一種透光的隔熱薄膜及其制備方法及其應用技術

本發明專利技術涉及一種透光的隔熱薄膜及其制備方法及其應用。本發明專利技術的透光的隔熱薄膜包括樹脂基體和均勻分散其中的改性SiO2空心球顆粒，其中，所述改性SiO2空心球顆粒為水溶性、帶正電荷的亞微米SiO2空心球顆粒，所述樹脂基體為水性聚氨酯乳膠或丙烯酸樹脂乳液。本發明專利技術還提供了透光的隔熱薄膜的制備方法及其應用。本發明專利技術制備工藝簡單、基體材料易得、添加劑量極低、成本低、無揮發性有機物，符合綠色環保節能要求，所得產品既具有低導熱系數又具有高的可見光透過率和低的紫外光透過率，可成為建筑、汽車、航天等行業理想的玻璃涂層，達到隔熱透光的效果。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及復合高分子材料應用
，具體涉及到一種透光的隔熱薄膜及其制備方法及其應用。
技術介紹
石油煤炭資源越來越少，節能減排的重要性受到廣泛重視。降低生產能耗、減少廢氣排放是我們每個企業甚至到每個人都必須遵循的一個原則。建筑用能占能源總消耗的百分之三十多，建筑節能因而是節能減排工作的重要環節，建筑用能的重要部分是夏天的制冷降溫和冬天的采暖保溫引起的能耗，為了降低建筑能耗，除能量轉換設備需要改進完善之外，最主要的方法是采用有效的隔熱材料來實現節能的目標。目前用于墻體和門的隔熱材料主要為多孔材料，包括有機的聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫、酚醛泡沫和無機類石棉、硅酸鈣、蛭石、珍珠巖等。大量的孔道使得材料具有低密度的同時也降低了材料的導熱系數，但這些材料均存在一些缺點，如有機泡沫材料易燃、機械性能差、發泡劑對環境造成一定污染；無機類材料易潮、導熱系數偏高隔熱效果不理想、粉塵多污染重，應用受到限制。對于窗戶的隔熱而言，玻璃貼膜或者涂膜是較為經濟和便捷的方式，薄膜需同時滿足兩個指標即低導熱系數和透光性，鑒于此上述這些材料均不適宜。 近年來有機-無機復合技術的發展給我們提供了新思路，利用有機物和無機物性能的優勢互補來實現目的，但不足之處在于復合材料某種性能的提高往往是以犧牲其他性能來獲得的，如材料的隔熱性能提高的同時機械性能和/或透光性能大幅下降，等等。材料內部出現的明顯界面是造成上述情況的主要原因，因此尋找匹配的材料、提高材料間的相容性是復合材料發展的關鍵。聚氨酯或者丙烯酸樹脂具有低揮發有機化合物、無毒、安全、透明等特征，被廣泛用于輕紡、皮革加工、涂料、木材加工、建材、造紙和膠粘劑等行業，而且作為高分子材料， 它們本體導熱系數也低，可以成為隔熱材料的基材。高空隙率的中空球由于束縛了大量的氣體，具有低密度、低導熱的特點，以SiO2空心球為例，它作為添加組分能明顯降低高分子基材的導熱系數，使復合材料顯示優異的隔熱性能(公開號CN 101585948，公開號CN 101585954)。在公開號CN 101585954的專利中將單分散二氧化硅的空心球分散在高分子聚合物的基體中，具有良好的隔熱效果，在該專利技術中所使用的聚合物包括環氧、聚氨酯或聚對苯二甲酸乙二醇酯，其中聚氨酯為不溶于水的聚氨酯單體，改性二氧化硅具有較強的疏水性， 將聚氨酯單體和改性二氧化硅的空心球通過原位反應得到該復合材料，雖然通過該方法制備得到的復合材料雖然具有良好的隔熱性能，由于該復合材料中二氧化硅的空心球發生團聚而不具有透光的性能，因此限制了該復合材料的應用。因此本專利技術通過選用水溶性的聚氨酯乳液和改性后具有親水性的二氧化硅的空心球來制備具有良好透光性能的隔熱薄膜
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供了一種透光的隔熱薄膜。本專利技術的再一目的在于還提供了一種透光的隔熱薄膜的制備方法。本專利技術的還一目的在于提供了該透光的隔熱薄膜的應用。根據本專利技術透光的隔熱薄膜，所述透光的隔熱薄膜包括樹脂基體和均勻分散其中的改性SiO2空心球顆粒，其中，所述改性SiO2空心球顆粒為水溶性、帶正電荷的亞微米SiO2空心球顆粒，所述樹脂基體為水性聚氨酯乳膠或丙烯酸樹脂乳液。根據本專利技術透光的隔熱薄膜，所述SiO2空心球的中空內徑為200nm 800nm，壁厚為 20nm lOOnm。