吸光蓄热组合物及由其所制得的吸光蓄热结构的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种吸光蓄热组合物。该吸光蓄热组合物是由熔融挤出含有吸光蓄热微粒子组合物及高分子的混合物所制得，且该吸光蓄热微粒子组合物具有至少一吸光蓄热微粒子及包覆该吸光蓄热微粒子的分散剂，且该吸光蓄热微粒子组合物分散在高分子中的粒径介于10纳米至800纳米。据此，本发明的吸光蓄热组合物能有效吸收近红外线，以此达到吸光、隔热及蓄热的目的，而且经由此吸光蓄热组合物所制成的吸光蓄热结构同时兼具透光性、近红外线遮蔽率与吸光发热效能，进而使其应用在建筑物或交通工具时能维持较佳的温度平衡。
【专利说明】吸光蓄热组合物及由其所制得的吸光蓄热结构
【技术领域】
[0001] 本发明关于一种吸光蓄热组合物，尤指一种能有效吸收近红外线并且蓄热的吸光 蓄热组合物。此外，本发明还关于一种由上述吸光蓄热组合物所制得的吸光蓄热结构。
【背景技术】
[0002] 为响应节约能源的政策，如何发展一种适用于建筑物及/或交通工具的窗户的吸 光蓄热材料一直是各界积极研究发展的目标。
[0003] 目前市面上常见的隔热材料多半无法同时兼具隔热与透光两种性能，当一隔热材 料的透光性越佳时，往往其隔热能力越差；当一隔热材料的隔热能力越佳时，其透光性多半 较差。
[0004] 然而，不论是应用在建筑物或交通工具的窗户，所述的隔热材料都应同时兼顾能 见度、隔热与蓄热等需求，使室内或车内具备足够的视线或驾驶安全，同时确保室内或车内 能维持一定的温度平衡，避免因照明或维持恒温而需过度消耗能源的问题。
【发明内容】
[0005] 因此，鉴于现有技术的隔热材料无法同时兼具能见度、隔热及蓄热等需求，本发明 的目的在于提供一种能有效吸收近红外线并且蓄热的吸光蓄热组合物，同时提升由上述吸 光蓄热组合物所制成的吸光蓄热结构的透光性，以提升吸光蓄热组合物及由其所制得的吸 光蓄热结构的性能指标。
[0006] 为达成前述目的，本发明提供一种吸光蓄热组合物，其是由熔融挤出含有至少一 吸光蓄热微粒子组合物及高分子的混合物所制得。
[0007] 根据本发明的具体实施方案，较佳的，所述吸光蓄热微粒子组合物具有分散剂及 至少一吸光蓄热微粒子，所述分散剂包覆所述吸光蓄热微粒子，所述吸光蓄热微粒子组合 物为颗粒状，且所述吸光蓄热微粒子组合物分散在所述高分子中形成所述吸光蓄热组合 物，并且所述吸光蓄热微粒子组合物在吸光蓄热组合物中具有介于10纳米至800纳米的平 均粒径。
[0008] 根据本发明的具体实施方案，较佳的，所述吸光蓄热微粒子是先与分散剂在溶剂 中经过分散处理后，形成吸光蓄热微粒子组合物，再与高分子混合，并经由熔融挤出的方式 制得所述吸光蓄热组合物。其中，所述溶剂可为极性溶剂，例如：水、酒精、异丙醇；或者，所 述溶剂可为非极性溶剂，例如：脂肪族烷类、芳香族烷类。据此，经过此分散处理能确保吸光 蓄热微粒子组合物分散在所述高分子的粒径介于10纳米至800纳米。
[0009] 根据本发明的具体实施方案，较佳的，所述熔融挤出的温度介于240°C至270°C。
[0010] 根据本发明的具体实施方案，较佳的，以吸光蓄热组合物的总重为基准，所述吸光 蓄热微粒子的含量为〇. 05至20重量百分比；分散剂的含量为0. 05至20重量百分比；且高 分子的含量为60至99. 9重量百分比。
[0011] 根据本发明的具体实施方案，较佳的，所述吸光蓄热微粒子包括锑锡氧化物（锑 掺杂的锡氧化物）、铟锡氧化物（锡掺杂的铟氧化物）和铯钨氧化物（铯掺杂的钨氧化物） 中的一种或几种的组合。
