一種相變控溫防曬薄膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種相變控溫防曬薄膜及其制備方法。其特征在于相變控溫防曬薄膜是以微膠囊復(fù)合相變材料為智能控溫成分，采用氧化鋅、二氧化鈦、銀、氧化鋁等納米顆粒作為抗紫外線材料，以PVC、PET、PE等薄膜為基體材料塑化復(fù)合而成。本發(fā)明首先將基體材料的樹脂粉，塑料助劑通過高速攪拌混煉成均勻穩(wěn)定的增塑糊，然后加入微膠囊復(fù)合相變材料和納米顆粒，繼續(xù)攪拌混合均勻，最后通過涂敷成形、高溫固化制備出具有較好相變儲能特性和較高抗紫外線性能的新型相變控溫防曬薄膜，該薄膜在可見光區(qū)的透過率可達65%，在紫外光區(qū)的透過率僅為10%。
【專利說明】一種相變控溫防曬薄膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及儲能復(fù)合材料領(lǐng)域和光學領(lǐng)域，具體為一種相變控溫防曬薄膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，高效隔熱材料由于具有突出的優(yōu)點以及節(jié)能環(huán)保的需要，己成為發(fā)展最決，最具活力的新型材料之一。尤其是為解決建筑物、汽車等場所的隔熱問題，國內(nèi)外在高效隔熱薄膜領(lǐng)域進行了廣泛的研究和嘗試?，F(xiàn)有的各種太陽熱反射隔熱薄膜，基本上都是通過增加薄膜表面對紅外線的反射，隔離輻射熱，進而達到防曬及節(jié)能目的。如中國專利200310111067.4通過F、Mn元素的摻雜來增加薄膜對紅外線的反射率。中國專利200410051966.4通過氧化釩在相變溫度以上全波段來反射紅外光，提高對太陽光的熱放射效率，實現(xiàn)控溫。這種對可見光中紅外線的反射隔離，雖然降低了室內(nèi)及汽車內(nèi)電能的消耗，但不能自動調(diào)節(jié)環(huán)境內(nèi)部的溫度，同時也降低了太陽能的利用效率。因此，在隔熱的同時如果能將太陽能的輻射熱儲存起來進行再利用，將會大幅度提高太陽能的利用效率，真正起到節(jié)能的效果。
[0003]相變蓄熱是利用相變材料的相變潛熱來實現(xiàn)能量的儲存和利用的新型節(jié)能技術(shù)。它利用相變材料的相變潛熱來蓄熱，蓄能密度大，蓄熱裝置簡單、體積小，而且蓄熱過程中相變材料近似恒溫，易于實現(xiàn)定溫控制，特別適用于建筑保溫節(jié)能領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著相變材料的優(yōu)勢逐漸被各能源相關(guān)領(lǐng)域所認同，相變材料的研究越發(fā)深入，目前已經(jīng)形成了一些比較成熟的相變材料與普通建筑材料的復(fù)合使用方式。但是還沒發(fā)現(xiàn)將這種技術(shù)應(yīng)用到隔熱防曬薄膜領(lǐng)域中的研究。因此，本發(fā)明擬提供一種新型的相變控溫隔熱防曬薄膜，將相變材料應(yīng)用到隔熱防曬薄膜中，通過相變材料的儲熱特性將部分太陽能輻射熱儲存起來并通過抗紫外線材料反射或吸收大部分紫外光來自動調(diào)節(jié)薄膜內(nèi)部環(huán)境的溫度，實現(xiàn)智能控溫。因此，這 種薄膜比現(xiàn)有反射太陽熱的薄膜性能要好得多，會起到較好的隔熱防曬效果，且能做到冬暖夏涼，起到不用或少用空調(diào)，從而有效地提高能源利用率，實現(xiàn)高效節(jié)能。
