具有高紫外阻隔性能的隔热膜及其制备方法与流程

本发明涉及复合式隔热膜，尤其涉及一种具有高紫外阻隔性能的隔热膜，以及这种复合膜的制备方法，属于复合膜加工技术领域。

背景技术：

阳光膜也称隔热膜，广泛应用于汽车和建筑玻璃窗。隔热膜的主要功能是阻隔阳光中的紫外和红外能量，前者可减少紫外对皮肤和室内装饰的伤害，并提高隔热膜本身的使用寿命；后者可减少进入室内的阳光能量，进而降低夏天空调能耗。

阳光中的紫外能量主要集中在200nm～400nm波段范围，分为uvc(200nm～280nm)、uvb(280nm～315nm)和uva(315nm～400nm)等波段，其中uvc波段光子能量最高，对人的伤害最大，但在到达地球表面前，基本被大气层吸收。人体皮肤长期曝晒于uvb波段，严重者可引起鳞状细胞癌；uva波段对人的伤害尽管没有uvb波段大，但也会导致黑素瘤和光照性皮炎。目前市售的隔热膜大多能阻隔uvb波段紫外光，但在uva波段的阻隔有些不足，透过率一般大于10％。

中国专利文献cn101831126a和cn105295279a公开了一种通过植入阻隔uvb波段的苯甲酮或苯并三唑类紫外吸收剂和阻隔uva波段的荧光增白剂于聚合物中，进一步熔融且拉伸制成可阻隔全波段紫外的聚合物膜。中国专利文献cn103725218a公开一种在两张基膜间复合一层含有复合胶、吸收uvb波段的二苯甲酮类或纳米二氧化钛材料和吸收uva波段的黄色偶氮染料的全波段紫外阻隔膜。中国专利文献cn103935098a公开了一种用于电子产品屏幕保护的全波段紫外阻隔膜，其紫外阻隔层复合于两张基膜间，紫外阻隔层包含有压敏胶、阻隔uvb波段的苯并三唑类紫外吸收剂uv-p，以及吸收uva波段的荧光增白剂、色精、珠光粉或荧光粉。

本申请发明人发现，采用以上技术方案均存在一较大不足，即：产品经一年曝晒，uva波段阻隔效率会产生严重衰减，且不能满足光学级窗膜雾度小于0.3％的要求。因此，有必要对其作进一步研究改进。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种具有高紫外阻隔性能的隔热膜，以及这种复合膜的制备方法，使隔热膜在具有良好隔热效果的同时，能有效阻隔uva长波段紫外能量，且兼具高清晰度和高耐候性能。

本发明技术解决方案是：一种具有高紫外阻隔性能的隔热膜，该隔热膜是一种复合膜，剖面具有层状结构，所述层状结构依次包括抗刮层、基膜、紫外阻隔复合层、基膜、紫外阻隔安装胶层和离型膜。

优选地，所述抗刮层的厚度为1.5～5.0微米，两层基膜的厚度均为19～100微米，紫外阻隔复合层及紫外阻隔安装胶层的厚度为4.5～12.5微米，离型膜的厚度为19～25微米。

更优选地，所述抗刮层的厚度为1.8～4.5微米，两层基膜的厚度均为23～36微米，紫外阻隔复合层及紫外阻隔安装胶层的厚度为5.5～8.5微米。

再优选地，两层基膜选自经电晕处理或预涂处理的透明pet基膜、原色pet基膜或镀金属pet基膜。

本发明还提供了一种具有高紫外阻隔性能的隔热膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，选取经电晕或预涂处理的内部雾度小于0.3％的光学级聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)膜作为基膜；

步骤二，紫外阻隔复合层的制备：用微凹涂布方式将紫外吸收涂料涂布在步骤一选择的第一张基膜任何一面，涂层烘干后与步骤一选择的第二张基膜的任何一面复合形成紫外吸收复合膜；

