专利名称：一种具有多层复合结构的透明隔热材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种集隔热、保温、红外阻隔功能为一体的透明隔热膜或板材的制备方法和应用，尤其涉及一种具有多层复合结构的透明隔热材料及其制备方法，属于无机-有机复合材料领域。
背景技术：
太阳光是由于太阳发生热核聚变反应产生的强烈光辐射，当太阳光被物体吸收时，光能就转换为热能，靠近红光的光所含热能比例较大，紫光虽所含热能比例小，但具有很强的老化作用，过强紫外光对人体皮肤和眼睛等部位危害很大。透明隔热功能材料可以有效起到节能、环保的作用，正与现今提倡的环境友好型城市建设相统一，同时可以有效降低紫外线和红外线对人体的伤害作用。用于建筑中可以有效阻隔外部热量的进入，给人们创造舒适环境的同时也可以降低空调的使用率。现在的隔热材料分为热放射和多孔材料两类，玻璃幕墙因具有隔热、隔音、防潮等优异的性能在十年前被广泛的应用于高层建筑物，可如今产生的较大问题即为光污染、能耗大、易碎与质重导致外部玻璃的大量脱落，严重威胁到人类的生命安全。高分子材料具有质轻、高强、耐腐蚀、绝缘、耐辐射、透明、易加工等优异的性能，通过不同的改性设计，目前已有部分产品取代原有玻璃产品。同时，也可以在高分子材料中加入一些无机材料，使材料具有某些特定的功能，例如，在高分子中复合具有隔热性能的无机粉体材料具有透明、隔热、保温等众多优异性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有多层复合结构的透明隔热材料，本发明的另一目的是提供上述材料的制备方法。本发明的技术方案为一种具有多层复合结构的透明隔热材料，其特征在于由红外阻隔层(I)和自支撑透明中空层(2)组成；红外阻隔层(I)位于自支撑透明中空层(2) 的上方；其中，红外阻隔层(I)由透明高分子材料和隔热功能材料复合而成，其中透明高分子材料占透明高分子材料和隔热功能材料总质量的60-90%，隔热功能材料占透明高分子材料和隔热功能材料总质量的10-40%;自支撑中空层⑵由聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)透明树脂、透明聚酰亚胺(PA)、聚苯乙烯(PS)中的任意一种组成，且自支撑透明中空层内部具有工字型、瓦楞型或孔结构。优选所述的透明高分子材料至少为聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚氨酯(PU)或聚酰胺(PA)中的一种；所述的隔热功能材料为具有红外反射-吸收特性的无机材料，优选市售的硅烷偶联剂(KH560或KH570等)表面活性剂改性的具有红外阻隔特性的无机纳米粉体氧化锡锑 (ΑΤ0)、氧化铟锡(ITO)或氧化锌铝(AZO)，大大提高了无机粉体与高分子材料的相容性；改性后的无机粉体采用流延法或低温溶解法与透明高分子材料进行复合，得到分散均匀的第一层红外线阻隔层隔热材料。优选所述的红外阻隔层⑴的厚度为20-150um ；自支撑透明中空层(2)的厚度为 O. 5_20mm。本发明还提供了制备上述的透明隔热材料的方法，其具体步骤为I)先将透明高分子材料与隔热功能材料按质量百分比进行混合，采用为流延法、 挤出法或低温溶解法进行成型制成厚度为20-150um的红外阻隔层；2)自支撑透明中空层(2)为市售材料，作为红外阻隔层的基体材料，厚度选择范围为 O. 5-20mm ；3)采用共挤的方式将红外阻隔层⑴复合到自支撑透明中空层(2)上，得到透明隔热材料。所述的透明隔热膜或板材自上而下由第一层红外线阻隔层和第二层自支撑透明中空层组成，其中第一层红外线阻隔层适用于与多种材料复合隔热。第二层自支撑透明中空层可以是工字型、瓦楞型或多孔结构，可以由聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)透明树脂等具有一定强度和透明性的材料组成。透明中空层作为红外线阻隔层的支撑材料，将红外线阻隔层采用共挤的方式复合到隔热支撑材料上，使得本专利材料在价格低廉的同时具有红外阻隔、隔热、耐冲击、保温、透明等优异性能。有益效果本发明的第一层红外线阻隔层具有热反射-吸收的功能，对于被保护的材料具有主动反射能量隔绝热量的能力，使得热量不需进入材料体内就可隔热，不需采用传统的增加厚度的方法，薄膜或板材都可以隔热，本发明的隔热材料的可见光透过率达到75%以上， 近红外光区屏蔽率达到60%以上，紫外光屏蔽率达到98%以上。
图I为透明隔热材料的结构示意图；其中I-红外线阻隔层；2_自支撑中空层。
具体实施例方式实施例I流延法制备PC与KH560改性后ATO粉体的复合板材在700gPC中加入300g的KH560改性ATO粉体(海泰生产)，使用转矩流变仪进行复合，共混完成后采用流延成型制成100 μ m红外隔热层，再将100 μ m红外隔热层和IOmm 厚瓦楞型结构ABS中空透明板经共挤制成透明隔热复合板材。表I红外阻隔层隔热材料的光学和隔热性能
权利要求
1.一种具有多层复合结构的透明隔热材料，其特征在于由红外阻隔层(I)和自支撑透明中空层(2)组成；其中，红外阻隔层(I)由透明高分子材料和隔热功能材料复合而成，其中透明高分子材料占透明高分子材料和隔热功能材料总质量的60-90%，隔热功能材料占透明高分子材料和隔热功能材料总质量的10-40% ;自支撑中空层(2)由聚碳酸酯、聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物透明树脂、透明聚酰亚胺、聚苯乙烯中的任意一种组成， 且自支撑透明中空层内部具有工字型、瓦楞型或孔结构。
2.根据权利I要求所述的透明隔热材料，其特征在于所述的透明高分子材料至少为聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚氨酯或聚酰胺中的一种；所述的隔热功能材料为硅烷偶联剂改性的氧化锡锑、氧化铟锡或氧化锌铝。
3.根据权利I要求所述的透明隔热材料，其特征在于所述的红外阻隔层(I)的厚度为 20-150um;自支撑透明中空层(2)的厚度为O. 5_20mm。
4.一种制备如权利要求I所述的透明隔热材料的方法，其具体步骤为.1)先将透明高分子材料与隔热功能材料按质量百分比进行混合，采用为流延法、挤出法或低温溶解法进行成型制成厚度为20-150um的红外阻隔层；.2)选择厚度选择范围为O.5-20mm自支撑透明中空层材料，作为红外阻隔层的基体材料；.3)采用共挤的方式将红外阻隔层(I)复合到自支撑透明中空层(2)上，得到透明隔热材料。
全文摘要
一种具有多层复合结构的透明隔热材料，第一层为红外线阻隔层(1)，第二层为自支撑透明中空层(2)；其中红外线阻隔层(1)由透明高分子材料、具有红外阻隔功能的纳米材料组成；本发明隔热透明材料兼具价廉、质轻、耐冲击、易塑形、剪裁方便、性能优异等特点，本发明隔热材料的可见光透过率达到75％以上，近红外光区屏蔽率达到60％以上，紫外光屏蔽率达到98％以上。
文档编号B32B27/18GK102582136SQ201210038888
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月21日 优先权日2012年2月21日
发明者倪亚茹, 吕锋, 陆春华, 陶静, 龚伟 申请人:南京工业大学