[0012] 根据本发明的具体实施方案，较佳的，所述吸光蓄热微粒子组合物的平均粒径介 于10纳米至200纳米。
[0013] 在本发明的其中一实施例中，所述分散剂的分子量为IOOODa至20000Da，且所述 分散剂包含一官能团，所述官能团包括氢氧基、环氧基、羧酸基和胺基中的一种或几种的组 合。较佳的，所述分散剂能同时包含上述二种以上的官能团。
[0014] 根据本发明的具体实施方案，较佳的，所述分散剂包含聚醇、聚醚多元醇、聚酯多 元醇、聚酯-聚硅氧烷、聚酰胺蜡、氧化聚烯蜡、聚酯蜡或其组合。更具体而言，所述分散 剂包含聚乙二醇、聚己内酯二醇、聚碳酸酯二醇、聚己内酯-聚硅氧烷、氧化聚乙烯蜡、聚乙 烯-乙酸乙烯酯蜡或其组合。
[0015] 在本发明的另一实施例中，所述分散剂为R4R3R 2SiO(R1)3，其中R1 为-CH3、-C2H5、-Cl, R2为碳数介于2至18的烷基，R3及R4分别为环氧基、胺基和烯 基中的一种或几种的组合。更具体而言，所述分散剂为3-胺基丙基三乙氧基硅烷 (3-aminopropyltriethoxysilane，APTES)或 3-环氧丙基氧丙基三甲氧基娃烧（3-epoxyp ropoxypropyltrimethoxysilane, EPPTMS)〇
[0016] 根据本发明的具体实施方案，较佳的，所述吸光蓄热组合物还包含滑剂，且所述吸 光蓄热组合物是由熔融挤出含有所述吸光蓄热微粒子组合物、所述滑剂及所述高分子的混 合物所制得，其中以吸光蓄热组合物的总重为基准，所述滑剂的含量为〇. 1至10重量百分 t匕，且所述滑剂可为硬脂酸、硬脂酸盐、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、聚乙烯-乙酸乙烯酯蜡或 其组合。更具体而言，所述的硬脂酸盐可为硬脂酸钾或硬脂酸钠，但并非仅限于此。
[0017] 根据本发明的具体实施方案，较佳的，所述高分子包括聚对苯二甲酸乙二 酯（poly(ethylene terephthalate，PET)、聚对苯二甲酸 丁二酯（poly (butylene terephthalate，PBT)和聚碳酸酯（polycarbonate, PC)中的一种或几种的组合。
[0018] 为达成前述目的，本发明还提供一种吸光蓄热结构，其是由上述的吸光蓄热组合 物所制得，且吸光蓄热微粒子组合物为颗粒状，所述吸光蓄热微粒子组合物分散在所述高 分子中形成所述吸光蓄热组合物，且所述吸光蓄热微粒子组合物分散在吸光蓄热组合物中 具有介于10纳米至200纳米的平均粒径。
[0019] 依据本发明，所述吸光蓄热结构可为吸光蓄热板、吸光蓄热膜或吸光蓄热纤维。
[0020] 根据本发明的具体实施方案，较佳的，所述吸光蓄热结构的厚度为0.5微米至 1000微米。
[0021] 根据本发明的具体实施方案，较佳的，所述吸光蓄热结构的可见光穿透率及近红 外线遮蔽率的总和乘以100为大于或等于100 ;更佳的，上述总和乘以100为大于或等于 124。这里所述的可见光穿透率及近红外线遮蔽率的总和乘以100的数值一般用以评断吸 光蓄热结构的性能指标，数值越高代表所述吸光蓄热结构的性能越佳。
[0022] 综上所述，本发明通过将吸光蓄热微粒子组合物的粒径控制在适当的范围内，故 能确保经熔融挤出后所制得的吸光蓄热组合物能有效吸收近红外线，达到吸光、隔热及蓄 热的作用；此外，利用所述吸光蓄热组合物所制成的吸光蓄热结构更能具备良好的吸光发 热效能，并且同时获得较佳的透光性、近红外线遮蔽率及性能指标。据此，本发明的吸光蓄 热结构能同时兼顾能见度、隔热及蓄热等需求，使其应用在建筑物或交通工具时能维持较 佳的温度平衡。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1为实施例1及实施例3的吸光蓄热板的穿透率全光谱图。
