專利名稱：一種用于制備紅外線阻隔聚酯薄膜的復合材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種用于制備紅外線阻隔聚酯薄膜的復合材料及其制備方法。
背景技術：
隨著納米材料在玻璃領域的廣泛運用。汽車和建筑隔熱薄膜產品不斷涌現。而聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜(即PET薄膜)作為隔熱薄膜的主要承載材料，被廣泛運用在隔熱薄膜領域。但查閱大量相關技術資料，使用的方法往往是通過在透明的聚酯薄膜基層材料上進行涂布的方式來實現，或直接把納米陶瓷氧化物的分散液與聚對苯二甲酸乙二醇酯的熱熔物進行機械混合。 涂布工藝雖是一種較為簡單的技術實現方式。但在使用過程中也凸顯了以下幾點不足第一，耐候性能難以滿足實際需求；第二，后期運用工藝較為復雜；第三，通過涂布的方式不容易獲得平整度較高的產品；第四，由于工藝復雜導致的損耗直接提高了產品的成本；直接把納米陶瓷分散液與聚酯的熱熔物進行混合又存在大量的不均勻現象。

發明內容
本發明的目的旨在提供一種復合材料，由該材料制得的紅外線阻隔聚酯薄膜在太陽光譜的紅外波譜較寬的范圍，可達良好的紅外阻隔效果，在1400nm至2500nm的紅外波段更可實現十分高效的紅外阻隔效果。本發明的另一目的旨在提供上述復合材料的制備方法。本發明的復合材料包括以下重量份原料制成
對苯二甲酸二甲酯25~35份 納米陶瓷粉體1~2份
表面處理劑0.02-0.2 份
樹脂0.5~2份
催化劑0.001-0.02 份
乙二醇40~60 份所述的表面處理劑為3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯、異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯、四異丙基二( 二辛基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯中的一種或幾種；所述的樹脂為含有羥基丙烯酸樹脂、聚酯樹脂和乙烯基樹脂中的一種或其混合物；所述的催化劑選自銻、錫、銻氧化物、錫氧化物中的一種或幾種。所述的納米陶瓷粉體為AZO納米摻鋁氧化鋅粉體、ITO納米摻錫氧化銦粉體、納米氮化鈦粉體和納米六硼化鑭中的一種或其混合物。 本發明的材料在太陽光譜所涵蓋的紅外波譜780 2500nm范圍，可達至少55%的紅外阻隔效果，在1400nm至2500nm的紅外波段更可實現75%以上的紅外阻隔效果。本發明涉及以下幾個步驟步驟一取乙二醇放入反應釜I中，加入表面處理劑，再加入納米陶瓷粉末，把反應釜I的溫度控制在80 120°C，在高速剪切機攪拌，處理完畢后放入砂磨機中，加入樹脂， 研磨后得到納米陶瓷乙二醇分散液留存備用；步驟二 取對苯二甲酸二甲酯放入反應釜2中，將步驟一中制備的納米陶瓷乙二醇分散液加入具有冷卻回流功能的反應釜2，加入催化劑，加入乙二醇若干；將反應釜2密封，充入惰性氣體氮，加熱至140°C 160°C，加熱攪拌，在常壓的情況下，將反應釜2溫度提高到160°C 220°C，反應3 4小時；再將反應釜溫度提高到260 300°C之間，壓力控制在100 120帕，反應時間為2 4小時后終止，并引出后冷卻、造粒后即成成品。所述步驟一中用2500-3500轉/min高速剪切機攪拌10 30分鐘。所述步驟一中在600 1200轉/min的速度下研磨12 24h。本發明的聚酯薄膜相對于傳統的光學薄膜有以下優點成膜過程中可有效減少團聚及模糊發霧等情況的出現，本發明的材料具有良好的紅外阻隔效果。I)通過本發明的薄膜的應用可以大大簡化了傳統光學隔熱薄膜的成膜工藝；2) —張膜就可以完成傳統產品多次工藝才能具備的全波段隔熱效果，大大降低了隔熱薄膜的成本；3)通過將紅外阻隔材料做到聚酯薄膜中，大大提高了材料的綜合耐候性能；4)制備的薄膜降低了多層涂布方式中的紋路問題，提聞的薄I旲的品質。


