一种高效阻隔紫外线及近红外线PET膜及其制备方法.pdf

本发明公开了一种高效阻隔紫外线及近红外线PET膜及其制备方法，该功能性PET薄膜包含：PET紫外线及近红外线阻隔母粒、PET树脂、光稳定剂成分。其制备方法是加入以上成分通过高速混合机搅拌均匀，输送到真空排气性单螺杆挤出机，经过混炼、排气、流延、横纵向拉伸、冷却定型，即制备得PET膜。本发明的PET薄膜在保持高透光率的基础上具有阻隔近红外线的隔热性能，近红外线阻隔率达85～99%，可调节可见光的透过率，可见光的透过率为60～85%、具有高效的紫外线阻隔效果，紫外线阻隔率＞99.5%，本发明的PET薄膜具有隔绝有害紫外线、高透光性、高耐候性、高效隔热节能特性的优点，是一种新型的节能薄膜材料。

权利要求书
1.  一种高效阻隔紫外线及近红外线的PET膜，其特征在于,包含以下的成分:
PET紫外线及近红外线阻隔母粒    20-40重量份
PET 树脂                         57-80重量份
光稳定剂                        0.1～3重量份。

2.  根据权利要求1所述的高效阻隔紫外线及近红外线的PET膜，其特征在于,所述的PET紫外线及近红外线阻隔母粒中含有铯钨青铜纳米粒子、氧化锡锑纳米粒子和紫外吸收剂；其中，铯钨青铜纳米粒子的分子式为CsxWo3,其中x=0.1～0.5。

3.  根据权利要求2所述的高效阻隔紫外线及近红外线的PET膜，其特征在于，所述的PET紫外线及近红外线阻隔母粒的成分为：
铯钨青铜纳米粒子1-30重量份;
氧化锡锑纳米粒子0-30重量份；
紫外吸收剂0.1-3重量份。

4.  根据权利要求2所述的高效阻隔紫外线及近红外线的PET膜，其特征在于,所述铯钨青铜纳米粒子、氧化锡锑纳米粒子的粒径为5～500nm；优选的粒径为20～60nm。

5.  根据权利要求2所述的高效阻隔紫外线及近红外线的PET膜，其特征在于，
所述的紫外吸收剂为2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-5-氯化苯并三唑、2-(2'-羟基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑和2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑中的一种或其组合物；所述的紫外吸收剂优选为2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑。

6.  根据权利要求1所述的高效阻隔紫外线及近红外线的PET膜，其特征在于，
所述的PET树脂的熔融指数为10-12g/10min。

7.  根据权利要求1所述的高效阻隔紫外线及近红外线的PET膜，其特征在于，
所述的光稳定剂为4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、4,4'-硫代双(6-叔丁基间甲酚)和亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯中的一种或其组合物。

8.  制备一种根据权利要求1～7任一所述的高效阻隔紫外线及近红外线的PET膜的方法，其特征在于，包括以下步骤:
1）按重量份将PET树脂，PET紫外线及近红外线阻隔母粒，光稳定剂通过高速混合机搅拌15－２５min，充分混合得PET树脂混合物；
2）将步骤（1）得到混拌均匀的PET树脂混合物通过真空送料机输送到螺杆挤出机喂料器中，再通过喂料器进入真空排气性单螺杆挤出机；
3）真空排气性单螺杆挤出机设置的条件为长径比为38：1，一区加工温度设置为275-295℃，二、三和四区加工温度设置为290-300℃，五、六区加工温度设置为290-325℃，模头加工温度为295-325℃；经过混炼、排气、流延、横纵向拉伸、冷却定型，制备得PET膜。

9.  根据权利要求8所述的高效阻隔紫外线及近红外线的PET膜的制备方法，其特征在于，所述的制备方法获得的PET膜的厚度为0.023-0.1mm。

10.  根据权利要求1-9任一所述的可高效阻隔紫外线及近红外线PET膜，其特征在于，所述的这种PET膜用于制备夹层玻璃，在建筑幕墙、门窗、天顶、汽车窗、火车窗、游艇天窗、飞机舱罩、电器视窗和广告屏上的应用。

