阻隔率为60%，1400nm的红外线波段的阻隔率为85%。实施例5 步骤一取25公斤乙二醇放入50升的反应釜I中，加入0. 08公斤的硅烷偶联剂3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)，再加入I公斤纳米氮化钛和0. 5公斤纳米六硼化镧粉末混合物，把反应釜的温度控制在100°c，用3000转/min的高剪切机搅拌30分钟，处理完毕后放入砂磨机中，加入I公斤含羧基的乙烯基树脂，在900转/min的速度下研磨24h后得到纳米陶瓷乙二醇分散液留存备用；步骤二 取对苯二甲酸二甲酯30公斤放入100升的具有冷却回流功能的反应釜2，将步骤一中制备的纳米陶瓷乙二醇分散液加入反应釜2，加入锑催化剂0. 005公斤，加入乙二醇20公斤。将反应釜密封，充入惰性气体氮，加热至160°C，加热搅拌混合约30分钟后，在常压的情况下，将反应釜温度提高到220°C反应3小时；将反应釜温度提高到260°C，压力控制在100帕，反应时间为3小时后终止，并引出后冷却、造粒后即成成品。施例5方案第一步中的半成品，其通过电镜观测其效果与图2类似。在160°C时与苯二甲酸二甲酯混合后，在玻璃瓶壁上残留物中观测清晰透明，与图4类似。通过实施例5制备出的厚度为36um的聚酯薄膜通过使用深圳林上科技有限公司生产的LSlOl和LS160两种检测仪测得，薄膜的透光率可达68%，950nm的红外线波段的阻隔率为75%，1400nm的红外线波段的阻隔率为80%。实施例6步骤一取25公斤乙二醇放入50升的反应爸I中，加入0. 05公斤的钛酸酯偶联剂四异丙基二( 二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯)，再加入0. 5公斤纳米六硼化镧和I公斤的纳米ITO (纳米铟锡氧化物)粉末，把反应釜的温度控制在100°C，用3000转/min的高剪切机搅拌30分钟，处理完毕后放入砂磨机中，加入I. 5公斤含羟基丙烯酸树脂，在1200转/min的速度下研磨24h后得到纳米陶瓷乙二醇分散液留存备用；步骤二 取对苯二甲酸二甲酯30公斤放入100升的具有冷却回流功能的反应釜2，将步骤一中制备的纳米陶瓷乙二醇分散液加入反应釜2，加入氧化锡催化剂0. 015公斤，加入乙二醇20公斤。将反应釜密封，充入惰性气体氮，加热至160°C，加热搅拌混合约30分钟后，在常压的情况下，将反应釜温度提高到220°C反应3小时；将反应釜温度提高到270 C，压力控制在120帕，反应时间为3小时后终止，并引出后冷却、造粒后即成成品。施例6方案第一步中的半成品，其通过电镜观测如图2所示。在160°C时与苯二甲酸二甲酯混合后，在玻璃瓶壁上残留物中观测清晰透明(如图4)。通过实施例6制备出的厚度为23um的聚酯薄膜通过使用深圳林上科技有限公司生产的LSlOl和LS160两种检测仪测得，薄膜的透光率可达72%，950nm的红外线波段的阻隔率为85%，1400nm的红外线波段的阻隔率为90%。 实施例I步骤一取25公斤乙二醇放入50升的反应爸I中，加入0. 05公斤的钛酸酯偶联剂四异丙基二( 二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯)，再加入I. 5公斤纳米ITO (纳米掺锡氧化铟粉体)，把反应釜的温度控制在100°C，用3000转/min的高剪切机搅拌30分钟，处理完毕后放入砂磨机中，加入I. 5公斤含羟基丙烯酸树脂，在600转/min的速度下研磨24h后得到纳米陶瓷乙二醇分散液留存备用；步骤二 取对苯二甲酸二甲酯30公斤放入100升的具有冷却回流功能的反应釜2中，将步骤一中制备的纳米陶瓷乙二醇分散液加入反应釜2，加入锡催化剂0. 005公斤，力口入乙二醇20公斤。将反应釜密封，充入惰性气体氮，加热至160°C，加热搅拌混合约30分钟后，在常压的情况下，将反应釜温度提高到220°C反应3小时；将反应釜温度提高到260°C，压力控制在110帕,反应时间为2小时后终止，并引出后冷却、造粒后即成成品。施例7方案第一步中的半成品，其通过电镜观测如图2所示。在160°C时与苯二甲酸二甲酯混合后，在玻璃瓶壁上残留物中观测清晰透明(如图4)。通过实施例7制备出的厚度为23um的聚酯薄膜通过使用深圳林上科技有限公司生产的LSlOl和LS160两种检测仪测得，薄膜的透光率可达72%，950nm的红外线波段的阻隔率为60%，1400nm的红外线波段的阻隔率为90%。实施例8步骤一取25公斤乙二醇放入50升的反应釜I中，加入0. 