圖I為實施例I步驟一處理后的納米陶瓷材料在電鏡下觀測到的形貌。圖2為實施例6步驟一處理后的納米陶瓷材料在電鏡下觀測到的形貌。圖3為實施例I中步驟一制備的半成品與對苯二甲酸乙二醇酯在160°C混合后，在玻璃瓶中觀測的形貌。 圖4為實施例6中步驟一制備的半成品與對苯二甲酸乙二醇酯在1600C混合后，在玻璃瓶中觀測的形貌。在整個生產過程中的原料都需要達到很高的透光效果才能制成用于透明玻璃上的光學薄膜，一旦出現副反應，則整個透明體系用肉眼觀測會變得渾濁。
實施例以下將通過一系列的實施例對本發明進行進一步闡述，目的在于更好的理解本發明的內容而非限制本發明的保護范圍。對比例I步驟一取25公斤乙二醇放入50升的反應釜I中，加入0. 02公斤的硅烷偶聯劑3-氨丙基三乙氧基硅烷，再加入I. 5公斤納米ITO (納米摻錫氧化銦粉體)，把反應釜的溫度控制在100°C，用3000轉/min的高剪切機攪拌30分鐘，處理完畢后放入砂磨機中，加入I公斤羧基丙烯酸樹脂，在600轉/min的速度下研磨24h后得到納米陶瓷乙二醇分散液留存備用；步驟二 取對苯二甲酸二甲酯30公斤放入100升的具有冷卻回流功能的反應釜2中，將步驟一中制備的納米陶瓷乙二醇分散液加入反應釜2，加入錫催化劑0. 005公斤，力口入乙二醇20公斤。將反應釜密封，充入惰性氣體氮，加熱至160°C，加熱攪拌混合約30分鐘后，在常壓的情況下，將反應釜溫度提高到220°C反應3小時；將反應釜溫度提高到260°C，壓力控制在110帕,反應時間為2小時后終止，并引出后冷卻、造粒后即成成品。對比例I方案第一步中的半成品，其通過電鏡觀測如圖I所示。在160°C時與苯二甲酸二甲酯混合后，在玻璃瓶壁上殘留物種可觀測有明顯顆粒狀物質。這將會導致成膜出現模糊發霧的狀況(如圖3)。
實施例2步驟一取25公斤乙二醇放入50升的反應爸I中，加入0. I公斤的鈦酸酯偶聯劑異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯，再加入I. 5公斤納米氮化鈦粉末，把反應釜的溫度控制在100°C，用3000轉/min的高剪切機攪拌30分鐘，處理完畢后放入砂磨機中，力口Al. 5公斤含羥基丙烯酸樹脂，在1000轉/min的速度下研磨24h后得到納米陶瓷乙二醇分散液留存備用；步驟二 取對苯二甲酸二甲酯30公斤放入100升的具有冷卻回流功能的反應釜2，將步驟一中制備的納米陶瓷乙二醇分散液加入反應釜2，加入銻催化劑0. 008公斤，加入乙二醇20公斤。將反應釜密封，充入惰性氣體氮，加熱至160°C，加熱攪拌混合約30分鐘后，在常壓的情況下，將反應釜溫度提高到220°C反應3小時；將反應釜溫度提高到280°C，壓力控制在100帕,反應時間為2小時后終止，并引出后冷卻、造粒后即成成品。實施例2方案第一步中的半成品，其通過電鏡觀測其效果與圖2類似。在160°C時與苯二甲酸二甲酯混合后，在玻璃瓶壁上殘留物中觀測清晰透明與圖4類似。通過實施例2制備出的厚度為23um的聚酯薄膜通過使用深圳林上科技有限公司生產的LSlOl和LS160兩種檢測儀測得，薄膜的透光率可達68%，950nm的紅外線波段的阻隔率為50%，1400nm的紅外線波段的阻隔率為75%。對比例3步驟一取25公斤乙二醇放入50升的反應釜I中，加入0. 05公斤的硅烷偶聯劑3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，再加入I. 5公斤納米六硼化鑭粉末，把反應釜的溫度控制在100°C，用3000轉/min的高剪切機攪拌30分鐘，處理完畢后放入砂磨機中，加入0.5公斤含羧基乙烯基樹脂，在800轉/min的速度下研磨24h后得到納米陶瓷乙二醇分散液留存備用；步驟二 取對苯二甲酸二甲酯30公斤放入100升的具有冷卻回流功能的反應釜2，將步驟一中制備的納米陶瓷乙二醇分散液加入反應釜2，加入氧化銻催化劑0. 01公斤，加入乙二醇20公斤。將反應釜密封，充入惰性氣體氮，加熱至160°C，加熱攪拌混合約30分鐘后，在常壓的情況下，將反應釜溫度提高到220°C反應3小時；將反應釜溫度提高到280 C，壓力控制在120帕，反應時間為3小時后終止，并引出后冷卻、造粒后即成成品。