【具体实施方式】
[0024] 通过下列具体实施例说明吸光蓄热组合物及由其所制得的吸光蓄热结构的实施 方式，本【技术领域】的技术人员可经由本说明书的内容轻易地了解本发明所能达成的优点与 功效，并且在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更，以施行或应用本发明的内容。 [0025] 实施例1 :吸光蓄热组合物的制备
[0026] 首先，将锑锡氧化物（购自日本石原公司）及3-胺基丙基三乙氧基硅烷加入体 积百分比为95%的酒精中，经充分均匀混合搅拌后，获得锑锡氧化物悬浮液。其中，所选用 的锑锡氧化物中锑与锡的比例为1:9,该锑锡氧化物的粒径为10-20纳米，且锑锡氧化物： 3_胺基丙基三乙氧基硅烷：酒精的重量比为30 :2 :68。
[0027] 接着，利用1毫米的锫珠，在IOOOrpm的转速下，以球磨机持续球磨该铺锡氧化物 悬浮液6小时，形成经分散的锑锡氧化物浆料。
[0028] 之后，以干燥温度为KKTC的工艺条件，喷雾干燥经分散的锑锡氧化物浆料，得到 经干燥的锑锡氧化物混合粉体。经干燥的锑锡氧化物混合粉体为吸光蓄热微粒子组合物， 且经干燥的锑锡氧化物混和粉体包含锑锡氧化物及3-胺基丙基三乙氧基硅烷二种成分。
[0029] 最后，混合经干燥的锑锡氧化物混合粉体及纯聚对苯二甲酸乙二酯树脂颗粒，并 将二者注入双螺杆挤出机中，并以240°C至270°C的挤出温度共混挤出，得到吸光蓄热组合 物。其中，锑锡氧化物占吸光蓄热组合物的百分之十。
[0030] 据此，所制得的吸光蓄热组合物中含有锑锡氧化物、3-胺基丙基三乙氧基硅烷及 纯聚对苯二甲酸乙二酯树脂三种成分，以吸光蓄热组合物的总重为100重量百分比，各成 分的含量如表1所示，表1中所列的数值为实际数值四舍五入小数点后第二位的结果。
[0031] 实施例2 :吸光蓄热组合物的制备
[0032] 本实施例大致上经由上述实施例1的方法制备吸光蓄热组合物，其不同之处在 于，本实施例在制备过程中还添加有作为滑剂的硬脂酸，其详细制备方法如下：
[0033] 首先，将锑锡氧化物、3-胺基丙基三乙氧基硅烷及硬脂酸加入体积百分比为95% 的酒精中，经充分均匀混合搅拌后，获得锑锡氧化物悬浮液。其中，锑锡氧化物：3_胺基丙 基二乙氧基娃烧：硬脂酸：酒精的重量比为30 :1 :1 :68。
[0034] 接着，利用1毫米的锆珠，在IOOOrpm的转速下，以球磨机持续球磨该锑锡氧化物 悬浮液6小时，形成经分散的锑锡氧化物浆料。
[0035] 之后，以干燥温度为KKTC的工艺条件，喷雾干燥经分散的锑锡氧化物浆料，得到 经干燥的锑锡氧化物混合粉体。经干燥的锑锡氧化物混合粉体为吸光蓄热微粒子组合物， 且经干燥的锑锡氧化物混合粉体包含锑锡氧化物、3-胺基丙基三乙氧基硅烷及硬脂酸三种 成分。
[0036] 最后，混合经干燥的锑锡氧化物混合粉体及纯聚对苯二甲酸乙二酯树脂颗粒，并 将二者注入双螺杆挤出机中，并以240°C至270°C的挤出温度共混挤出，得到吸光蓄热组合 物。其中，锑锡氧化物占吸光蓄热组合物的百分之十。
[0037] 据此，所制得的吸光蓄热组合物中含有锑锡氧化物、3-胺基丙基三乙氧基硅烷、 硬脂酸及纯聚对苯二甲酸乙二酯树脂四种成分，以吸光蓄热组合物的总重为100重量百分 t匕，各成分的含量如表1所示，表1中所列的数值为实际数值四舍五入小数点后第二位的结 果。
