本发明涉及窗膜技术领域，具体涉及一种隔热母粒及bopet窗膜和制备方法。
背景技术：
伴随着国家对“节能减排”环保态度的日渐积极，窗膜成为节能环保政策下的受益行业之一，在我国未来的发展前景也十分广阔。窗膜主要用于汽车玻璃和建筑物门窗玻璃，将其贴在玻璃表面上用于改善玻璃的性能和强度，并使之具有保温、隔热、节能、防爆、美化外观、遮避私密及安全防护等功能。
保温隔热是窗膜的重要性能之一。为了使窗膜具有隔热功效，一般采用的是在窗膜表面复合一层金属氧化物隔热层，对日光的红外光进行针对性吸收。但是涂层的全覆盖性必然对透光性有很大的影响；而如果将具有隔热功能的物料与窗膜的基体树脂进行共混改性，由于隔热物料大多数是无机物，与基体树脂的相容分散性差，依然会最终导致透光性和力学性的下降。
技术实现要素：
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种可以有效隔热并且具有良好透光性和力学性的隔热母粒，本发明的另一目的在于提供一种用它与pet树脂共混改性制得的bopet窗膜及其制备方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种隔热母粒，包括如下重量份的原料：
聚酯树脂30-50份
隔热组合物12-18份
分散剂0.1-1份
其中，所述隔热组合物为核-内壳-外壳结构组合物，其核为纳米碳化纤维素，内壳为二氧化钛层，外壳为聚丙烯酰胺层。
本发明隔热母粒的隔热机理在于：处于核的纳米碳化纤维具有良好的吸热性，并且可以将其缓慢转化成远红外线，使本发明的隔热组合物具有隔热和保温的功能；处于内壳的二氧化钛层具有良好的折光率和反射率，可以将日光中的紫外线进行有效的隔绝，对可见光和红外光进行有效的反射，从而使本发明的隔热组合物具有防紫外线和隔热的效果；而聚丙烯酰胺可以改善纳米碳化纤维和二氧化钛与有机聚合物的相容性，从而提高隔热母粒在bopet窗膜中的分散性，此外聚丙烯酰胺还可以起到聚集光线的效果，提高纳米碳化纤维的光吸收效率，从而提高隔热效果。
其中，所述隔热组合物的制备方法包括如下步骤：
a、将2-6重量份的纳米纤维素加入25-35重量份的体积浓度为92％-98％的乙醇水溶液中进行超声分散，得到分散液；
b、往分散液中加入12-18重量份的钛酸丁酯，升温至80-90℃使其水解，通过常规手段进行分离(如离心、过滤)、提纯(如洗涤)等操作，得到纳米纤维素/二氧化钛微球；
c、将所述纳米纤维素/二氧化钛微球置于惰性气体氛围中升温炭化后，即得到纳米碳化纤维素/二氧化钛微球；
d、取一定量的n,n-二甲基甲酰胺升温至70-90℃，溶解所述聚丙烯酰胺，形成聚丙烯酰胺溶液，所述聚丙烯酰胺溶液中聚丙烯酰胺的质量百分比为8％-16％；将纳米碳化纤维素/二氧化钛微球加入至聚丙烯酰胺溶液中，进行搅拌均质，形成悬浊液，所述纳米碳化纤维素/二氧化钛微球的用量为聚丙烯酰胺溶液的5wt％-7wt％；
e、将所述悬浊液进行γ射线辐照处理后，往所述悬浊液加入无水乙醇并使其降温至20-25℃，然后依次进行静置、过滤、洗涤、干燥处理，即得到所述隔热组合物，其中无水乙醇的用量为悬浮液的40wt％-60wt％。
本发明利用钛酸丁酯水解制备出纳米纤维素/二氧化钛微球，使纳米纤维素充分被二氧化钛包覆，并且二氧化钛自身的遮盖力也可以减少纳米碳化纤维素的显色性；然后纳米纤维素碳化过程会释放水蒸气，从而提高二氧化钛层的多孔性，纳米碳化纤维素/二氧化钛微球的孔容为12.8-17.2cm3/g，良好的空隙可以使传热性较差的空气填充其内，从而降低本发明隔热母粒的热导性；而后通过聚丙烯酰胺再生，在纳米红外矿石/二氧化钛微球包覆一层多孔的聚丙烯酰胺层，该聚丙烯酰胺的透光率80％-95％，折光率为1.57-1.69，可以有效折射光线，提高纳米碳化纤维素对光热的吸收效率。