對比例3方案第一步中的半成品，其通過電鏡觀測與圖I類似，有大量團聚。在160°C時與苯二甲酸二甲酯混合后，在玻璃瓶壁上殘留物種可觀測有明顯顆粒狀物質。這將會導致成膜出現模糊發霧的狀況與圖3類似。實施例4步驟一取25公斤乙二醇放入50升的反應釜I中，加入0. 15公斤的鈦酸酯偶聯劑異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯，再加入I公斤ITO粉末和0. 5公斤AZ0,把反應釜的溫度控制在100°C，用3000轉/min的高剪切機攪拌30分鐘，處理完畢后放入砂磨機中，加入2公斤含羧基丙烯酸樹脂，在1000轉/mim的速度下研磨24h后得到納米
陶瓷乙二醇分散液留存備用；步驟二 取對苯二甲酸二甲酯30公斤放入100升的具有冷卻回流功能的反應釜2，將步驟一中制備的納米陶瓷乙二醇分散液加入反應釜2，加入氧化錫催化劑0. 02公斤，加入乙二醇20公斤。將反應釜密封，充入惰性氣體氮，加熱至160°C，加熱攪拌混合約30分鐘后，在常壓的情況下，將反應釜溫度提高到220°C反應3小時；將反應釜溫度提高到270 C，壓力控制在120帕，反應時間為2. 5小時后終止，并引出后冷卻、造粒后即成成品。實施例4方案第一步中的半成品，其通過電鏡觀測其效果與圖2類似。在160°C時與苯二甲酸二甲酯混合后，在玻璃瓶壁上殘留物中觀測清晰透明(如圖4)。通過實施例4制備出的厚度為23um的聚酯薄膜通過使用深圳林上科技有限公司生產的LSlOl和LS160兩種檢測儀測得，薄膜的透光率可達72%，950nm的紅外線波段的阻隔率為60%，1400nm的紅外線波段的阻隔率為85%。實施例5 步驟一取25公斤乙二醇放入50升的反應釜I中，加入0. 08公斤的硅烷偶聯劑3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)，再加入I公斤納米氮化鈦和0. 5公斤納米六硼化鑭粉末混合物，把反應釜的溫度控制在100°c，用3000轉/min的高剪切機攪拌30分鐘，處理完畢后放入砂磨機中，加入I公斤含羧基的乙烯基樹脂，在900轉/min的速度下研磨24h后得到納米陶瓷乙二醇分散液留存備用；步驟二 取對苯二甲酸二甲酯30公斤放入100升的具有冷卻回流功能的反應釜2，將步驟一中制備的納米陶瓷乙二醇分散液加入反應釜2，加入銻催化劑0. 005公斤，加入乙二醇20公斤。將反應釜密封，充入惰性氣體氮，加熱至160°C，加熱攪拌混合約30分鐘后，在常壓的情況下，將反應釜溫度提高到220°C反應3小時；將反應釜溫度提高到260°C，壓力控制在100帕，反應時間為3小時后終止，并引出后冷卻、造粒后即成成品。施例5方案第一步中的半成品，其通過電鏡觀測其效果與圖2類似。在160°C時與苯二甲酸二甲酯混合后，在玻璃瓶壁上殘留物中觀測清晰透明，與圖4類似。通過實施例5制備出的厚度為36um的聚酯薄膜通過使用深圳林上科技有限公司生產的LSlOl和LS160兩種檢測儀測得，薄膜的透光率可達68%，950nm的紅外線波段的阻隔率為75%，1400nm的紅外線波段的阻隔率為80%。實施例6步驟一取25公斤乙二醇放入50升的反應爸I中，加入0. 