[0038] 实施例3 :吸光蓄热组合物的制备
[0039] 本实施例大致上经由上述实施例1的方法制备吸光蓄热组合物，其不同之处在 于，本实施例所选用的分散剂为Solsperse20000,购自美国Lubrizol公司。
[0040] 本实施例所制得的吸光蓄热组合物中吸光蓄热微粒子、分散剂及高分子的具体成 分及其含量如表1所示。
[0041] 实施例4 :吸光蓄热组合物的制备
[0042] 本实施例大致上经由上述实施例1的方法制备吸光蓄热组合物，其不同之处在 于，本实施例所选用的分散剂为Disperbyk2000,购自德国BYK公司；且在所制得的锑锡氧 化物悬浮液中，锑锡氧化物：disperbyk2000 :酒精的重量比为30 :0. 6 :69. 4。
[0043] 本实施例所制得的吸光蓄热组合物中吸光蓄热微粒子、分散剂及高分子的具体成 分及其含量如表1所示。
[0044] 实施例5 :吸光蓄热组合物的制备
[0045] 本实施例大致上经由上述实施例1的方法制备吸光蓄热组合物，其不同之处在 于，本实施例所选用的分散剂为分子量为20kDa的聚醇；且在所制得的锑锡氧化物悬浮液 中，锑锡氧化物：聚醇：酒精的重量比为30 :5 :65。
[0046] 本实施例所制得的吸光蓄热组合物中吸光蓄热微粒子、分散剂及高分子的具体成 分及其含量如表1所示。
[0047] 实施例6 :吸光蓄热组合物的制备
[0048] 本实施例大致上经由上述实施例1的方法制备吸光蓄热组合物，其不同之处在 于，本实施例所选用的分散剂为3-(甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷；且在所制得的锑 锡氧化物悬浮液中，锑锡氧化物：3-(甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷：酒精的重量比为 30 ：5 ：65〇
[0049] 本实施例所制得的吸光蓄热组合物中吸光蓄热微粒子、分散剂及高分子的具体成 分及其含量如表1所示。
[0050] 比较例1 :吸光蓄热组合物的制备
[0051] 比较例1选用未经分散及干燥的锑锡氧化物作为原料，所选用的锑锡氧化物中锑 与锡的比例为1:9,该锑锡氧化物的粒径为10至20纳米。以锑锡氧化物：纯聚对苯二甲酸 乙二酯树脂颗粒的重量比为1 :9的比例，混合锑锡氧化物及纯聚对苯二甲酸乙二酯树脂颗 粒；并如同实施例1所述的方法将二者注入双螺杆挤出机中，并以240°C至270°C的挤出温 度共混挤出，得到吸光蓄热组合物。
[0052] 据此，比较例1所制得的吸光蓄热组合物未包含分散剂，以吸光蓄热组合物的总 重为100重量百分比，吸光蓄热微粒子及高分子的含量如表1所示。
[0053] 比较例2 :吸光蓄热组合物的制备
[0054] 如同比较例1所述，本比较例也选用未经分散及干燥的锑锡氧化物作为原料，制 备吸光蓄热组合物。
[0055] 本比较例与比较例1的差异处在于，本比较例是将未经分散及干燥的锑锡氧化物 与3-胺基丙基三乙氧基硅烷及聚对苯二甲酸乙二酯树脂颗粒直接混合，并将二者注入双 螺杆挤出机中，以240°C至270°C的挤出温度共混挤出，得到吸光蓄热组合物。其中，未经分 散及干燥的锑锡氧化物：3_胺基丙基三乙氧基硅烷：纯聚对苯二甲酸乙二酯树脂颗粒三者 的重量比为1 :〇. I :8. 9。
[0056] 据此，比较例2所制得的吸光蓄热组合物含有锑锡氧化物、3-胺基丙基三乙氧基 硅烷及纯聚对苯二甲酸乙二酯树脂三种成分，以吸光蓄热组合物的总重为100重量百分 t匕，各成分的含量如表1所示，表1中所列的数值为实际数值四舍五入小数点后第二位的结 果。