说明书一种高效阻隔紫外线及近红外线PET膜及其制备方法
技术领域
本发明属于聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜的功能改造制备技术领域，涉及一种高效阻隔紫外线及近红外线PET膜及其制备方法。
背景技术
随着现代科技的发展，建筑幕墙、汽车玻璃、飞机舱罩窗和门窗的应用的越来越广泛，在炎热的夏季，太阳光所含有的紫外线对人体的照射是难以避免的。过量的日光紫外线照射可对人体的皮肤、眼睛、免疫系统等造成伤害。紫外线能破坏人体皮肤细胞，导致皱纹、色斑，使皮肤未老先衰，严重时产生日光性皮炎及晒伤，或皮肤和黏膜的日光性角化症，引起癌变。同时，红外线引起的热辐射对皮肤的穿透力超过紫外线。其辐射量的25%～65% 能到达表皮和真皮, 8%～17% 能到达皮下组织。红外线通过其热辐射效应使使皮肤温度升高, 毛细血管扩张, 充血, 增加表皮水分蒸发等直接对皮肤造成的不良影响。其主要表现为红色丘疹、皮肤过早衰老和色素紊乱。皮肤温度升高, 毛细血管扩张充血, 增加表皮水分蒸发等直接对皮肤造成不良影响。目前的玻璃的防紫外线和红外线功能较差，长期生活在低防紫外和红外线的玻璃下，会对人体健康产生极大的危害。所以，研究出防紫外线和防红外线的玻璃是当前亟需解决问题。
 PET薄膜是一种性能比较全面的包装薄膜，其透明性好，有光泽；具有良好的气密性和保香性，同时具有优良的机械性能、耐热性、耐寒性和耐化学药品性，具有优良的透明度、高强度、高阻隔性以及加工性能好的特点而被广泛应用。目前，PET薄膜广泛应用于磁记录、感光材料、电子、电气绝缘、工业用膜、包装装饰等领域，随着PET薄膜新功能的研究，PET薄膜开始应用于玻璃领域，制造成一种节能安全玻璃贴膜，将它贴到普通浮法玻璃上，可以改变浮法玻璃的物理性能，使之成为隔热节能、防爆、防紫外线、美化外观的作用，但是，该贴膜防紫外线功能较差，光调解率较低，而且不能防红外线，无法满足现代人的需要。因此，在具有可见光透过率高的基础上，制备具有阻隔紫外线功能，同时具有近红外线阻隔的PET功能膜成为一个重要的亟待解决的课题。
发明内容
为克服上述现有技术PET薄膜功能单一，阻隔效果差的的缺点，本发明的目的之一是提供一种高效阻隔紫外线及近红外线PET膜。本发明的功能PET薄膜在保持高透光率的基础上具有阻隔近红外线的隔热性能，近红外线阻隔率达率达85～99%，可调节可见光的透过率，可见光的透过率为60～85%、高效的紫外线阻隔效果，紫外线阻隔率＞99.5%、具有隔绝有害紫外线、高透光性、高耐候性、高效隔热节能特性，这种PET薄膜可以与无机玻璃进行夹合，贴合，应用在建筑幕墙、门窗、天顶；汽车、火车、游艇天窗上；飞机舱罩；电器视窗；广告屏上，是一种新型的节能薄膜材料。
本发明的一种高效阻隔紫外线及近红外线PET膜及其制备方法，包含以下的成分:PET紫外线及近红外线阻隔母粒20-40重量份、PET树脂57-80重量份、光稳定剂0.1～3重量份。
PET 高分子量树脂有很高的韧性，弯曲模量可达2400MPa以上，具高强度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广，耐疲劳性佳，耐候性佳，成形收缩率低、尺寸安定性良好的优点。因此，PET 树脂是无色的玻璃态的无定形聚合物，有很好的光学性。
光稳定剂可以屏蔽、发射紫外线或吸收紫外线并将其转化为无害的热能，可以起到阻隔紫外线的作用，减少紫外线的危害。
本发明的高效阻隔紫外线及近红外线PET膜的高效阻隔紫外线及近红外线PET母粒中含有铯钨青铜纳米粒子、氧化锡锑纳米粒子和紫外吸收剂；其中，铯钨青铜纳米粒子的分子式为CsxWo3,其中x=0.1～0.5。
本发明的铯钨青铜纳米粒子呈蓝色，具有强烈的短波近红外吸收性能，并可随着光照强度的变化而改变红外屏蔽性能，以较低的浓度施用于PET膜中不会影响PET膜的透明度，含有该铯钨青铜的玻璃也能保持良好的透明度。
氧化锡锑（ATO）纳米粒子是一种透明导电、抗静电、隔热等功能材料，对可见光（380nm-780nm）的吸收率极弱，而且由对可见光难以散射的小粒子组成，所以透明性高，能有效地阻隔中红外辐射，阻隔红外效果达80%以上。紫外阻隔性能不佳，紫外阻隔效果只有65%左右。氧化铟锡（ITO）纳米粒子具有很高的可见光透过率和中红外线反射率。
    进一步的，所述的PET紫外线及近红外线阻隔母粒的成分含量为：
铯钨青铜纳米粒子含量为1-30%;氧化锡锑纳米粒子含量为0-30%；紫外吸收剂含量为0.1-3%。其中，所述铯钨青铜、氧化锡锑的粒径为5～500nm；优选的粒径为20～60nm；所述的紫外吸收剂为2-(2'-羟基-3',5'-二叔丁基苯基)-5-氯化苯并三唑、2-(2'-羟基-5'-叔辛基苯基)苯并三唑和2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑中的一种或其组合物；优选的紫外吸收剂为2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑；所述的PET 树脂的熔融指数为10-12g/10min；所述的光稳定剂为4,4'-硫代双(6-叔丁基-3-甲基苯酚)、4,4'-硫代双(6-叔丁基间甲酚)和亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯中的一种或其组合物。
   本发明的高效阻隔紫外线及近红外线的PET膜的方法包括以下步骤:
1）按重量份将PET 树脂，PET紫外线及近红外线阻隔母粒，光稳定剂通过高速混合机搅拌15－２５ｍｉｎ，充分混合得PET 树脂混合物；
2）将步骤（1）得到混拌均匀的PET 树脂混合物通过真空送料机输送到螺杆挤出机喂料器中，再通过喂料器进入真空排气性单螺杆挤出机；
3）真空排气性单螺杆挤出机设置的条件为长径比为38：1，一区加工温度设置为275-295℃，二、三和四区加工温度设置为290-300℃，五、六区加工温度设置为290-325℃，模头加工温度为295-325℃；经过混炼、排气、流延、横纵向拉伸、冷却定型，制备得PET膜。
由上述所述的制备方法获得的PET膜的厚度为0.023-0.1mm。这种PET膜具有紫外线阻隔率＞99.5%、可见光的透过率为60～85%、近红外线阻隔率达85～99%的优点，具有隔绝有害紫外线、高透光性、高耐候性、高效隔热节能的优点。这种PET膜用于制备夹层玻璃，在建筑幕墙、门窗、天顶、汽车窗、火车窗、游艇天窗、飞机舱罩、电器视窗和广告屏上的应用。
本发明采用的铯钨青铜复合粒子充分发挥各自的功能，通过对红外辐射和紫外线的吸收或反射，达到在较小添加量下的前提下具有最佳的隔热性能和光学性能。将铯钨青铜复合粒子、氧化锡锑和紫外吸收剂与PET 树脂粉进行混合，把混合好的PET 树脂粉加入其他助剂后在螺杆挤出机中熔融挤出成膜。该膜具有阻隔紫外线和近红外线的功能，可见光透过率按需要进行调整，用该膜做成的夹层玻璃可以用于建筑玻璃窗等,具有隔热防紫外的作用,起到节能环保的效果。
本发明相对于现有技术具有如下的优点和效果:
1.本发明的高效阻隔紫外线及近红外线PET膜的PET紫外线及近红外线阻隔母粒中铯钨青铜原料具有性能稳定，高效的性质，阻隔近红外线和紫外线的效果。
2.本发明的高效阻隔紫外线及近红外线PET膜具有很好的隔热效果，同时不影响光线的通透性和玻璃的美观，是具有广阔市场的玻璃材料。
具体实施方式
以下内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。下述实施例所使用的“份”是指重量份。
一、表1是一种厚度为0.023mm的高效阻隔紫外线及近红外线PET膜的实施例1-3与对比例1的PET 薄膜的成分配比及其制备方法：
表1. 实施例1-3和对比例1的配比表

