一种高隔热护眼护肤型PVB胶片及其制备方法与流程

本发明属于玻璃材料领域，具体涉及一种高隔热护眼护肤型PVB胶片及其制备方法。

背景技术：

1938年美国通过了在汽车上使用聚乙烯醇缩丁醛(以下简称PVB)膜片的夹层玻璃的法律，至此打开了大量使用PVB膜片的大门。经过半个多世纪的发展，人们对PVB膜片提出了越来越多的要求。

节能与环保是当今世界经济发展的永恒主题，在全球气候变暖的背景下，以低能耗、低污染、低排放为基础的“低碳经济”成为全球热点。随着科学技术的发展，人们赋予PVB夹胶玻璃更多的功能，例如隔热、变色、隔音、隐私、防盗等。

近年来，随着我国房地产业的快速发展，玻璃幕墙被广泛使用于大型建筑中，但随之带来的安全隐患也越来越多。同时，目前国内安全玻璃行业普遍使用PVB中间膜，随着经济的发展对安全玻璃提出了更高的节能要求。

太阳光辐射的波长主要是在200-2500nm，其中紫外线的波长为200-380nm之间，可见光的波长在380-780nm之间，红外线的波长在780-2500nm之间(其中780nm-1500nm是近红外线，1500nm-2500nm为中红外线)。紫外线在总的太阳光比例中比较小，约为5％，但它是各种材料加速老化的主要原因。红外线的能量占比比较高，约为50％，它是使室内温度升高的主要因素。

为了获得具有隔热效果的PVB夹胶玻璃，一种方法是在夹胶玻璃上镀上low-e隔热层或中空隔热层；一种方法是在夹胶玻璃上贴带有隔热效果的窗膜；一种方法是在PVB生产过程中掺杂有机红外线吸收染料从而制备彩色膜；还有一种方法是在制作PVB膜的过程中加入少量的无机纳米隔热浆料来制备PVB纳米隔热胶膜。但是前三种方法改变了夹胶玻璃的结构、生产工艺，且透过率比较低，使用寿命比较短，只有最后一种方法效果更佳。因此，需要隔热效果更好同时透明度也要高，但是目前的隔热膜中，隔热效果好的透明度和清晰度要差，透明度和清晰度高的隔热效果又差。因此需要一种隔热效果好，同时又能保持良好的透明度和清晰度的隔热膜。

中国专利CN203530211U、CN103044828A、CN1555989A和CN102863917A公布了通过添加ATO或ITO纳米红外功能粒子改善PVB膜的隔热效果，缺点是只能阻隔中红外(1500～2500nm)和远红外线(＞2500nm)，对人体热敏感的近红外线(790～1500nm)阻隔效果很差。中国专利CN104262874A采用铯钨青铜等无机纳米材料，公开了一种动态阻隔红外线并防紫外线的PVB薄膜的制备方法。中国专利CN104877582A公开了一种高性能PVB隔热胶膜，其选用的是氧化钨纳米浆料，制备出了性能优于使用纳米ATO、ITO、AZO等制备的PVB隔热胶膜。中国专利CN104059548A提出一种红外阻隔PVB胶片及其制备方法，选用GTO纳米分散液作为近红外线吸收剂，与PVB树脂粉、增塑剂、抗氧剂及紫外线吸收剂混合均匀后投入到双螺杆挤出机中得到红外阻隔PVB胶片。中国专利CN202344958公开了一种XIR薄膜热反射夹层节能胶片，虽然达到了降低能耗、节能的目的，但是其制备工艺复杂、复合加工工序繁杂费时，在加工过程中，容易产生气泡，且隔热膜容易产生收缩变形现象，而导致残品率偏高，造成了大量的浪费，大大增加了生产成本。

技术实现要素：

为了解决现有技术中PVB胶片变色及红外阻隔差的技术问题，本发明提出了一种高隔热护眼护肤型PVB胶片的制备方法，采用纳米DTO为功能粒子，经有机溶剂、分散剂、包覆剂以及增塑剂采用超声波分散制成分散液后，经过双螺杆挤出机挤出，然后流延成型制得。该方法制得的纳米分散液能有效改善分层、纳米粒子团聚以及与树脂粉不兼容的问题，所述的高隔热护眼护肤型PVB胶片具有优异的力学性能以及超强的红外阻隔和反射能力，同时它的透光率也比较好，而且不会出现变色的问题，可以直接用于玻璃深加工行业中，生产护眼、护肤、安全的多功能安全玻璃。