[0057] 比较例3 :吸光蓄热组合物的制备
[0058] 比较例3大致上经由上述实施例1的方法制备吸光蓄热组合物，其不同之处在于， 本比较例是以美国Lubrizol公司贩售的SolspersdlOOO取代3-胺基丙基三乙氧基硅烷， 并以甲基乙基酮取代酒精，制备锑锡氧化物悬浮液。吸光蓄热组合物的详细制备方法如 下：
[0059] 首先，将铺锡氧化物及Solsperse21000加入甲基乙基酮（methylethyl ketone，MEK)中，经充分均匀混合搅拌后，获得锑锡氧化物悬浮液。其中，锑锡氧化物： Solsperse21000 :甲基乙基酮的重量比为30 :0· 6 :69· 4。
[0060] 接着，利用1毫米的锫珠，在IOOOrpm的转速下，以球磨机持续球磨该铺锡氧化物 悬浮液6小时，形成经分散的锑锡氧化物浆料。
[0061] 之后，以干燥温度为100°c的工艺条件，喷雾干燥经分散的锑锡氧化物浆料， 得到经干燥的锑锡氧化物混合粉体。经干燥的锑锡氧化物混合粉体包含锑锡氧化物及 Solsperse21000 二种成分。
[0062] 最后，混合经干燥的锑锡氧化物混合粉体及纯聚对苯二甲酸乙二酯树脂颗粒，并 将二者注入双螺杆挤出机中，并以240°C至270°C的挤出温度共混挤出，得到吸光蓄热组合 物。其中，锑锡氧化物占吸光蓄热组合物的百分之十。
[0063] 据此，所制得的吸光蓄热组合物中含有锑锡氧化物、Solsperse21000及纯聚对苯 二甲酸乙二酯树脂三种成分，以吸光蓄热组合物的总重为100重量百分比，各成分的含量 如表1所示，表1中所列的数值为实际数值四舍五入小数点后第二位的结果。
[0064] 比较例4 :吸光蓄热组合物的制备
[0065] 本比较例大致上经由上述比较例3的方法制备吸光蓄热组合物，其不同之处在 于,本比较例是以Solsperse3000取代本较例3的Solsperse21000。
[0066] 据此，比较例4所制得的吸光蓄热组合物含有锑锡氧化物、solsperse3000及纯聚 对苯二甲酸乙二酯树脂三种成分，以吸光蓄热组合物的总重为100重量百分比，各成分的 含量如表1所示，表1中所列的数值为实际数值四舍五入小数点后第二位的结果。
[0067] 比较例5 :吸光蓄热组合物的制备
[0068] 如同比较例1所述，本比较例也选用未经分散及干燥的锑锡氧化物作为原料，制 备吸光蓄热组合物。
[0069] 本比较例与比较例1的差异处在于，本比较例是将未经分散及干燥的锑锡氧化物 与H-Si6440P，购自Evonik公司及纯聚对苯二甲酸乙二酯树脂颗粒直接混合，并将二者注 入双螺杆挤出机中，以240°C至270°C的挤出温度共混挤出，得到吸光蓄热组合物。其中，未 经分散及干燥的锑锡氧化物：H-Si6440P :纯聚对苯二甲酸乙二酯树脂颗粒三者的重量比 为 1 :0· 2 :8· 8。
[0070] 据此，比较例5所制得的吸光蓄热组合物含有锑锡氧化物、H-Si6440P及聚对苯二 甲酸乙二酯树脂三种成分，以吸光蓄热组合物的总重为100重量百分比，各成分的含量如 表1所示，表1中所列的数值为实际数值四舍五入小数点后第二位的结果。
[0071] 表1各实施例及比较例的吸光蓄热组合物中所含的吸光蓄热微粒子、分散剂、高 分子及滑剂的含量与吸光蓄热微粒子组合物在吸光蓄热组合物中的平均粒径。
[0072]
【权利要求】
1. 一种吸光蓄热组合物，其是由熔融挤出含有吸光蓄热微粒子组合物及高分子的混合 物所制得。