1）按重量份将PET 树脂，PET紫外线及近红外线阻隔母粒，光稳定剂通过高速混合机搅拌15ｍｉｎ，充分混合得PET 树脂混合物；
2）将步骤（1）得到混拌均匀的PET 树脂混合物通过真空送料机输送到螺杆挤出机喂料器中，螺杆喂料器带有螺带式搅拌器，混拌均匀的PET 树脂混合物通过喂料器进入真空排气性单螺杆挤出机；
3）真空排气性单螺杆挤出机设置的条件为长径比为38：1，一区加工温度设置为275-295℃，二、三和四区加工温度设置为290-300℃，五、六区加工温度设置为290-325℃，模头加工温度为295-325℃；经过混炼、排气、流延、横纵向拉伸、冷却定型，制备得PET膜。。
把对比例和实施例1～3制得的膜片剪取40cm*40cm的面积，把该膜片层压成夹层玻璃，每片玻璃的厚度为2.5mm，放置于30cm*30cm*40cm的隔热箱的敞口上，该隔热箱的结构是4个侧面为泡沫塑料层，底部中空，空气可流动。在箱子中放置温度计测量箱里的温度，把制作好的五个箱子放置于150W的红外灯下照射40分钟，测试箱内空气温度。上述按照实施例1～3和对比例配比制作的夹胶玻璃的光学性能和隔热性能的测试结果见表2。
表2. 实施例1～3和对比例1配比制作的夹胶玻璃的光学性能和隔热性能