本发明采用如下技术方案：一种高隔热护眼护肤型PVB胶片，其配方由下列重量份的原料组成：

其中DTO纳米分散液的组成如下：

作为优选的技术方案，所述高隔热护眼护肤型PVB胶片的其配方由下列重量份的原料组成：

作为优选的技术方案，所述DTO纳米分散液的组成如下：

作为优选的技术方案，所述增塑剂选自三甘醇酯、四甘醇酯、癸二酸酯或磷酸酯中的一种或几种的混合物。更优选的所述增塑剂为三甘醇二异辛酸酯。

作为优选的技术方案，所述抗氧剂选自酚类与亚磷酸酯类的混合物，其中所述的酚类选自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯中的一种；所述的亚磷酸酯类选自三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、双十八烷基醇季戊二亚磷酸酯、双(3，5-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯中的一种。

作为优选的技术方案，所述的紫外光吸收剂为苯并三唑类紫外线吸收剂，选自2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基)-苯并三唑、2-(2ˊ-羟基-3ˊ-叔丁基-5ˊ-甲基)-5-氯-苯并三唑、2-(2ˊ-羟基-3ˊ5ˊ-二叔丁基)-5-氯-苯并三唑、2-(2ˊ-羟基-3ˊ5ˊ-二叔戊基)-苯并三唑、2-(2ˊ-羟基-5ˊ-叔辛基)-苯并三唑中一种。

作为优选的技术方案，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇或三甘醇二异辛酸酯中的一种或多种。

作为优选的技术方案，所述的分散剂为BYK180、高分子聚合物聚硅氧烷溶液HX-4030、硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂6598中的一种或多种。

作为优选的技术方案，所述的DTO纳米粉粒径小于20nm。

作为优选的技术方案，所述的包覆剂为正辛基膦酸、甲基膦酸、11-羟基十一烷基膦酸、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、苄基膦酸、(11-丙-2-炔基氧基十一烷基)膦酸、五氟苄基膦酸、(11-丙烯酰氧基十一烷基)膦酸、五溴苄基膦酸中的一种或多种。

作为优选的技术方案，所述制备方法具体包括以下步骤：

(1)按照配比，将纳米DTO粉和有机溶剂混合均匀后，进行粗磨，然后加入分散剂继续研磨，充分研磨后加入包覆剂研磨5-10分钟，制得纳米DTO分散液；

(2)按照配比，混合搅拌步骤(1)制备的DTO纳米分散液、PVB树脂粉、增塑剂、抗氧剂及紫外线吸收剂，之后投入到双螺杆挤出机，得到PVB胶片，经冷却定型，卷取即为高隔热护眼护肤型PVB胶片。

作为优选的技术方案，所述双螺杆挤出机的长径比36:1。

作为优选的技术方案，所述步骤(2)的工艺条件为：在温度为160℃-190℃，螺杆转速为60-100RPM的条件下熔融塑化，通过开口0.5mm-0.8mm的T型模具。

DTO是钨青铜掺杂得到的化合物半导体，它是一种新型的纳米新材料，从外观、形态、特性、功能这些方面都要比ATO、ITO粉体优异，特别是在近红外波长小于1500nm的区域比ATO、ITO粉体隔热性能更好，ATO、ITO粉体在近红外区隔热性能仅达到70％，而DTO粉体的隔热性能可达到96％以上，红外阻隔的效果比ATO和ITO都好，且价格也比较低廉。最重要的是，一般的的钨青铜分散液在做成PVB膜片之后，在紫外线的作用下会变色，如同ATO，这对玻璃行业的应用来说，非常不能接受，这也限制了隔热PVB膜片在市场上的应用，因此，针对这个问题，申请人研究了变色机理，提出了这个能有效解决变色问题的方案，最终通过测试，得到了不变色、雾度低、耐候性好、隔热效果明显优于ATO和ITO的隔热膜片。

本发明隔热PVB胶片可以用在建筑幕墙及汽车领域，使室内或车内的温度不至于升得很高，具有节能降温和保护室内物品不被暴晒的功效。既节省贴膜成本又起到安全防盗作用、与此同时还能减少耗能节能减排。

与现有技术相比，本发明还具有以下有益效果：

(1)本发明的高隔热护眼护肤型PVB胶片具有优异的力学性能以及超强的红外阻隔和反射能力，同时它的透光率也比较好，而且不会出现变色的问题，可以直接用于玻璃深加工行业中，生产护眼、护肤、安全的多功能安全玻璃，同时，进行了生产流程的优化，这种PVB胶片安全节能等特性，具有很强的市场推广和应用前景。