步骤三，紫外阻隔安装胶层的制备：用微凹涂布方式将紫外吸收涂料涂布在步骤二未使用的基膜面，涂层烘干后与离型膜的硅油面复合；

步骤四，抗刮层的制备：将光固化涂料或光固化纳米隔热涂料涂布在步骤三未使用的基膜面，经烘干后且在氮气保护的无氧环境下紫外光固化形成抗刮层。

其中：

(1)步骤二和步骤三当中，所述紫外吸收涂料至少包括紫外光吸收剂、压敏胶和溶剂，所述紫外光吸收剂的用量是压敏胶的35％～55wt％，所述压敏胶是单组份丙烯酸酯类或双组份丙烯酸酯类压敏胶。

优选地，所述紫外光吸收剂为苯甲酮类、苯并三唑类或羟苯三嗪类的紫外光吸收剂，当使用量为0.5g/m²时，其360nm紫外光透过率小于0.5％；所述溶剂是乙酸乙酯、丁酮、异丁醇、甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯或二丙酮醇的一种或多种；当所述溶剂包含乙酸乙酯时，乙酸乙酯占溶剂总重量的百分含量不低于85％。

(2)步骤四当中，所述光固化涂料或光固化纳米隔热涂料至少包括光固化树脂和助剂；所述光固化树脂包括双官能团光固化树脂和/或六官能团光固化树脂，双官能团光固化树脂占所述光固化树脂总量的0～20％，六官能团光固化树脂占所述光固化树脂总量的80～100％；所述助剂包括光引发剂、流平剂和稀释溶剂，其中，所述光引发剂是所述光固化树脂重量的4～10％，所述流平剂是所述光固化树脂重量的1.0～2.5％。

所述光固化纳米隔热涂料包括纳米分散液、光固化树脂和助剂，所述纳米分散液至少包括纳米材料和分散剂；其中，所述纳米材料选用粒径为30～80nm的掺杂氧化钨、或铟锡氧化物、或六硼化镧，所述分散剂是所述纳米材料重量的50～120％。

(3)上述具有高紫外阻隔性能的隔热膜的制备方法当中，所述光固化树脂为下述的一种或多种组合：二丙二醇二丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯烯酸酯、三缩丙二醇二丙烯酸酯、乙氧基乙氧基乙氧基丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、聚二季戊四醇五/六丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯、族聚氨酯六丙烯酸酯。

(4)上述具有高紫外阻隔性能的隔热膜的制备方法当中，所述光引发剂为下述的一种或多种组合：2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己烷基苯甲酮、2-羟基-4′-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、4-羟基-二苯甲酮和(2，4，6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦。

与现有技术相比，本发明的优点体现在：

1、本发明提供的紫外吸收复合层和紫外吸收安装胶层中，在紫外吸收剂比例高达35％以上的情况下，紫外吸收剂与压敏胶匹配良好，没有产生紫外吸收剂析出问题，所以清晰度和稳定性良好。

2、本发明提供的紫外吸收剂成分单一，不会产生现有技术存在的复杂成分间的匹配难题，更没有使用荧光增白剂所带来的清晰度降低和使用寿命缩短等问题。

3、本发明提供的高耐候高清晰度高紫外阻隔的隔热膜：红外阻隔率大于85％，雾度小于0.1％，清晰度达到光学级；紫外阻隔稳定性好，在100mw/cm²的紫外强度(约为阳光紫外强度60倍)照射7小时后，阻隔性能基本没变；uva波段紫外阻隔率达到99％以上，完全不用担心皮肤被紫外伤害，是不褪变的防晒霜，具有节能、护肤和安全等良好的综合效果。