2. 根据权利要求1所述的吸光蓄热组合物，其中，所述吸光蓄热微粒子组合物具有分 散剂及至少一吸光蓄热微粒子，所述分散剂是包覆于所述吸光蓄热微粒子，所述吸光蓄热 微粒子组合物为颗粒状，且所述吸光蓄热微粒子组合物分散在所述高分子中形成所述吸光 蓄热组合物，并且所述吸光蓄热微粒子组合物在所述吸光蓄热组合物中具有介于10纳米 至800纳米的平均粒径。
3. 根据权利要求2所述的吸光蓄热组合物，其中，所述吸光蓄热微粒子组合物的平均 粒径介于10纳米至200纳米。
4. 根据权利要求2或3所述的吸光蓄热组合物，其中，以吸光蓄热组合物的总重为基 准，所述吸光蓄热微粒子的含量为〇. 05至20重量百分比。
5. 根据权利要求4所述的吸光蓄热组合物，其中，所述吸光蓄热微粒子包括锑锡氧化 物、铟锡氧化物和铯钨氧化物中的一种或几种的组合。
6. 根据权利要求2所述的吸光蓄热组合物，其中，以吸光蓄热组合物的总重为基准，所 述分散剂的含量为0. 05至20重量百分比。
7. 根据权利要求2所述的吸光蓄热组合物，其中，所述分散剂的分子量为lOOODa至 20000Da，且所述分散剂包含一官能团，所述官能团包括氢氧基、环氧基、羧酸基和胺基中的 一种或几种的组合。
8. 根据权利要求2所述的吸光蓄热组合物，其中，所述分散剂包括聚醇、聚醚多元醇、 聚酯多元醇、聚酯-聚硅氧烷、聚酰胺蜡、氧化聚烯蜡和聚酯蜡中的一种或几种的组合。
9. 根据权利要求2所述的吸光蓄热组合物，其中，所述分散剂包含聚乙二醇、聚己内酯 二醇、聚碳酸酯二醇、聚己内酯-聚硅氧烷、氧化聚乙烯蜡、聚乙烯-乙酸乙烯酯蜡或其组 合。
10. 根据权利要求2所述的吸光蓄热组合物，其中，所述分散剂为，其中 R1为-CH3、-C2H5、-Cl，R 2为碳数介于2至18的烷基，R3及R4分别为环氧基、胺基和烯基中 的一种或几种的组合。
11. 根据权利要求1所述的吸光蓄热组合物，其中，所述吸光蓄热组合物还包含滑剂， 且所述吸光蓄热组合物是由熔融挤出含有所述吸光蓄热微粒子组合物、所述滑剂及所述高 分子的混合物所制得，其中以吸光蓄热组合物的总重为基准，所述滑剂的含量为0. 1至10 重量百分比，其中所述滑剂包含硬脂酸、硬脂酸盐、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、聚乙烯-乙酸 乙烯酯蜡或其组合。
12. 根据权利要求1所述的吸光蓄热组合物，其中，所述高分子包括聚对苯二甲酸乙二 酯、聚对苯二甲酸丁二酯和聚碳酸酯中的一种或几种的组合。
13. -种吸光蓄热结构，其是由权利要求1至12中任一项所述的吸光蓄热组合物所制 得，其中所述吸光蓄热组合物中的吸光蓄热微粒子组合物为颗粒状，所述吸光蓄热微粒子 组合物分散在所述高分子中形成吸光蓄热组合物，且所述吸光蓄热微粒子组合物在吸光蓄 热组合物中具有介于10纳米至200纳米的平均粒径。
14. 根据权利要求13所述的吸光蓄热结构，其中，所述吸光蓄热结构的可见光穿透率 及近红外线遮蔽率的总和乘以100为大于或等于100。
15. 根据权利要求14所述的吸光蓄热结构，其中，所述吸光蓄热结构的可见光穿透率 及近红外线遮蔽率的总和乘以100为大于或等于124。
16. 根据权利要求13至15中任一项所述的吸光蓄热结构，其中，所述吸光蓄热结构为 吸光蓄热板、吸光蓄热膜或吸光蓄热纤维。
【文档编号】C08K3/22GK104371281SQ201310351433
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年8月13日 优先权日:2013年8月13日
【发明者】高有志, 卢振国, 洪子景 申请人:台虹科技股份有限公司