(2)本发明是将纳米DTO均匀分散到有机溶剂体系中，保证了PVB胶片在各个位置阻隔红外的一致性。

(3)本发明的DTO纳米分散液能有效改善分层、纳米粒子团聚以及与树脂粉不兼容的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方案或现有技术中的技术方案，下面将对实施方案或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1-4的红外阻隔图。

其中：1-对比实施例2、2-对比实施例1、3-实施例1、4-实施例2、5-实施例3、6-实施例4。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下述实施例中的使用的原料均可通过市售购买获得。

实施例1

(1)制备纳米DTO分散液

取7.8kg分散介质异丙醇、1kg纳米DTO粉,混合在一起后，在球磨机上进行3-5个小时的粗磨，再加入1kg分散剂硅烷偶联剂6598和0.2kg包覆剂(11-丙烯酰氧基十一烷基)膦酸,然后继续在球磨机上研磨4-7天，制得纳米DTO分散液。

(2)将100kgPVB树脂粉，0.4kg抗氧剂混合物(由266.8g四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与133.2g三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯组成)，0.1kg紫外线吸收剂混合物(由50g 2-(2ˊ-羟基-5ˊ-叔辛基)-苯并三唑和50g2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基)-苯并三唑组成)，加入到拌粉机中，在1000RPM转速下高速搅拌20分钟。控制设备的温度，使搅拌过程中料温在40℃到50℃之间。最后在20RPM的转速下加入增塑剂三甘醇二异辛酸酯36kg以及步骤(1)制备的纳米DTO分散液0.4kg，低速搅拌5到10分钟。然后将上述混合料以计量的方式投入到长径比36：1的双螺杆挤出机，加工温度设定在160℃到190℃之间，在螺杆转速80RPM的条件下熔融塑化，通过开口0.5mm-0.8mm的T型模具，形成厚度均匀的PVB胶片，经冷却定型，卷取为成品。

实施例2

(1)制备纳米DTO分散液

取8.2kg分散介质异丙醇、1.2kg纳米DTO粉,混合在一起后，在球磨机上进行3-5个小时的粗磨，再加入0.4kg分散剂硅烷偶联剂6598和0.2kg包覆剂(11-丙烯酰氧基十一烷基)膦酸,然后继续在球磨机上研磨4-7天，制得纳米DTO分散液。

(2)将100kgPVB树脂粉，0.4kg抗氧剂混合物(由266.8g四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与133.2g三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯组成)，0.1kg紫外线吸收剂混合物(由50g 2-(2ˊ-羟基-5ˊ-叔辛基)-苯并三唑和50g2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基)-苯并三唑组成)，加入到拌粉机中，在1000RPM转速下高速搅拌20分钟。控制设备的温度，使搅拌过程中料温在40℃到50℃之间。最后在20RPM的转速下加入增塑剂三甘醇二异辛酸酯36kg以及步骤(1)制备的纳米DTO分散液0.4kg，低速搅拌5到10分钟。然后将上述混合料以计量的方式投入到长径比36：1的双螺杆挤出机，加工温度设定在160℃到190℃之间，在螺杆转速80RPM的条件下熔融塑化，通过开口0.5mm-0.8mm的T型模具，形成厚度均匀的PVB胶片，经冷却定型，卷取为成品。

实施例3

(1)制备纳米DTO分散液

取7.6kg分散介质异丙醇、1.2kg纳米DTO粉,混合在一起后，在球磨机上进行3-5个小时的粗磨，再加入1kg分散剂硅烷偶联剂6598和0.2kg包覆剂(11-丙烯酰氧基十一烷基)膦酸,然后继续在球磨机上研磨4-7天，制得纳米DTO分散液。

(2)将100kgPVB树脂粉，0.4kg抗氧剂混合物(由266.8g四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与133.2g三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯组成)，0.1kg紫外线吸收剂混合物(由50g 2-(2ˊ-羟基-5ˊ-叔辛基)-苯并三唑和50g2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基)-苯并三唑组成)，加入到拌粉机中，在1000RPM转速下高速搅拌20分钟。控制设备的温度，使搅拌过程中料温在40℃到50℃之间。最后在20RPM的转速下加入增塑剂三甘醇二异辛酸酯36kg以及步骤(1)制备的纳米DTO分散液0.5kg，低速搅拌5到10分钟。然后将上述混合料以计量的方式投入到长径比36：1的双螺杆挤出机，加工温度设定在160℃到190℃之间，在螺杆转速80RPM的条件下熔融塑化，通过开口0.5mm-0.8mm的T型模具，形成厚度均匀的PVB胶片，经冷却定型，卷取为成品。