其中，所述纳米碳化纤维素的粒径为10-16nm，所述二氧化钛层的厚度为29-37nm，所述聚丙烯酰胺的厚度为11.6-24.2μm。通过合理控制反应过程，可以控制纳米碳化纤维的粒径、二氧化钛层的厚度和聚丙烯酰胺的厚度，从而平衡二氧化钛和聚丙烯线的反射性和吸光性，使本发明的隔热组合物有效反射光的同时，纳米碳化纤维素也具有较高的光吸收效率。
其中，所述步骤c中升温炭化的炭化温度为400-600℃，炭化时间为1-3h，可以有效控制纳米碳化纤维素的粒径以及二氧化钛层的多孔性。
其中，所述步骤e中，γ射线辐照处理的辐照剂量为180-250gy/h，辐照处理时间为1-3h。通过该辐照处理的聚丙烯酰胺的二氧化钛层可以产生较多的活性点，从而提高两者的相容性，有助于聚丙烯酰胺对二氧化钛层的包覆。
其中，所述聚酯树脂为聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚对苯二甲酸乙二酯中的至少一种。该些聚酯树脂与bopet窗膜的pet树脂具有较好的相容性。
其中，所述分散剂为聚乙烯蜡、硬脂酸钙和硬脂酸锌中的至少一种，优选地，所述分散剂由聚乙烯蜡和硬脂酸锌按重量比1-2:1的比例组成。通过控制分散剂的复配形式，可以有效提高隔热母粒在bopet窗膜的分散性。
其中，本发明隔热母粒的制备方法为：取各原料进行混炼熔合，挤出造粒，即得到所述的隔热母粒。
本发明还提供了一种隔热bopet窗膜，包括如下重量份数的原料：
pet树脂100份
隔热母粒20-40份
其余助剂0.1-10份；
其中，所述隔热母粒为如上所述的隔热母粒。
其中，所述其余助剂为抗氧化剂、紫外线吸收剂、着色剂、抗静电剂、润滑剂和相容剂中的至少一种。
本发明的bopet窗膜具有良好的透光性、隔热性和保温性。
本发明还提供该种隔热bopet窗膜的制备方法：将所述pet树脂、隔热母粒和其余助剂进行熔融混合后，进行双向拉伸成膜，即得到所述的一种隔热popet窗膜。
本发明的有益效果在于：本发明隔热母粒的隔热机理在于：处于核的纳米碳化纤维具有良好的吸热性，并且可以将其缓慢转化成远红外线，使本发明的隔热组合物具有隔热和保温的功能；处于内壳的二氧化钛层具有良好的折光率和反射率，可以将日光中的紫外线进行有效的隔绝，对可见光和红外光进行有效的反射，从而使本发明的隔热组合物具有防紫外线和隔热的效果；而聚丙烯酰胺可以改善纳米碳化纤维和二氧化钛与有机聚合物的相容性，从而提高隔热母粒在bopet窗膜中的分散性，此外聚丙烯酰胺还可以起到聚集光线的效果，提高纳米碳化纤维的光吸收效率，从而提高隔热效果。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种隔热母粒，包括如下重量份的原料：
聚酯树脂40份
隔热组合物15份
分散剂0.5份
其中，所述隔热组合物为核-内壳-外壳结构组合物，其核为纳米碳化纤维素，内壳为二氧化钛层，外壳为聚丙烯酰胺层。
其中，所述隔热组合物的制备方法包括如下步骤：
a、将4重量份的纳米纤维素加入30重量份的体积浓度为95％的乙醇水溶液中进行超声分散，得到分散液；
b、往分散液中加入15重量份的钛酸丁酯，升温至85℃使其水解，得到纳米纤维素/二氧化钛微球；