根據本專利技術透光的隔熱薄膜，所述改性SiO2空心球顆粒質量不大于水性聚氨酯或丙烯酸樹脂質量的I. 0%。本專利技術還提供了一種制備透光的隔熱薄膜的方法，該方法包括以下步驟I)制備亞微米尺寸的SiO2空心球；2)將步驟I)中的SiO2空心球改性為水溶性、帶正電荷的亞微米SiO2空心球顆粒；3)將步驟2)中改性后的水溶性、帶正電荷的亞微米SiO2空心球顆粒分散至水性聚氨酯/丙烯酸樹脂乳液中，攪拌、流延成膜，得到透光的隔熱薄膜。根據本專利技術的制備透光的隔熱薄膜的方法，改性方法包括以下兩種將SiO2空心球分散至含有硅烷偶聯劑KH550的甲苯、氯仿或乙醇溶液中，加熱回流5h，冷卻后分離，用乙醇或丙酮洗滌，并分散至含有一元強酸的乙醇溶液中，攪拌后分離洗滌，干燥得到水溶性、帶正電荷的亞微米SiO2空心球顆粒，或者將SiO2空心球分散至含有硅烷偶聯劑KH570的甲苯、氯仿或乙醇溶液中，加熱回流5h，冷卻后進行分離，用乙醇或丙酮洗滌，干燥，并分散至乙醇中，加入甲基丙烯酸酯類單體(甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯或甲基丙烯酸丁酯)，和少量偶氮類(偶氮異丁腈或偶氮二異丁脒鹽酸鹽)引發劑，于惰性氣體保護、加熱回流反應12h，產物用丙酮或乙醇洗滌三次，干燥得到水溶性、帶正電荷的亞微米SiO2空心球顆粒；根據本專利技術的透光的隔熱薄膜的方法，所述的步驟I)中的SiO2空心球的中空內徑為200nm 800nm,壁厚為20nm lOOnm。根據本專利技術的透光的隔熱薄膜的方法，所述步驟3)中SiO2空心球質量不大于水性聚氨酯或丙烯酸樹脂質量的I. 0%。根據本專利技術的透光的隔熱薄膜的方法，所述步驟2)中硅烷偶聯劑KH550、KH570或甲基丙烯酸甲酯與SiO2空心球的質量比為I : 10 25。根據本專利技術的透光的隔熱薄膜的方法，所述步驟2)中水性聚氨酯乳液濃度為27 28wt%，丙烯酸樹脂濃度為46 48wt%。此外，本專利技術的上述制備得到的透光的隔熱薄膜可在建筑、汽車玻璃、航天領域中應用。本專利技術采用SiO2空心球顆粒為無機添加劑，極大降低了聚氨酯基體的導熱系數，通過改變空心球的尺寸、含量實現導熱系數的調控。本專利技術采用簡便的無機顆粒表面改性技術，使得無機顆粒與水性聚氨酯具有良好的相容性，極大抑制了無機-有機異相界面的出現，聚氨酯基體的透光性未受到明顯影響。根據本專利技術的一實施例，制備透明的隔熱薄膜的方法具體的包括以下步驟(I)亞微米尺寸SiO2空心球的制備方法見專利技術專利“二氧化硅中空球/聚苯乙烯復合隔熱材料及其制備方法(公開號CN 101585948) ”，圖I和2給出了兩種不同尺寸的空心球；(2)空心球表面改性分為兩種途徑1)0. 5g SiO2空心球分散至含有10mLKH550的 IOOmL甲苯溶液中，于110°C下回流5h，待溶液冷卻后進行分離，用乙醇洗滌三次，接著將之分散至含有4mL鹽酸(IM)的20mL乙醇溶液中，攪拌3h后分離洗滌，最后于80°C下干燥備用；2)0. 5g SiO2空心球分散至IOOmL含有10mLKH570的甲苯溶液中，于110°C下回流5h，待溶液冷卻后進行分離，用乙醇洗滌三次，80°C下干燥，接著將之分散至35mL乙醇中，加入Ig 甲基丙烯酸甲酯和少許偶氮異丁腈，于N2保護、75°C回流反應12h，產物用丙酮洗滌三次，最后于80°C下干燥備用；(3)復合薄膜的制備將一定量改性后的SiO2空心球分散至水性聚氨酯或丙烯酸樹脂乳液中，機械攪拌至乳液稍粘，涂覆于平板玻璃表面待其流延成膜，12h后置于35°C下烘24h得到產品；(4)薄膜隔熱性能及透光性能測試用雙平板保護熱流法對薄膜隔熱性能進行表征，所用儀器為NETZSCH公司的HFM436型導熱儀，鑒于儀器對樣品厚度尺寸和導熱系數的要求，同時考慮本樣品的特征，設計了一個測試體系，并通過計算得出薄膜的導熱系數，計 算公式為= + 其中dt、dP_e、dPU分別表不三者總厚度、有本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳運法，廖玉超，武曉峰，岳仁亮，
申請(專利權)人：中國科學院過程工程研究所，
類型：發明
國別省市：