[0004]本發(fā)明首次提出將微膠囊復(fù)合相變材料、納米顆?？棺贤饩€材料和聚合物復(fù)合，賦予薄膜優(yōu)良的太陽光隔熱和智能控溫效果。如果在建筑物屋頂、門窗及汽車門窗表面貼上一層這種薄膜，或在農(nóng)用溫室做保溫膜，將在夏季有效降低暴露在太陽熱輻射下的裝備的表面和內(nèi)部溫度，可以節(jié)省甚至不用空調(diào)，既節(jié)省能源又保護環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是提供一種新型的相變控溫防曬薄膜及其制備方法。該薄膜一方面通過相變材料的儲能特性把紅外線輻射熱儲存起來，起到智能控溫效果；另一方面利用納米顆粒對紫外線的阻隔及吸收能力對紫外線進行屏蔽，從而提高建筑物或者汽車內(nèi)部環(huán)境的舒適度。另外，在這些環(huán)境溫度過低時，薄膜內(nèi)部的相變材料還能將儲存的熱量釋放出來，從而進一步保證環(huán)境內(nèi)部的舒適性，這將對環(huán)境起到雙重保護的功效，同時有效地提高能源利用率，真正起到節(jié)能的目的。
[0006]本發(fā)明提供的相變控溫防曬復(fù)合薄膜所采用的智能控溫成分一微膠囊復(fù)合相變材料，具有較高的相變控溫性能、熱循環(huán)穩(wěn)定性好、相變溫度適宜，能有效地將建筑物及汽車門窗玻璃內(nèi)部的溫度控制在室溫范圍內(nèi)，從而實現(xiàn)控溫節(jié)能。該薄膜采用的納米顆?？棺贤饩€成分由于具有高折光性和高光活性，對中波區(qū)和長波區(qū)紫外線具有較強的屏蔽功能，且所采用的納米顆粒無毒無污染，已經(jīng)被廣泛地被用作化妝品的防曬劑，本發(fā)明采用納米顆粒作為光吸收材料將具有較高的抗紫外線效果。因此，本發(fā)明的相變控溫防曬復(fù)合薄膜具有較高的智能控溫性能和防曬效果，能有效控制建筑物及汽車內(nèi)部的溫度波動，提高能源利用率，具有較強的節(jié)能防曬功能。
[0007]本發(fā)明所提出的相變控溫防曬復(fù)合薄膜的技術(shù)方案，其特征是由基體材料、智能控溫材料、抗紫外線材料、塑料添加劑復(fù)合而成。其中，各組分的質(zhì)量范圍為基體材料35-38wt.智能控溫材料5-8wt.%,抗紫外線材料5-6wt.塑料添加劑48-55wt.%。
[0008]上述基體材料可為PE、PET、PVC等材料。
[0009]上述智能控溫材料為微膠囊復(fù)合相變材料。
[0010]上述抗紫外線材料為氧化鋅、二氧化鈦、銀、氧化鋁等納米顆粒。
[0011]上述塑料添加劑劑為增塑劑、抗氧劑、穩(wěn)定劑等。
[0012]一種上述相變控溫防曬復(fù) 合薄膜的制備方法，其步驟如下:
[0013]步驟1，采用塑料混煉技術(shù)，將基體材料與塑料助劑進行共混塑煉，得到均勻穩(wěn)定的增塑糊。
[0014]步驟2，將一定比例的微膠囊復(fù)合相變材料和抗紫外線納米顆粒加入步驟I的增塑糊中，攪拌分散均勻。
[0015]步驟3，將步驟2的增塑糊轉(zhuǎn)移到模具中，涂敷均勻。
[0016]步驟4，將模具轉(zhuǎn)移到80-100° C的烘箱中，恒溫固化6_10h成形。
[0017]步驟5，取出模具，室溫自然冷卻，脫模即得相變控溫防曬薄膜。
[0018]一種上述相變控溫防曬復(fù)合薄膜的制備方法，其步驟如下:
[0019]步驟1，將基體材料、塑料助劑、溶劑混合均勻，得到均勻穩(wěn)定的溶液。
[0020]步驟2，將一定比例的微膠囊復(fù)合相變材料和抗紫外線納米顆粒加入步驟I的混合溶液中，攪拌分散均勻。
[0021]步驟3，將步驟2的混合溶液轉(zhuǎn)移到模具中，涂敷均勻。
[0022]步驟4，將模具轉(zhuǎn)移到真空烘箱中，室溫條件下，連續(xù)抽真空6h，使溶劑完全揮發(fā)，并脫去氣泡。
[0023]步驟5，升溫至80-150° C，恒溫固化成形。
[0024]步驟6，取出模具，室溫自然冷卻，脫模即得相變控溫防曬薄膜。
[0025]本發(fā)明與現(xiàn)有傳統(tǒng)技術(shù)相比，具有以下有益效果:
[0026](_)提高了隔熱防曬薄膜的防曬功能，具有自動調(diào)溫效果，大幅度提高能源利用率。