附图说明

图1是本发明的产品结构示意图；

图2是本发明实施例1、2和3的产品光谱图；

图3是本发明实施例1产品的紫外耐候测试光谱图；

图4是本发明实施例3产品的紫外耐候测试光谱图。

其中，图1当中各个标记的含义为：101-抗刮层，102-基膜，103-紫外阻隔复合层，104-基膜，105-紫外阻隔安装胶层，106-离型膜；

图2当中的样品1、2和3分别对应于实施例1、2和3；

图3和图4耐候测试过程中，紫外照射强度为100mw/cm²，该强度是阳光中紫外能量的60倍。

具体实施方式

本发明提供一种高耐候、高清晰度和高紫外阻隔的隔热膜，该隔热膜是一种包含两层基膜的复合膜，其层状结构如图1所示，依次包括：抗刮层101，基膜102，紫外阻隔复合层103，基膜104，紫外阻隔安装胶层105，离型膜106。

基膜102和104两者可以相同，也可以不同，具体可采用市购的经电晕处理或预涂处理的透明pet基膜、原色pet基膜或镀金属pet基膜；基膜的厚度一般为19～100微米，优先选择23～36微米；离型膜106采用市购的涂布硅油的pet基膜，厚度优选19～25微米，剥离强度为15～25克/英寸。

根据本发明技术方案，抗刮层101是由光固化涂料或光固化纳米隔热涂料涂布形成，所述光固化涂料或光固化纳米隔热涂料至少包括光固化树脂和助剂；紫外阻隔复合层103和紫外阻隔安装胶层105是由紫外吸收涂料涂布形成，所述紫外吸收涂料至少包括紫外光吸收剂、压敏胶和溶剂。

具体实施时，所述光固化涂料中的光固化树脂包括双官能团光固化树脂和/或六官能团光固化树脂，双官能团光固化树脂占所述光固化树脂总量的0～20％，六官能团光固化树脂占所述光固化树脂总量的80～100％。光固化涂料中使用的助剂包括：光引发剂、流平剂和稀释溶剂，其中，光引发剂的用量是光固化树脂重量的4～6％，流平剂的用量是光固化树脂重量的1.0～2.5％。用这样的光固化涂料涂布形成的抗刮层101，其厚度一般控制在1.5～2.5微米，优选控制在1.8～2.2微米范围之内。

进一步地，所述光固化涂料还可加入纳米分散液形成光固化纳米隔热涂料。所述光固化纳米隔热涂料包括纳米分散液、光固化树脂和助剂，其中，光固化树脂包括双官能团光固化树脂和六官能团光固化树脂，双官能团光固化树脂占所述光固化树脂总量的0～10％，六官能团光固化树脂占所述光固化树脂总量的90～100％；所述纳米分散液至少包括纳米材料和分散剂，其中，所述纳米材料选用粒径为30～80nm的掺杂氧化钨、或铟锡氧化物、或六硼化镧，优先选择掺杂氧化钨，所述分散剂是所述纳米材料重量的50～120％；所述光固化树脂是所述纳米材料重量的400～800％；所述助剂包括光引发剂、流平剂和稀释溶剂，其中，光引发剂的用量是光固化树脂重量的5～10％，流平剂的用量是所述光固化树脂重量的1.0～2.5％。用这样的光固化纳米隔热涂料涂布形成的抗刮层101，其厚度一般控制在2.5～5.0微米，优选控制在3.5～4.5微米范围之内。

无论是普通的光固化涂料，还是加入了纳米分散液的光固化纳米隔热涂料，其所用到的光固化树脂可以是下述一种或多种之组合：二丙二醇二丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯烯酸酯、三缩丙二醇二丙烯酸酯、乙氧基乙氧基乙氧基丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、聚二季戊四醇五/六丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯、族聚氨酯六丙烯酸酯；所用到的光引发剂具体可为下述一种或多种之组合：2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己烷基苯甲酮、2-羟基-4′-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、4-羟基-二苯甲酮、(2，4，6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦，光引发剂的用量是光固化树脂重量的4～10％，且，短紫光引发剂和长紫外光引发剂组合使用，可以提高紫外能量的利用效率，保证深层固化。