08公斤的硅烷偶联剂3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)，再加入I公斤纳米氮化钛粉末和0. 5公斤的六硼化镧，把反应釜的温度控制在100°c，用3000转/min的高剪切机搅拌30分钟，处理完毕后放入砂磨机中，加入I. 5公斤含羟基丙烯酸树脂，在1000转/min的速度下研磨24h后得到纳米陶瓷乙二醇分散液留存备用；步骤二 取对苯二甲酸二甲酯30公斤放入100升的具有冷却回流功能的反应釜2，将步骤一中制备的纳米陶瓷乙二醇分散液加入反应釜2，加入锑催化剂0. 008公斤，加入乙二醇20公斤。将反应釜密封，充入惰性气体氮，加热至160°C，加热搅拌混合约30分钟后，在常压的情况下，将反应釜温度提高到220°C反应3小时；将反应釜温度提高到280°C，压力控制在100帕，反应时间为2小时后终止，并引出后冷却、造粒后即成成品。
实施例2方案第一步中的半成品，其通过电镜观测其效果与图2类似。在160°C时与苯二甲酸二甲酯混合后，在玻璃瓶壁上残留物中观测清晰透明与图4类似。通过实施例2制备出的厚度为23um的聚酯薄膜通过使用深圳林上科技有限公司生产的LSlOl和LS160两种检测仪测得，薄膜的透光率可达70%，950nm的红外线波段的阻隔率为65%，1400nm的红外线波段的阻隔率为70%。·
权利要求
1.一种用于制备红外线阻隔聚酯薄膜的复合材料，其特征在于，所述的复合材料包括以下重量份原料制成对苯二甲酸二甲酯25~35 份纳米陶瓷粉体1~2份表面处理剂0.02~0.2份 树脂0.5~2份 催化剂0.001-0.02份 乙醇40~60力、 所述的表面处理剂为3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、四异丙基二( 二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯中的一种或几种； 所述的树脂为含有羟基丙烯酸树脂、聚酯树脂和乙烯基树脂中的一种或其混合物； 所述的催化剂选自锑、锡、锑氧化物、锡氧化物中的一种或几种。
2.根据权利要求I所述的复合材料，其特征在于所述的纳米陶瓷粉体为AZO纳米掺铝氧化锌粉体、ITO纳米掺锡氧化铟粉体、纳米氮化钛粉体和纳米六硼化镧中的一种或其混合物。
3.权利要求I或2所述的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备，步骤一取部分乙二醇放入反应釜I中，加入表面处理剂，再加入纳米陶瓷粉末，把反应釜I的温度控制在80 120°C，的高速剪切机搅拌，处理完毕后放入砂磨机中，加入树脂，研磨后得到纳米陶瓷乙二醇分散液留存备用； 步骤二 取对苯二甲酸二甲酯放入反应釜2中，将步骤一中制备的纳米陶瓷乙二醇分散液加入具有冷却回流功能的反应釜2，加入催化剂，加入剩余的乙二醇；将反应釜2密封，充入惰性气体氮，加热至140°C 160°C，加热搅拌，在常压的情况下，将反应釜2温度提高到160°C 220°C，反应3 4小时；再将反应釜温度提高到260 300°C之间，压力控制在100 120帕，反应时间为2 4小时后终止，并引出后冷却、造粒后即成成品。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤一中用2500-3500转/min高速 >剪切机搅拌10 30分钟。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤一中在600 1200转/mim的速度下研磨12 24h。全文摘要
本发明提供了一种用于制备红外线阻隔聚酯薄膜的复合材料及其制备方法。该复合材料是以对苯二甲酸二甲酯、纳米陶瓷粉体，表面处理剂，研磨树脂，催化剂，乙二醇为原料。通过表面处理，研磨分散，高速高温混合，聚合等一系列环节，制备成的一种高分子有机无机复合材料。通过运用这种材料制成的聚酯薄膜的厚度在23～75um之间，其通过该发明的复合材料制备的聚酯薄膜的可见光透过率在70％左右，在太阳光谱所涵盖的红外波谱780～2500nm范围，形成至少55％的红外阻隔效果，在1400nm至2500nm的红外波段更可实现75％以上的红外阻隔效果。
文档编号C08K3/22GK102746495SQ20121026004
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月25日 优先权日2012年7月25日
发明者陈晓青, 陈楚伟 申请人:中南大学