由上述表1.数据可知，实施例3为最佳实施例。
二、表3是一种厚度为0.058mm的高效阻隔紫外线及近红外线PET膜的实施例4-6与对比例2的PET薄膜的成分配比及其制备方法：
表3. 实施例4-6和对比例2的配比表

制备方法同实施例1。
把对比例和实施例4～6制得的膜片剪取40cm*40cm的面积，把该膜片层压成夹层玻璃，每片玻璃的厚度为2.5mm，放置于30cm* 30cm*40cm的隔热箱的敞口上，该隔热箱的结构是4个侧面为泡沫塑料层，底部中空，空气可流动。在箱子中放置温度计测量箱里的温度，把制作好的五个箱子放置于150W的红外灯下照射40分钟，测试箱内空气温度。上述按照实施例4～6和对比例配比制作的夹胶玻璃的光学性能和隔热性能的测试结果见表4。
表4. 实施例4～6和对比例2配比制作的夹胶玻璃的光学性能和隔热性能

由上表2.数据可知，实施例5为最佳实施例。
三、表5是一种厚度为0.1mm的高效阻隔紫外线及近红外线PET膜的实施例7-9与对比例3的PET薄膜的成分配比及其制备方法：
表5. 实施例7-9和对比例3的配比表

制备方法同实施例1。
把对比例和实施例7～9制得的膜片剪取40cm*40cm的面积，把该膜片层压成夹层玻璃，每片玻璃的厚度为2.5mm，放置于30cm* 30cm*40cm的隔热箱的敞口上，该隔热箱的结构是4个侧面为泡沫塑料层，底部中空，空气可流动。在箱子中放置温度计测量箱里的温度，把制作好的五个箱子放置于150W的红外灯下照射40分钟，测试箱内空气温度。上述按照实施例7～9和对比例配比制作的夹胶玻璃的光学性能和隔热性能的测试结果见表6。
表6. 实施例7～9和对比例3配比制作的夹胶玻璃的光学性能和隔热性能

由上述表6.数据可知，实施例8为最佳实施例。
从上述实施例1-9与对比例1-3的数据中，可以分析得出，对比例没有加入PET紫外线及近红外线阻隔母粒，透光率最高，箱内空气温度最高，隔热效果不良。随着PET紫外线及近红外线阻隔母粒的添加，对红外和紫外的阻隔性显著增加，透光率略有下降，但是不影响光的通透性,并可根据需要灵活进行调整，使得夹层玻璃光的通透性好，但是隔热效果明显增强，是一种新型的PET薄膜材料。
这种PET膜用于制备夹层玻璃，在建筑幕墙、门窗、天顶、汽车窗、火车窗、游艇天窗、飞机舱罩、电器视窗和广告屏上的应用。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。