[0027]本發(fā)明中采用的智能控溫成分一微膠囊復(fù)合相變材料，儲熱密度大，且相變溫度恰好在室溫范圍內(nèi)，物理化學穩(wěn)定性好，能有效地將太陽輻射的熱量儲存起來，并適時平穩(wěn)對外釋放，可以有效地起到自動控溫的作用，實現(xiàn)智能控溫，可以使建筑物及汽車門窗內(nèi)部冬暖夏涼，從而減少空調(diào)的使用。本發(fā)明中采用的納米顆粒具有較高的抗紫外線功能，可以進一步提高薄膜的抗曬能力。
[0028](二)制備方法簡單，成本低廉
[0029]本發(fā)明提供的相變控溫防曬薄膜，通過高速混煉、涂覆成型、高溫固化等制備工藝，操作簡單。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是實施例1中相變控溫防曬復(fù)合薄膜的紫外-可見光光譜；
[0031]圖2是實施例1中相變控溫防曬復(fù)合薄膜的DSC曲線。
[0032]圖3是實施例2中相變控溫防曬復(fù)合薄膜的紫外-可見光光譜；
[0033]圖4是實施例2中相變控溫 防曬復(fù)合薄膜的DSC曲線。
[0034]圖5是實施例3中相變控溫防曬復(fù)合薄膜的紫外-可見光光譜；
[0035]圖6是實施例3中相變控溫防曬復(fù)合薄膜的DSC曲線。
【具體實施方式】:
[0036]實施例1
[0037]將35wt% PVC糊樹脂、48wt% DOP增塑劑、2wt%鈣鋅穩(wěn)定劑、3wt%發(fā)泡劑等混合均勻，在高速混煉機中高速混煉形成均勻穩(wěn)定的增塑糊。將7wt%微膠囊復(fù)合相變材料和5wt%抗紫外線納米顆粒加入到該增塑糊中，攪拌均勻，然后將該增塑糊倒入模具中，涂敷形成2.5mm厚的膜。接著，將模具放入80° C烘箱中，高溫固化6h。最后，脫模，即得相變控溫防曬薄膜。
[0038]如此，則得到相變控溫防曬薄膜在紅外光區(qū)的透光率為59%，說明其具有一定的透明性，在紫外光區(qū)的透光率僅有10%，即紫外光被該薄膜完全屏蔽，具有較強的抗紫外線效果。通過DSC曲線顯示，其熔融溫度為19.44°C，熔融焓為8.90J/g。
[0039]實施例2
[0040]將35wt% PVC糊樹脂、48wt% DOP增塑劑、2wt%鈣鋅穩(wěn)定劑、2wt%發(fā)泡劑等混合均勻，在高速混煉機中高速混煉形成均勻穩(wěn)定的增塑糊。將7wt%微膠囊復(fù)合相變材料和6wt%抗紫外線納米顆粒加入到該增塑糊中，攪拌均勻，然后將該增塑糊倒入模具中，涂敷形成2.5mm厚的膜。接著，將模具放入80° C烘箱中，高溫固化6h。最后，脫模，即得相變控溫防曬薄膜。
[0041]如此，則得到相變控溫防曬薄膜在紅外光區(qū)的透光率為65%，說明其具有一定的透明性，在紫外光區(qū)的透光率僅有11 %，即紫外光被該薄膜完全屏蔽，具有較強的抗紫外線效果。通過DSC曲線顯示，其熔融溫度為21.25°C，熔融焓為9.51J/g。
[0042]實施例3
[0043]將38wt% PVC糊樹脂、20wt% DOP增塑劑、2wt%鈣鋅穩(wěn)定劑、3wt%&泡劑、25wt%溶劑THF等混合均勻，形成均勻穩(wěn)定的溶液。將7wt%微膠囊復(fù)合相變材料和5wt%抗紫外線納米顆粒加入到該溶液中，攪拌分散均勻，然后將該溶液倒入模具中，涂敷形成2.5mm厚的膜。將模具轉(zhuǎn)移到真空烘箱中，室溫條件下，連續(xù)抽真空6h，使溶劑完全揮發(fā)，并脫去氣泡。接著，將烘箱升溫至80° C，高溫固化6h。最后，脫模，即得相變控溫防曬薄膜。
[0044]如此，則得到相變控溫防曬薄膜在紅外光區(qū)的透光率為66%，說明其具有一定的透明性，在紫外光區(qū)的透光率僅有11 %，即紫外光被該薄膜完全屏蔽，具有較強的抗紫外線效果。通過DSC曲線顯示，其熔 融溫度為26.56°C，熔融焓為8.87J/g。
【權(quán)利要求】
