專利名稱：一種玻璃用有機(jī)/無(wú)機(jī)納米復(fù)合高分子貼膜的涂膜方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種貼膜方法，尤其涉及一種玻璃用有機(jī)/無(wú)機(jī)納米復(fù)合高分子貼膜的涂膜方法，該膜主要應(yīng)用于建筑或交通工具的玻璃上，具有屏蔽紫外線，隔熱節(jié)能的效果，屬于高分子節(jié)能貼膜技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
中國(guó)是世界第二能源消耗大國(guó)，建筑物能耗占全社會(huì)總能耗的近40%，并以年均5%以上的速度增長(zhǎng)。據(jù)中國(guó)建設(shè)部測(cè)算，我國(guó)目前每平方米建筑采暖能耗約為發(fā)達(dá)國(guó)家的3倍，如不采取措施，到2020年僅建筑能耗就將達(dá)到11億噸標(biāo)準(zhǔn)煤(相當(dāng)于2000年全國(guó)一次能源總產(chǎn)量)，空調(diào)高峰負(fù)荷則相當(dāng)于10個(gè)三峽電站滿負(fù)荷供電。按照國(guó)家建筑節(jié)能目標(biāo)，到2010年全國(guó)城鎮(zhèn)建筑總能耗達(dá)到節(jié)能50%，到2020年全社會(huì)建筑總能耗要實(shí)現(xiàn)節(jié)能 65%。因此，建筑節(jié)能已是我國(guó)迫在眉睫的戰(zhàn)略任務(wù)。在建筑物能耗中，玻璃門窗造成的能耗占56%，因此，提高建筑玻璃的節(jié)能性能，已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的關(guān)鍵所在。普通建筑玻璃無(wú)法阻隔太陽(yáng)光熱量向建筑物內(nèi)部輻射以及建筑物內(nèi)部熱量向外部的散失，因此不具備節(jié)能功能。而采用玻璃表面覆膜技術(shù)，既可以保持玻璃的透光性，又可以高效阻隔太陽(yáng)光及熱輻射，從而賦予普通建筑玻璃理想的節(jié)能效果。節(jié)能玻璃按功能和應(yīng)用可分為陽(yáng)光控制節(jié)能玻璃、低輻射節(jié)能玻璃等。前者對(duì)可見光有部分吸收、透過(guò)率低，同時(shí)對(duì)近紅外太陽(yáng)光有較大反射，能有效阻隔來(lái)自室外太陽(yáng)光的熱量進(jìn)入室內(nèi)，適用于中東等炎熱地區(qū)的建筑物門窗和幕墻；后者對(duì)可見光有很高的透過(guò)率，對(duì)近紅外太陽(yáng)光有部分反射，而對(duì)來(lái)自大地、人體等的中、遠(yuǎn)紅外輻射有很高的反射率，可以基本隔絕室內(nèi)外通過(guò)中、遠(yuǎn)紅外輻射形成的熱交換，特別在冬季能有效降低室內(nèi)熱量向室外的散失，常用作歐洲和北美等寒冷地區(qū)的建筑物門窗玻璃和汽車的抗霜凍窗玻
3 ο目前業(yè)內(nèi)制造節(jié)能玻璃的方法通常有以下幾種磁控濺射法、PVD、CVD鍍膜法以及熱噴霧方法鍍膜或者是涂層直接涂覆于玻璃基材上。例如中國(guó)專利200410013397公開了一種采用磁控濺射法制備氮摻雜二氧化鈦疏水和防紫外線輻射透明薄膜，但是該薄膜可見光平均透過(guò)率僅為70% 80% ;中國(guó)專利200610135230公開了一種采用在線高溫?zé)峤鈬娡糠ㄖ圃斓姆雷贤饩€鍍膜玻璃，其工藝復(fù)雜，該產(chǎn)品紫外線透過(guò)率僅低于8%。中國(guó)申請(qǐng)專利200710113344. 3公開了一種玻璃用節(jié)能隔熱環(huán)保涂層材料，其直接涂于玻璃上，涂膜在室溫下快速固化成膜，該方法若對(duì)已有建筑進(jìn)行節(jié)能改造，施工復(fù)雜，涂層材料損失嚴(yán)重。上述方法所制備的薄膜中，所用的成膜方法或設(shè)備價(jià)格昂貴，一次性投入大，成本高，對(duì)于基材和基材的形狀、尺寸都有一定的限制，或不適用于有機(jī)基材，產(chǎn)品質(zhì)量一般，不適于低成本、大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。