c、将所述纳米纤维素/二氧化钛微球置于惰性气体氛围中升温炭化后，即得到纳米碳化纤维素/二氧化钛微球；
d、取一定量的n,n-二甲基甲酰胺升温至80℃，溶解所述聚丙烯酰胺，形成聚丙烯酰胺溶液，所述聚丙烯酰胺溶液中聚丙烯酰胺的质量百分比为12％；将纳米碳化纤维素/二氧化钛微球加入至聚丙烯酰胺溶液中，进行搅拌均质，形成悬浊液，所述纳米碳化纤维素/二氧化钛微球的用量为聚丙烯酰胺溶液的6wt％；
e、将所述悬浊液进行γ射线辐照处理后，往所述悬浊液加入无水乙醇并使其降温至22℃，然后依次进行静置、过滤、洗涤、干燥处理，即得到所述隔热组合物，其中无水乙醇的用量为悬浮液的50wt％。
其中，所述纳米碳化纤维素的粒径为13nm，所述二氧化钛层的厚度为32.2nm，所述聚丙烯酰胺的厚度为20.7μm。
其中，所述步骤c中升温炭化的炭化温度为500℃，炭化时间为2h。
其中，所述步骤e中，γ射线辐照处理的辐照剂量为215gy/h，辐照处理时间为2h。
其中，所述聚酯树脂为聚对苯二甲酸乙二酯。
其中，所述分散剂由聚乙烯蜡和硬脂酸锌按重量比3:2的比例组成。
本发明还提供了一种隔热bopet窗膜，包括如下重量份数的原料：
pet树脂100份
隔热母粒30份
其余助剂1份；
其中，所述隔热母粒为如上所述的隔热母粒。
其中，所述其余助剂为抗氧化剂。
本发明还提供该种隔热bopet窗膜的制备方法：将所述pet树脂、隔热母粒和其余助剂进行熔融混合后，进行双向拉伸成膜，即得到所述的一种隔热popet窗膜。
实施例2
一种隔热母粒，包括如下重量份的原料：
聚酯树脂30份
隔热组合物12份
分散剂0.1份
其中，所述隔热组合物为核-内壳-外壳结构组合物，其核为纳米碳化纤维素，内壳为二氧化钛层，外壳为聚丙烯酰胺层。
其中，所述隔热组合物的制备方法包括如下步骤：
a、将2重量份的纳米纤维素加入25重量份的体积浓度为92％的乙醇水溶液中进行超声分散，得到分散液；
b、往分散液中加入12重量份的钛酸丁酯，升温至80℃使其水解，得到纳米纤维素/二氧化钛微球；
c、将所述纳米纤维素/二氧化钛微球置于惰性气体氛围中升温炭化后，即得到纳米碳化纤维素/二氧化钛微球；
d、取一定量的n,n-二甲基甲酰胺升温至70℃，溶解所述聚丙烯酰胺，形成聚丙烯酰胺溶液，所述聚丙烯酰胺溶液中聚丙烯酰胺的质量百分比为8％；
d、将纳米碳化纤维素/二氧化钛微球加入至聚丙烯酰胺溶液中，进行搅拌均质，形成悬浊液，所述纳米碳化纤维素/二氧化钛微球的用量为聚丙烯酰胺溶液的5wt％；
e、将所述悬浊液进行γ射线辐照处理后，往所述悬浊液加入无水乙醇并使其降温至20℃，然后依次进行静置、过滤、洗涤、干燥处理，即得到所述隔热组合物，其中无水乙醇的用量为悬浮液的40wt％。
其中，所述纳米碳化纤维素的粒径为11nm，所述二氧化钛层的厚度为36.2nm，所述聚丙烯酰胺的厚度为14.4μm。
其中，所述步骤c中升温炭化的炭化温度为400℃，炭化时间为1h。
其中，所述步骤e中，γ射线辐照处理的辐照剂量为180gy/h，辐照处理时间为1h。
其中，所述聚酯树脂为聚碳酸酯。
其中，所述分散剂由聚乙烯蜡和硬脂酸锌按重量比1:1的比例组成。
本发明还提供了一种隔热bopet窗膜，包括如下重量份数的原料：
pet树脂100份
隔热母粒20份
其余助剂0.1份；
其中，所述隔热母粒为如上所述的隔热母粒。
其中，所述其余助剂为紫外线吸收剂。
本发明还提供该种隔热bopet窗膜的制备方法：将所述pet树脂、隔热母粒和其余助剂进行熔融混合后，进行双向拉伸成膜，即得到所述的一种隔热popet窗膜。