05公斤的鈦酸酯偶聯劑四異丙基二( 二辛基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯)，再加入0. 5公斤納米六硼化鑭和I公斤的納米ITO (納米銦錫氧化物)粉末，把反應釜的溫度控制在100°C，用3000轉/min的高剪切機攪拌30分鐘，處理完畢后放入砂磨機中，加入I. 5公斤含羥基丙烯酸樹脂，在1200轉/min的速度下研磨24h后得到納米陶瓷乙二醇分散液留存備用；步驟二 取對苯二甲酸二甲酯30公斤放入100升的具有冷卻回流功能的反應釜2，將步驟一中制備的納米陶瓷乙二醇分散液加入反應釜2，加入氧化錫催化劑0. 015公斤，加入乙二醇20公斤。將反應釜密封，充入惰性氣體氮，加熱至160°C，加熱攪拌混合約30分鐘后，在常壓的情況下，將反應釜溫度提高到220°C反應3小時；將反應釜溫度提高到270 C，壓力控制在120帕，反應時間為3小時后終止，并引出后冷卻、造粒后即成成品。施例6方案第一步中的半成品，其通過電鏡觀測如圖2所示。在160°C時與苯二甲酸二甲酯混合后，在玻璃瓶壁上殘留物中觀測清晰透明(如圖4)。通過實施例6制備出的厚度為23um的聚酯薄膜通過使用深圳林上科技有限公司生產的LSlOl和LS160兩種檢測儀測得，薄膜的透光率可達72%，950nm的紅外線波段的阻隔率為85%，1400nm的紅外線波段的阻隔率為90%。 實施例I步驟一取25公斤乙二醇放入50升的反應爸I中，加入0. 05公斤的鈦酸酯偶聯劑四異丙基二( 二辛基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯)，再加入I. 5公斤納米ITO (納米摻錫氧化銦粉體)，把反應釜的溫度控制在100°C，用3000轉/min的高剪切機攪拌30分鐘，處理完畢后放入砂磨機中，加入I. 5公斤含羥基丙烯酸樹脂，在600轉/min的速度下研磨24h后得到納米陶瓷乙二醇分散液留存備用；步驟二 取對苯二甲酸二甲酯30公斤放入100升的具有冷卻回流功能的反應釜2中，將步驟一中制備的納米陶瓷乙二醇分散液加入反應釜2，加入錫催化劑0. 005公斤，力口入乙二醇20公斤。將反應釜密封，充入惰性氣體氮，加熱至160°C，加熱攪拌混合約30分鐘后，在常壓的情況下，將反應釜溫度提高到220°C反應3小時；將反應釜溫度提高到260°C，壓力控制在110帕,反應時間為2小時后終止，并引出后冷卻、造粒后即成成品。施例7方案第一步中的半成品，其通過電鏡觀測如圖2所示。在160°C時與苯二甲酸二甲酯混合后，在玻璃瓶壁上殘留物中觀測清晰透明(如圖4)。通過實施例7制備出的厚度為23um的聚酯薄膜通過使用深圳林上科技有限公司生產的LSlOl和LS160兩種檢測儀測得，薄膜的透光率可達72%，950nm的紅外線波段的阻隔率為60%，1400nm的紅外線波段的阻隔率為90%。實施例8步驟一取25公斤乙二醇放入50升的反應釜I中，加入0. 08公斤的硅烷偶聯劑3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)，再加入I公斤納米氮化鈦粉末和0. 5公斤的六硼化鑭，把反應釜的溫度控制在100°c，用3000轉/min的高剪切機攪拌30分鐘，處理完畢后放入砂磨機中，加入I. 5公斤含羥基丙烯酸樹脂，在1000轉/min的速度下研磨24h后得到納米陶瓷乙二醇分散液留存備用；步驟二 取對苯二甲酸二甲酯30公斤放入100升的具有冷卻回流功能的反應釜2，將步驟一中制備的納米陶瓷乙二醇分散液加入反應釜2，加入銻催化劑0. 008公斤，加入乙二醇20公斤。將反應釜密封，充入惰性氣體氮，加熱至160°C，加熱攪拌混合約30分鐘后，在常壓的情況下，將反應釜溫度提高到220°C反應3小時；將反應釜溫度提高到280°C，壓力控制在100帕，反應時間為2小時后終止，并引出后冷卻、造粒后即成成品。