涂布機(jī)刮涂的方法也可以用于含有納米顆粒涂層的涂膜制備工藝。但相關(guān)專利中，均采用傳統(tǒng)的涂布機(jī)刮涂的方法，未提及由于納米顆粒存在而帶來(lái)的分散穩(wěn)定性及體系粘度變大問(wèn)題，以及溶劑揮發(fā)會(huì)使分散體變粘、氣泡等因素影響涂層平整性問(wèn)題，因此，不適合粘度為100厘泊 1200厘泊的含有納米材料的分散體在聚酯膜上的連續(xù)化涂布生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種玻璃用納米復(fù)合高分子節(jié)能貼膜的涂膜方法，尤其適合粘度為100厘泊 1200厘泊的含有納米材料的分散體在聚酯膜上的連續(xù)化涂布，該工藝簡(jiǎn)單、成本低、可大面積現(xiàn)場(chǎng)施工，可實(shí)現(xiàn)貼膜的低成本、規(guī)模
化生產(chǎn)。
本發(fā)明所提供的一種玻璃用有機(jī)/無(wú)機(jī)納米復(fù)合高分子貼膜的涂膜方法，包括下述步驟I)原料復(fù)配取50 85wt%有機(jī)高分子、15 50wt%金屬氧化物納米粒子和O 5wt%助劑，添加有機(jī)溶劑后配制成固含量為10 40Wt%的高分子/納米粒子的液相介質(zhì)分散體(以下簡(jiǎn)稱分散體)；2)攪拌、在線超聲分散與循環(huán)流動(dòng)在封閉的攪拌罐中將分散體攪拌均勻，并通過(guò)外加泵附帶超聲設(shè)備進(jìn)行在線超聲分散和循環(huán)流動(dòng)；3)采用管路封閉的計(jì)量涂覆裝置進(jìn)行涂覆將分散體從攪拌罐(I)中送入貯存罐
(4)，并通過(guò)一裝有計(jì)量系統(tǒng)的封閉管路和分散體分布器(8)將分散體送入涂布槽￠)，分散體分布器位于涂布槽內(nèi)，分散體在涂布槽中達(dá)到并保持在一穩(wěn)定液面高度，采用可沿水平方向60度移動(dòng)的刮刀(9)和傳送高透明聚酯膜基材的涂布輥(10)，將分散體涂于高透明聚酯膜上，升溫固化后即得納米復(fù)合高分子節(jié)能貼膜成品。工藝流程可參見圖I。上述一種玻璃用納米復(fù)合高分子節(jié)能貼膜的涂膜工藝中，所述有機(jī)高分子主要指具有一定極性的高分子，例如，丙烯酸酯類聚合物、丙烯酸聚氨酯類聚合物、丙烯酸乳液、聚苯乙烯、聚氨基甲酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、有機(jī)硅聚合物等，以上高分子聚合物均為通用光學(xué)透明高分子聚合物。所述金屬氧化物納米粒子為至少包括一種具有紫外線吸收能力的無(wú)機(jī)納米粒子。例如，氧化鋅、氧化鈦、氧化鈰等。所述助劑主要包括流平劑或其它助劑。例如，脂肪酸環(huán)氧乙烷的加成物、芳香酸環(huán)氧乙烷的加成物、聚乙烯醇、硅油等助劑。最終分散體的粘度為100厘泊 1200厘泊。在封閉的攪拌罐(I)中將分散體攪拌均勻。為了使分散體中納米顆粒在含有有機(jī)高分子的液相介質(zhì)中充分分散，保證涂層的透明度，在封閉的攪拌罐裝置上外加泵(2)，且附帶有超聲設(shè)備(3)對(duì)分散體進(jìn)行在線超聲分散和循環(huán)流動(dòng)。攪拌均勻的分散體，由于添加了納米顆粒，因此其粘度較高，達(dá)到了 100厘泊 1200厘泊。步驟3)中的計(jì)量系統(tǒng)包括正位泵(5)和流量計(jì)量表(7)。將攪拌均勻的分散體由泵從攪拌罐送入貯存罐(4)，然后通過(guò)一正位泵(5)將分散體送入涂布槽出)。用精密流量計(jì)量表(7)來(lái)控制正位泵的流量，在精確控制流量的同時(shí)，必免輸送過(guò)程中產(chǎn)生氣泡。用分散體分布器(8)將分散體均勻置于涂布槽中，在分散體粘度較聞時(shí)，可以短時(shí)間內(nèi)使分散體均勻分布于涂布槽中。