实施例3
一种隔热母粒，包括如下重量份的原料：
聚酯树脂50份
隔热组合物18份
分散剂1份
其中，所述隔热组合物为核-内壳-外壳结构组合物，其核为纳米碳化纤维素，内壳为二氧化钛层，外壳为聚丙烯酰胺层。
其中，所述隔热组合物的制备方法包括如下步骤：
a、将6重量份的纳米纤维素加入35重量份的体积浓度为98％的乙醇水溶液中进行超声分散，得到分散液；
b、往分散液中加入18重量份的钛酸丁酯，升温至90℃使其水解，得到纳米纤维素/二氧化钛微球；
c、将所述纳米纤维素/二氧化钛微球置于惰性气体氛围中升温炭化后，即得到纳米碳化纤维素/二氧化钛微球；
d、取一定量的n,n-二甲基甲酰胺升温至90℃，溶解所述聚丙烯酰胺，形成聚丙烯酰胺溶液，所述聚丙烯酰胺溶液中聚丙烯酰胺的质量百分比为16％；将纳米碳化纤维素/二氧化钛微球加入至聚丙烯酰胺溶液中，进行搅拌均质，形成悬浊液，所述纳米碳化纤维素/二氧化钛微球的用量为聚丙烯酰胺溶液的7wt％；
e、将所述悬浊液进行γ射线辐照处理后，往所述悬浊液加入无水乙醇并使其降温至25℃，然后依次进行静置、过滤、洗涤、干燥处理，即得到所述隔热组合物，其中无水乙醇的用量为悬浮液的60wt％。
其中，所述纳米碳化纤维素的粒径为15.4nm，所述二氧化钛层的厚度为33.1nm，所述聚丙烯酰胺的厚度为20.1μm。
其中，所述步骤c中升温炭化的炭化温度为600℃，炭化时间为3h。
其中，所述步骤e中，γ射线辐照处理的辐照剂量为250gy/h，辐照处理时间为3h。
其中，所述聚酯树脂为聚甲基丙烯酸甲酯。
其中，所述分散剂由聚乙烯蜡和硬脂酸锌按重量比2:1的比例组成。
本发明还提供了一种隔热bopet窗膜，包括如下重量份数的原料：
pet树脂100份
隔热母粒40份
其余助剂10份；
其中，所述隔热母粒为如上所述的隔热母粒。
其中，所述其余助剂为抗氧化剂、紫外线吸收剂、着色剂、抗静电剂、润滑剂和相容剂的混合物。
本发明还提供该种隔热bopet窗膜的制备方法：将所述pet树脂、隔热母粒和其余助剂进行熔融混合后，进行双向拉伸成膜，即得到所述的一种隔热popet窗膜。
实施例4
一种隔热母粒，包括如下重量份的原料：
聚酯树脂35份
隔热组合物17份
分散剂0.3份
其中，所述隔热组合物为核-内壳-外壳结构组合物，其核为纳米碳化纤维素，内壳为二氧化钛层，外壳为聚丙烯酰胺层。
其中，所述隔热组合物的制备方法包括如下步骤：
a、将3重量份的纳米纤维素加入28重量份的体积浓度为94％的乙醇水溶液中进行超声分散，得到分散液；
b、往分散液中加入13重量份的钛酸丁酯，升温至83℃使其水解，得到纳米纤维素/二氧化钛微球；
c、将所述纳米纤维素/二氧化钛微球置于惰性气体氛围中升温炭化后，即得到纳米碳化纤维素/二氧化钛微球；
d、取一定量的n,n-二甲基甲酰胺升温至75℃，溶解所述聚丙烯酰胺，形成聚丙烯酰胺溶液，所述聚丙烯酰胺溶液中聚丙烯酰胺的质量百分比为10％；将纳米碳化纤维素/二氧化钛微球加入至聚丙烯酰胺溶液中，进行搅拌均质，形成悬浊液，所述纳米碳化纤维素/二氧化钛微球的用量为聚丙烯酰胺溶液的5.5wt％；
e、将所述悬浊液进行γ射线辐照处理后，往所述悬浊液加入无水乙醇并使其降温至21℃，然后依次进行静置、过滤、洗涤、干燥处理，即得到所述隔热组合物，其中无水乙醇的用量为悬浮液的45wt％。
其中，所述纳米碳化纤维素的粒径为12.2nm，所述二氧化钛层的厚度为34.1nm，所述聚丙烯酰胺的厚度为12.4μm。