實施例2方案第一步中的半成品，其通過電鏡觀測其效果與圖2類似。在160°C時與苯二甲酸二甲酯混合后，在玻璃瓶壁上殘留物中觀測清晰透明與圖4類似。通過實施例2制備出的厚度為23um的聚酯薄膜通過使用深圳林上科技有限公司生產的LSlOl和LS160兩種檢測儀測得，薄膜的透光率可達70%，950nm的紅外線波段的阻隔率為65%，1400nm的紅外線波段的阻隔率為70%。·
權利要求
1.一種用于制備紅外線阻隔聚酯薄膜的復合材料，其特征在于，所述的復合材料包括以下重量份原料制成對苯二甲酸二甲酯25~35 份納米陶瓷粉體1~2份表面處理劑0.02~0.2份 樹脂0.5~2份 催化劑0.001-0.02份 乙醇40~60力、 所述的表面處理劑為3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、異丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)鈦酸酯、異丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)鈦酸酯、四異丙基二( 二辛基亞磷酸酰氧基)鈦酸酯中的一種或幾種； 所述的樹脂為含有羥基丙烯酸樹脂、聚酯樹脂和乙烯基樹脂中的一種或其混合物； 所述的催化劑選自銻、錫、銻氧化物、錫氧化物中的一種或幾種。
2.根據權利要求I所述的復合材料，其特征在于所述的納米陶瓷粉體為AZO納米摻鋁氧化鋅粉體、ITO納米摻錫氧化銦粉體、納米氮化鈦粉體和納米六硼化鑭中的一種或其混合物。
3.權利要求I或2所述的復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下制備，步驟一取部分乙二醇放入反應釜I中，加入表面處理劑，再加入納米陶瓷粉末，把反應釜I的溫度控制在80 120°C，的高速剪切機攪拌，處理完畢后放入砂磨機中，加入樹脂，研磨后得到納米陶瓷乙二醇分散液留存備用； 步驟二 取對苯二甲酸二甲酯放入反應釜2中，將步驟一中制備的納米陶瓷乙二醇分散液加入具有冷卻回流功能的反應釜2，加入催化劑，加入剩余的乙二醇；將反應釜2密封，充入惰性氣體氮，加熱至140°C 160°C，加熱攪拌，在常壓的情況下，將反應釜2溫度提高到160°C 220°C，反應3 4小時；再將反應釜溫度提高到260 300°C之間，壓力控制在100 120帕，反應時間為2 4小時后終止，并引出后冷卻、造粒后即成成品。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟一中用2500-3500轉/min高速 >剪切機攪拌10 30分鐘。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟一中在600 1200轉/mim的速度下研磨12 24h。全文摘要
本發明提供了一種用于制備紅外線阻隔聚酯薄膜的復合材料及其制備方法。該復合材料是以對苯二甲酸二甲酯、納米陶瓷粉體，表面處理劑，研磨樹脂，催化劑，乙二醇為原料。通過表面處理，研磨分散，高速高溫混合，聚合等一系列環節，制備成的一種高分子有機無機復合材料。通過運用這種材料制成的聚酯薄膜的厚度在23～75um之間，其通過該發明的復合材料制備的聚酯薄膜的可見光透過率在70％左右，在太陽光譜所涵蓋的紅外波譜780～2500nm范圍，形成至少55％的紅外阻隔效果，在1400nm至2500nm的紅外波段更可實現75％以上的紅外阻隔效果。
文檔編號C08K3/22GK102746495SQ20121026004
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月25日 優先權日2012年7月25日
發明者陳曉青, 陳楚偉 申請人:中南大學