涂布時(shí)，分散體分布器位于涂布槽中分散體的液面之下，且涂布槽中的分散體需將刮刀(9)刀口完全浸沒，必免流量不穩(wěn)，造成涂層的平整度有影響。涂布槽中的分散體用可沿水平方向60度移動(dòng)的刮刀和傳送高透明聚酯膜基材的涂布輥(10)，涂于高透明聚酯膜上，通過(guò)調(diào)節(jié)刮刀和涂布輥的距離控制涂層的厚度。涂布槽可沿水平方向移動(dòng)，涂布槽與刮刀之間的距離可調(diào)節(jié)。涂布時(shí)，調(diào)節(jié)涂布槽盡量靠近涂布輥，防止涂布槽中分散體從涂布輥與涂布槽之間間隙流出。涂布完成后，調(diào)節(jié)涂布槽遠(yuǎn)離涂布輥，可方便清理涂布槽中殘留的分散體。分散體自攪拌罐攪拌均勻后直至涂布槽中涂布前，整個(gè)過(guò)程始終處于封閉管路中，不與外界空氣接觸，因此分散體不會(huì)受到外界條件或是溶劑揮發(fā)而粘度增加、結(jié)塊、吸潮，保證了最終獲得的貼膜產(chǎn)品的平整度和透明度。步驟3)將分散體涂于高透明聚酯膜上時(shí)，可涂覆1-2層分散體膜，從而制備出的 納米復(fù)合高分子節(jié)能貼膜上有I 2層含有納米顆粒的涂層。涂層厚度為5微米 20微米，膜同時(shí)具有紫外和紅外線屏蔽功能，且其透明度較高，可見光透過(guò)率為80%以上。該節(jié)能貼膜的涂膜工藝，與現(xiàn)有玻璃貼膜的磁控濺射制備工藝相比較為簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，可以防止因納米顆粒長(zhǎng)時(shí)間放置而發(fā)生團(tuán)聚，并防止涂布前溶劑揮發(fā)而造成分散體變粘、吸潮，適于連續(xù)化的工業(yè)化生產(chǎn)。用該涂膜工藝制備出的貼膜產(chǎn)品具有透明性高、紫外線與近紅外線屏蔽效果佳、節(jié)能效果好的優(yōu)點(diǎn)。


圖I所示為本發(fā)明納米復(fù)合高分子節(jié)能貼膜的涂膜工藝示意圖。圖中，(I)攪拌罐;⑵泵;(3)超聲設(shè)備；(4)貯存罐；(5)正位泵；(6)涂布槽；(7)流量計(jì)量表；(8)分散體分布器；(9)刮刀；(10)涂布輥。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說(shuō)明書附圖，對(duì)本發(fā)明的設(shè)備流程圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。首先，將按照預(yù)定比例配好的原料放入攪拌罐(I)中進(jìn)行攪拌，攪拌的同時(shí)，原料液由泵(2)經(jīng)過(guò)，三通閥進(jìn)入超聲設(shè)備(3)中進(jìn)行超聲分散，再回到攪拌罐中，該循環(huán)過(guò)程為連續(xù)過(guò)程。超聲設(shè)備每隔20分鐘啟動(dòng)一次，每次超聲10分鐘。原料液在攪拌罐(I)中分散均勻后形成分散體，停止攪拌。將分散體由泵(2)經(jīng)過(guò)一個(gè)三通閥進(jìn)入貯存罐(4)，在貯存罐靜止一段時(shí)間后由正位泵(5)通過(guò)一精密流量計(jì)量裝置-流量計(jì)量表(7)進(jìn)入涂布槽(6)。分散體通過(guò)一分散體分布器(8)均勻地分布在涂布槽￠)中。待涂布槽￠)中分散體浸沒分散體分布器(8)，并達(dá)到固定的液面高度時(shí)，啟動(dòng)涂布輥(10)，分散體通過(guò)刮刀
(9)涂布于涂布輥(10)上的聚酯膜片上。通過(guò)調(diào)整刮刀(9)與涂布輥(10)之間的間距，以及調(diào)整正位泵(5)的流量使分散體在涂布槽(6)達(dá)到固定的液面高度，來(lái)控制所需涂膜層的厚度。實(shí)施例II)將過(guò)濾好的丙烯酸聚氨酯(AC-PU)涂料、核-殼結(jié)構(gòu)ZnO納米粒子、ATO納米粒子、乙酸乙酯有機(jī)介質(zhì)添加到攪拌罐中，攪拌超聲后形成納米粒子均勻分散的分散體，分散體的粘度約為420厘泊，分散體中各物質(zhì)的濃度如表I所示。
表I
權(quán)利要求