另外，所述紫外光吸收剂是所述压敏胶重量的35％～55％，所述紫外光吸收剂包括苯甲酮类、苯并三唑类或羟苯三嗪类的紫外光吸收剂，优先选择当使用量为0.5g/m²时其360nm紫外光透过率小于0.5％的紫外吸收剂，特别是具有高耐候性能的羟苯三嗪类紫外光吸收剂；所述压敏胶是单组份丙烯酸酯类或双组份丙烯酸酯类；所述溶剂是乙酸乙酯、丁酮、异丁醇、甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯或二丙酮醇的一种或多种，优选：乙酸乙酯与上述其它物质作为混合溶剂，且乙酸乙酯占溶剂总重量的百分含量不低于85％(其他溶剂占溶剂总重比例小于15％)。

紫外阻隔复合层103和紫外阻隔安装胶层105的厚度一般控制在4.5～12.5微米，优选控制在5.5～8.5微米范围之内，这样可避免因厚度太薄引起的低剥离强度和厚度太厚产生的涂布缺陷。如此，可以保证所述紫外阻隔复合层103和紫外阻隔安装胶层105的uva波段平均透过率小于1％。

根据以上技术思路和要求，结合以下具体步骤即可制得具有高紫外阻隔性能的隔热膜：

步骤一，选取经电晕或预涂处理的内部雾度小于0.3％的光学级聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)膜作为基膜；

步骤二，紫外阻隔复合层的制备：用微凹涂布方式将紫外吸收涂料涂布在步骤一选择的第一张基膜任何一面，涂层烘干后与步骤一选择的第二张基膜的任何一面复合形成紫外吸收复合膜；

步骤三，紫外阻隔安装胶层的制备：用微凹涂布方式将紫外吸收涂料涂布在步骤二未使用的基膜面，涂层烘干后与离型膜的硅油面复合；

步骤四，抗刮层的制备：将光固化涂料或光固化纳米隔热涂料涂布在步骤三未使用的基膜面，经烘干后且在氮气保护的无氧环境下紫外光固化形成抗刮层。

下面以具体实例对本发明技术方案作进一步阐述，以使其更易于理解和掌握。需要说明的是，以下列举仅是本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

【实施例1】

1、配料

1.1紫外吸收涂料a的制备：先称取4.20份紫外吸收剂羟基苯酚三嗪，28.45份cytec单组份丙烯酸压敏胶1159(45％固含量)，59.46份乙酸乙酯，3.32份丁酮，4.57份二丙酮醇，然后在室温下混合搅拌45分钟。

1.2光固化涂料制备：称取双季戊四醇五/六丙烯酸酯20.10份，己二醇二丙烯酸酯3.54份，乙酸乙酯74.96份，光引发剂“1-羟基环己烷基苯甲酮”0.83份，光引发剂“(2，4，6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦”0.12份，流平剂“tegorad2100反应型聚硅氧烷丙烯酸酯”0.45份，混合搅拌30分钟制得光固化涂料。

2、制膜。按以下步骤制备高耐候高清晰度高紫外阻隔的隔热膜：

步骤一，选取厚度为23微米且双面经预涂处理的光学级聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)膜作为基膜102和基膜104，内部雾度小于0.3％。

步骤二，紫外阻隔复合层103的制备，用微凹涂布方式将紫外吸收涂液a以20米/分的速度涂布在基膜104任何一面，涂层经100度烘箱烘干后得到5.8微米厚的涂层，最后与基膜102复合。

步骤三，紫外阻隔安装胶层105的制备，用微凹涂布方式将紫外吸收涂液a以20米/分的速度涂布在步骤二未使用的基膜104的表面，涂层经100度烘箱烘干后得到5.8微米厚的涂层，最后与离型膜106的硅油面复合。所选离型膜106为市购的23微米厚的单面涂有硅油的pet膜，离型力15克/英寸。