1.一種相變控溫防曬薄膜,其特征在于:由基體材料、智能控溫材料、抗紫外線材料、塑料助劑復(fù)合而成； 其中，各組分的質(zhì)量范圍為基體材料35-38wt.%，智能控溫材料5-8wt.%，抗紫外線材料5-6wt.%，塑料助劑48-55wt.%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變控溫防曬薄膜，其特征在于:上述基體材料為PE、PET、或PVC。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變控溫防曬薄膜，其特征在于:上述智能控溫材料為微膠囊復(fù)合相變材料； 上述智能控溫材料的熔融和結(jié)晶溫度在18-40°C之間，熔融焓和結(jié)晶焓大于100J/g。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的相變控溫防曬薄膜，其特征在于: 所述微膠囊復(fù)合相變材料為以熔融溫度為18-40°C，結(jié)晶溫度為10-40°C，熔融焓和結(jié)晶焓大于150J/g的相變材料為芯材，如正十六烷、正十八烷、正二十烷，硬脂酸，棕櫚酸，月桂酸，正十四醇，正十六醇，Na2SO4.IOH2O, CaCl2.6H20，Na2HPO4.12H20，Na2CO3.IOH2O 等中的一種或二種以上；以苯乙烯、三聚氰胺-甲醛共聚物，聚氨酯，聚脲，二氧化硅，聚甲基丙烯酸甲酯等中的一種或二種以上為微膠囊壁材的微膠囊復(fù)合相變材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變控溫防曬薄膜，其特征在于:上述抗紫外線材料為氧化鋅、二氧化鈦、銀、或氧化鋁納米顆粒中的一種或二種以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相變控溫防曬薄膜，其特征在于:上述塑料助劑為增塑劑、穩(wěn)定劑、發(fā)泡劑；其中，增塑劑為鄰苯二甲酸二辛脂(D0P)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸二異辛酯(DINP)中的一種或二種以上，添加量為基體材料用量的50-100% ;穩(wěn)定劑為有機錫穩(wěn)定劑、鈣鋅穩(wěn)定劑、鉀鋅穩(wěn)定劑、硬脂酸鈣、硬脂酸鋇中的一種或二種以上，添加量為基體材料用量的0.5-1% ;發(fā)泡劑為AC發(fā)泡劑、DDL發(fā)泡劑、AP發(fā)泡劑中的一種或二種以上，添加量為基體材料用量的1_5%。
7.—種權(quán)利要求1-6任意一項所述相變控溫防曬薄膜的制備方法，其特征在于: 步驟如下， 步驟1，將基體材料與塑料助劑進行共混塑煉，得到均勻穩(wěn)定的增塑糊； 步驟2，將所需比例的微膠囊復(fù)合相變材料和抗紫外線納米顆粒加入步驟I的增塑糊中，攪拌分散均勻； 步驟3，將步驟2的增塑糊轉(zhuǎn)移到模具中，涂敷均勻； 步驟4，將模具轉(zhuǎn)移到80-100°C的烘箱中，固化6-10h成形； 步驟5，取出模具，室溫自然冷卻，脫模即得相變控溫防曬薄膜。
8.—種權(quán)利要求1-6任意一項所述相變控溫防曬薄膜的制備方法，其特征在于: 步驟如下: 步驟1，將基體材料、塑料助劑、有機溶劑混合均勻，得到均勻穩(wěn)定的溶液；所用有機溶劑為四氫呋喃、環(huán)己酮、二氯乙烷、丙酮、乙酸乙酯、無水乙醇等易揮發(fā)性溶劑，其添加量為基體材料用量的50-100% 步驟2，將所需比例的微膠囊復(fù)合相變材料和抗紫外線納米顆粒加入步驟I的混合溶液中，攪拌分散均勻； 步驟3，將步驟2的混合溶液轉(zhuǎn)移到模具中，涂敷均勻；步驟4，將模具轉(zhuǎn)移到真空烘箱中，室溫條件下，連續(xù)抽真空6-10h，使溶劑完全揮發(fā)，并脫去氣泡； 步驟5，升溫至80-150°C，恒溫固化成形； 步驟6，取出 模具，室溫自然冷卻，脫模即得相變控溫防曬薄膜。
【文檔編號】B29L7/00GK103450531SQ201210180166
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月4日
【發(fā)明者】孫立賢, 張煥芝, 徐芬, 趙梓名, 張箭 申請人:中國科學院大連化學物理研究所