1.一種玻璃用有機(jī)/無(wú)機(jī)納米復(fù)合高分子貼膜的涂膜方法，其特征在于，包括下述步驟 1)原料復(fù)配取50 85wt%有機(jī)高分子、15 50wt%金屬氧化物納米粒子和O 5wt%助劑，添加有機(jī)溶劑后配制成固含量為10 40Wt%的高分子/納米粒子的液相介質(zhì)分散體，以下簡(jiǎn)稱分散體； 2)攪拌、在線超聲分散與循環(huán)流動(dòng)在封閉的攪拌罐(I)中將分散體攪拌均勻，并通過(guò)外加泵(2)附帶超聲設(shè)備(3)進(jìn)行在線超聲分散和循環(huán)流動(dòng)； 3)采用管路封閉的計(jì)量涂覆裝置進(jìn)行涂覆將分散體從攪拌罐(I)中送入貯存罐(4)，并通過(guò)一裝有計(jì)量系統(tǒng)的封閉管路和分散體分布器(8)將分散體送入涂布槽￠)，分散體分布器位于涂布槽內(nèi)，分散體在涂布槽中達(dá)到并保持在一穩(wěn)定液面高度，采用可沿水平方向60度移動(dòng)的刮刀(9)和傳送高透明聚酯膜基材的涂布輥(10)，將分散體涂于高透明聚酯膜上，升溫固化后即得納米復(fù)合高分子節(jié)能貼膜成品。
2.按照權(quán)利要求I的方法，其特征在于，步驟I)分散體的粘度為100厘泊 1200厘泊。
3.按照權(quán)利要求I的方法，其特征在于，分散體自攪拌罐攪拌均勻后直至涂布槽中涂布前，整個(gè)過(guò)程始終處于封閉管路中，不與外界空氣接觸。
4.按照權(quán)利要求I的方法，其特征在于，步驟3)中的計(jì)量系統(tǒng)包括正位泵(5)和流量計(jì)量表⑵。
5.按照權(quán)利要求I的方法，其特征在于，涂布槽可沿水平方向移動(dòng)，涂布槽與刮刀之間的距離可調(diào)節(jié)。
6.按照權(quán)利要求I的方法，其特征在于，涂布時(shí)，分散體分布器位于涂布槽中分散體的液面之下，且涂布槽中的分散體需將刮刀(9)刀口完全浸沒。
7.按照權(quán)利要求I的方法，其特征在于，涂布槽中的分散體用可沿水平方向60度移動(dòng)的刮刀和傳送高透明聚酯膜基材的涂布輥(10)，涂于高透明聚酯膜上，通過(guò)調(diào)節(jié)刮刀和涂布輥的距離控制涂層的厚度。
8.按照權(quán)利要求I的方法，其特征在于，步驟3)將分散體涂于高透明聚酯膜上時(shí)，涂覆1-2層分散體膜，從而制備出納米復(fù)合高分子節(jié)能貼膜上有I 2層含有納米顆粒的涂層。
9.按照權(quán)利要求I的方法，其特征在于，步驟3)有納米顆粒涂層厚度為5微米 20微米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種玻璃用有機(jī)/無(wú)機(jī)納米復(fù)合高分子貼膜的涂膜方法，屬于高分子節(jié)能貼膜技術(shù)領(lǐng)域。具體包括以下步驟配置分散體；分散體攪拌、在線超聲分散與循環(huán)流動(dòng)；將分散體從攪拌罐中送入貯存罐，并通過(guò)一裝有計(jì)量系統(tǒng)的封閉管路和分散體分布器將分散體送入涂布槽，分散體分布器位于涂布槽內(nèi)，采用可沿水平方向60度移動(dòng)的刮刀和傳送高透明聚酯膜基材的涂布輥，將分散體涂于高透明聚酯膜上，升溫固化后即得納米復(fù)合高分子節(jié)能貼膜，分散體自攪拌罐攪拌均勻后直至涂布槽中涂布前，始終處于封閉管路中。本發(fā)明生產(chǎn)成本低，防止因納米顆粒長(zhǎng)時(shí)間放置而發(fā)生團(tuán)聚，并防止涂布前溶劑揮發(fā)而造成分散體變粘、吸潮，適于連續(xù)化的工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C03C17/00GK102718407SQ201110080338
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者劉海濤, 初廣文, 曾曉飛, 王國(guó)全, 陳建峰 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué), 池州市英派科技有限公司