实施例4

(1)制备纳米DTO分散液

取8kg分散介质异丙醇、0.5kg纳米DTO粉,混合在一起后，在球磨机上进行3-5个小时的粗磨，再加入1kg分散剂硅烷偶联剂6598和0.5kg包覆剂(11-丙烯酰氧基十一烷基)膦酸,然后继续在球磨机上研磨4-7天，制得纳米DTO分散液。

(2)将100kgPVB树脂粉，0.4kg抗氧剂混合物(由266.8g四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与133.2g三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯组成)，0.1kg紫外线吸收剂混合物(由50g 2-(2ˊ-羟基-5ˊ-叔辛基)-苯并三唑和50g2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基)-苯并三唑组成)，加入到拌粉机中，在1000RPM转速下高速搅拌20分钟。控制设备的温度，使搅拌过程中料温在40℃到50℃之间。最后在20RPM的转速下加入增塑剂三甘醇二异辛酸酯36kg以及步骤(1)制备的纳米DTO分散液1kg，低速搅拌5到10分钟。然后将上述混合料以计量的方式投入到长径比36：1的双螺杆挤出机，加工温度设定在160℃到190℃之间，在螺杆转速80RPM的条件下熔融塑化，通过开口0.5mm-0.8mm的T型模具，形成厚度均匀的PVB胶片，经冷却定型，卷取为成品。

对比实施例1

(1)制备纳米DTO分散液

取8kg分散介质异丙醇、1kg纳米DTO粉,混合在一起后，在球磨机上进行3-5个小时的粗磨，再加入0.8kg分散剂硅烷偶联剂6598和0.2kg包覆剂(11-丙烯酰氧基十一烷基)膦酸,然后继续在球磨机上研磨4-7天，制得纳米DTO分散液。

(2)将100kgPVB树脂粉，0.4kg抗氧剂混合物(由266.8g四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与133.2g三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯组成)，0.1kg紫外线吸收剂混合物(由50g 2-(2ˊ-羟基-5ˊ-叔辛基)-苯并三唑和50g2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基)-苯并三唑组成)，加入到拌粉机中，在1000RPM转速下高速搅拌20分钟。控制设备的温度，使搅拌过程中料温在40℃到50℃之间。最后在20RPM的转速下加入增塑剂三甘醇二异辛酸酯36kg以及步骤(1)制备的纳米DTO分散液0.3kg，低速搅拌5到10分钟。然后将上述混合料以计量的方式投入到长径比36：1的双螺杆挤出机，加工温度设定在160℃到190℃之间，在螺杆转速80RPM的条件下熔融塑化，通过开口0.5mm-0.8mm的T型模具，形成厚度均匀的PVB胶片，经冷却定型，卷取为成品。

对比实施例2

将100kgPVB树脂粉，0.4kg抗氧剂混合物(由266.8g四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯与133.2g三[2，4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯组成)，0.1kg紫外线吸收剂混合物(由50g 2-(2ˊ-羟基-5ˊ-叔辛基)-苯并三唑和50g 2-(2ˊ-羟基-5ˊ-甲基)-苯并三唑组成)，加入到拌粉机中，在1000RPM转速下高速搅拌20分钟。控制设备的温度，使搅拌过程中料温在40℃到50℃之间。最后在20RPM的转速下加入增塑剂三甘醇二异辛酸酯36kg，低速搅拌5到10分钟。然后将上述混合料以计量的方式投入到长径比36：1的双螺杆挤出机，加工温度设定在160℃到190℃之间，在螺杆转速80RPM的条件下熔融塑化，通过开口0.5mm-0.8mm的T型模具，形成厚度均匀的PVB胶片，经冷却定型，卷取为成品。

下表1是实施例1、2、3、4、对比实施例1、2生产的PVB胶片的数据对比：

表1 各个实施例生产的PVB胶片的性能比较

从表一中看出，DTO纳米分散液的加入，使得拉伸强度增大，而且红外阻隔效果有一个质的提升，从遮阳系数的变小能够很直观的看出来，但是，它的加入也会使雾度变大。但仍在可控的范围内。

将实施例1、2、3、4、对比实施例1和2制成的PVB胶片合片制成夹层玻璃后用紫外-可见-近红外分光光度计对样品进行测量(型号是安捷伦公司，UV5000)，并与对比例普通PVB膜片制成的夹层玻璃进行对照比较，观察对波长900～2500nm的红外线阻断情况结果，结果见图1，其中横坐标表示红外线的波长，纵坐标为透过率，从图1可以看出，加了纳米DTO溶液的样品对900～2500nm的红外线有明显的阻隔，阻隔率随DTO浓度的增加而增大，实施例4的效果尤为显著。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。