其中，所述步骤c中升温炭化的炭化温度为450℃，炭化时间为1.5h。
其中，所述步骤e中，γ射线辐照处理的辐照剂量为200gy/h，辐照处理时间为1.5h。
其中，所述聚酯树脂由聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚对苯二甲酸乙二酯按重量比1:1:1的比例组成。
其中，所述分散剂为聚乙烯蜡。
本发明还提供了一种隔热bopet窗膜，包括如下重量份数的原料：
pet树脂100份
隔热母粒25份
其余助剂3份；
其中，所述隔热母粒为如上所述的隔热母粒。
其中，所述其余助剂为相容剂。
本发明还提供该种隔热bopet窗膜的制备方法：将所述pet树脂、隔热母粒和其余助剂进行熔融混合后，进行双向拉伸成膜，即得到所述的一种隔热popet窗膜。
实施例5
一种隔热母粒，包括如下重量份的原料：
聚酯树脂45份
隔热组合物16份
分散剂0.8份
其中，所述隔热组合物为核-内壳-外壳结构组合物，其核为纳米碳化纤维素，内壳为二氧化钛层，外壳为聚丙烯酰胺层。
其中，所述隔热组合物的制备方法包括如下步骤：
a、将5重量份的纳米纤维素加入32重量份的体积浓度为96％的乙醇水溶液中进行超声分散，得到分散液；
b、往分散液中加入17重量份的钛酸丁酯，升温至88℃使其水解，得到纳米纤维素/二氧化钛微球；
c、将所述纳米纤维素/二氧化钛微球置于惰性气体氛围中升温炭化后，即得到纳米碳化纤维素/二氧化钛微球；
d、取一定量的n,n-二甲基甲酰胺升温至85℃，溶解所述聚丙烯酰胺，形成聚丙烯酰胺溶液，所述聚丙烯酰胺溶液中聚丙烯酰胺的质量百分比为14％；
d、将纳米碳化纤维素/二氧化钛微球加入至聚丙烯酰胺溶液中，进行搅拌均质，形成悬浊液，所述纳米碳化纤维素/二氧化钛微球的用量为聚丙烯酰胺溶液的6.5wt％；
e、将所述悬浊液进行γ射线辐照处理后，往所述悬浊液加入无水乙醇并使其降温至24℃，然后依次进行静置、过滤、洗涤、干燥处理，即得到所述隔热组合物，其中无水乙醇的用量为悬浮液的55wt％。
其中，所述纳米碳化纤维素的粒径为3.3nm，所述二氧化钛层的厚度为36.7nm，所述聚丙烯酰胺的厚度为22.4μm。
其中，所述步骤c中升温炭化的炭化温度为550℃，炭化时间为2.5h。
其中，所述步骤e中，γ射线辐照处理的辐照剂量为230gy/h，辐照处理时间为2.5h。
其中，所述聚酯树脂为聚对苯二甲酸乙二酯。
其中，所述分散剂为硬脂酸钙。
本发明还提供了一种隔热bopet窗膜，包括如下重量份数的原料：
pet树脂100份
隔热母粒35份
其余助剂2份；
其中，所述隔热母粒为如上所述的隔热母粒。
其中，所述其余助剂为抗氧化剂。
本发明还提供该种隔热bopet窗膜的制备方法：将所述pet树脂、隔热母粒和其余助剂进行熔融混合后，进行双向拉伸成膜，即得到所述的一种隔热popet窗膜。
本发明对实施例1-5制得的厚度均为100μm的隔热popet窗膜进行光学性测试，结果如下表：
由上表可知，本发明的隔热popet窗膜由于对中短波长的红外线具有良好的隔绝性，因此具有良好的隔热性；另本发明的bopet窗膜还具有良好的光透性和紫外线隔绝性，具有广泛的应用前景；此外，由于纳米聚丙烯腈碳化纤维具有吸热效应和远红外效应，因此增强了测试中远红外区的透光性，这也从侧面证明了，本发明的bopet窗膜可以通过远红外的持续辐射效果起到保温的作用。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。