步骤四，抗刮层101的制备，将光固化抗划伤树脂涂液以25米/分的速度涂布在步骤三未使用的基膜102的表面，经80度烘箱烘干后且在氮气保护的无氧环境下紫外光固化所述涂层形成2微米厚干膜。

实施例1制得的成品为样品1，经检测，样品1的uva波段紫外透过率0.92％(见表1和图2)，雾度0.07％(见表1)，且在100mw/cm²紫外光照射7小时后性能无明显变化(见图3)，实现了高清晰度、高紫外阻隔和高耐候等综合性能。而且，其抗刮层在负载500g往返摩擦100次无明显划痕，附着力为0级。

【实施例2】

1、配料

1.1紫外吸收涂料a的制备：与实施例1相同。

1.2光固化纳米隔热涂料制备：称取纳米分散液71.2份，脂肪族聚氨酯六丙烯酸酯25.12，乙酸乙酯1.76份，光引发剂“1-羟基环己烷基苯甲酮”0.94份，光引发剂“(2，4，6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦”0.50份，流平剂“tegorad2100反应型聚硅氧烷丙烯酸酯”0.30份，流平剂“tegorad2300反应型聚硅氧烷丙烯酸酯”0.18份，混合搅拌45分钟制得光固化纳米隔热涂料。所述纳米分散液包括：分散剂8.37份，乙酸乙酯73.47份，直径为50nm的掺杂氧化钨纳米材料18.16份。

2、制膜。本实施的制备方法及流程与实施例1的步骤一、步骤二和步骤三相同，不同的是步骤四是用光固化纳米隔热涂料替代光固化涂料，具体如下：

步骤四，抗刮层101的制备，将光固化纳米隔热涂料以20米/分的速度涂布在步骤三未使用的基膜102表面，经80度烘箱烘干后且在氮气保护的无氧环境下紫外光固化所述涂层形成2微米厚干膜。

实施例2制得的成品为样品2，其性能见表1和图2。

【实施例3】

实施例3的制备方法和流程与所述的实施案例2相同，不同的是实施案例2的基膜104被平均可见光透过率为15％的原色膜替代。制得的成品为样品3，其性能见表1、图2和图4。

【比较例1】

紫外吸收涂料b制备：先称取4.20份紫外吸收剂羟基苯酚三嗪，28.45份cytec单组份丙烯酸压敏胶1159(45％固含量)，67.35份乙酸乙酯，然后在室温下混合搅拌45分钟。

所述紫外吸收涂料b与所述紫外吸收涂料a的区别是紫外吸收涂料b没有加入二丙酮醇和丁酮，这样导致涂液相容性低，进而粘度高。用所述紫外吸收涂料b涂布而成的膜(比较样品1)产生严重的涂布斜纹且表面粗糙，不能满足光学膜的要求(其性能参数见表1，下同)。

【比较例2】

紫外吸收涂料c制备：先称取1.26份紫外吸收剂羟基苯酚三嗪，44.97份cytec单组份丙烯酸压敏胶1159(45％固含量)，53.77份乙酸乙酯，然后在室温下混合搅拌45分钟。

所述紫外吸收涂料c中的紫外吸收剂是所述紫外吸收涂料b的30％，紫外吸收涂料c溶液的匹配性明显提高，与紫外吸收涂料a差不多。用所述紫外吸收涂料c涂布而成的膜为比较样品2。

【比较例3】

紫外吸收涂料d制备：先称取4.20份紫外吸收剂羟基苯酚三嗪，28.45份长兴单组份丙烯酸压敏胶7052(45％固含量)，59.46份乙酸乙酯，3.32份异丁酮，4.57份二丙酮醇，然后在室温下混合搅拌45分钟。

所述紫外吸收涂料d与所述紫外吸收涂料a的区别是单组份压敏胶不同，此时，紫外吸收涂料c的相容性完全破坏，溶液本身严重发雾。用所述紫外吸收涂料d涂布而成的膜为比较样品3。

表1：实施例及比较例制膜性能对比