一种隔热EVA胶膜及其制备方法

摘要

本发明涉及隔热材料技术领域，具体为一种隔热EVA胶膜及其制备方法。本发明通过使用以二氧化钒为基体的改性粉体及掺杂适量的其它金属元素，并配合适量的其它助剂和涂料基体，使制得的功能层中的二氧化钒的相变温度降低到36℃及以下，实现在红外光区域的光学透射性能发生可逆性突变，从而可实现智能调控EVA胶膜近红外线的透过率，当温度超过36℃时，红外线阻隔率控制在90％及以上，低于36℃时，红外线阻隔率控制50％及以下，同时保证可见光透过率高，光反射率低，不存在传统LOW‑E玻璃容易出现的光污染现象。使用本发明制备的隔热EVA胶膜制作EVA夹层玻璃并应用于玻璃幕墙或门窗，可更好的实现冬暖夏凉的目的，特别适用于我国北方地区。

权利要求

1.一种隔热EVA胶膜，由EVA胶膜和功能层构成，所述功能层由涂覆于EVA胶膜上的涂料干燥后形成，其特征在于，所述涂料由以下质量百分比的各物质组成：改性粉体6-8％，分散剂1-2.4％，流平剂1-2％，溶剂13-30％，余量为涂料基体；

所述改性粉体由二氧化钒和掺杂金属元素组成，所述掺杂金属元素为钼、钨、钽、铌、铈和钇中的任一种或任两种；所述掺杂金属元素的物质的量为二氧化钒物质的量的0.8-2％；

所述改性粉体的粒径为10-50nm。

2.根据权利要求1所述一种隔热EVA胶膜，其特征在于，所述涂料基体为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的油墨。

3.根据权利要求1所述一种隔热EVA胶膜，其特征在于，所述溶剂为乙酸乙酯。

4.一种如权利要求1所述隔热EVA胶膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1制备浆料：按质量百分比分别称取改性粉体、分散剂和溶剂，然后将各物质混合均匀，制得浆料；

S2制备涂料：按质量百分比分别称取流平剂和涂料基体，将流平剂、涂料基体与浆料混合均匀，制得涂料；

S3制备胶膜：将涂料涂布于EVA胶膜上，然后干燥涂料，使EVA胶膜上形成功能层，制得隔热EVA胶膜。

5.根据权利要求4所述一种隔热EVA胶膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，涂布在EVA胶膜上的涂料的厚度为10-40μm。

6.根据权利要求5所述一种隔热EVA胶膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，将改性粉体、分散剂和溶剂混合均匀，得预混物；然后将预混物置于研磨机中研磨2-4h，制得浆料。

7.根据权利要求6所述一种隔热EVA胶膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，研磨机的搅拌速度为1200RPM，且每研磨30min就取样测试预混物的粒径，研磨至预混物的粒径等于或小于30nm。

8.根据权利要求7所述一种隔热EVA胶膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，研磨过程中，控制预混物的温度小于或等于38℃。

说明书

一种隔热EVA胶膜及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及隔热材料技术领域，尤其涉及一种隔热EVA胶膜及其制备方法。

背景技术

[0002] 进入21世纪，随着能源的日益枯竭以及环境的恶化，各国政府对节能减排的要求越来越高，人们迫切需求更多的节能环保的绿色产品。目前使用最多的是Low-e夹层玻璃(如EVA夹层玻璃)制作幕墙或门窗，虽然具有冬暖夏凉的作用，但依然具有光污染和使用寿命低的缺陷。

[0003] 另外，已知在低温条件下，二氧化钒薄膜在可见光、红外光、射频波段及微波波段具有很高的透过率，但在高温下，二氧化钒薄膜能强烈地减弱所有波段的电磁波的透过率。一般情况下，二氧化钒的相变温度为68℃，相变时，二氧化钒由低温单斜金红石结构(半导体态)转变为高温四方金红石结构(金属态)，伴随在红外光区域的光学透射性能发生可逆性突变，出现明显的开-关状态。二氧化钒的相变温度可以通过掺杂和合金化的方法加以改变。掺杂的方式有：高能离子注入技术和溶胶凝胶溶液掺杂技术等多种方式。将二氧化钒薄膜应用到EVA胶膜中，使EVA胶膜具有更好的隔热效果，从而可提升EVA夹层玻璃的隔热性能。但是，由于二氧化钒薄膜的相变温度较高，不利于制作红外线调节的智能隔热EVA胶膜，需选择适当的掺杂元素或助剂及优化制备工艺来降低二氧化钒薄膜的相变温度，从而实现使用红外线智能调节的目的。

发明内容

[0004] 本发明针对现有的EVA胶膜的隔热性能有待进一步提高的问题，提供一种可在红外光区域的光学透射性能发生可逆性突变的隔热EVA胶膜，以及该种隔热EVA胶膜的制备方法。

[0005] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

[0006] 一种隔热EVA胶膜，由EVA胶膜和功能层构成，所述功能层由涂覆于EVA胶膜上的涂料干燥后形成，所述涂料由以下质量百分比的各物质组成：改性粉体6-8％，分散剂1-2.4％，流平剂1-2％，溶剂13-30％，余量为涂料基体。

[0007] 所述改性粉体由二氧化钒和掺杂金属元素组成，所述掺杂金属元素为钼、钨、钽、铌、铈和钇中的任一种或任两种；所述掺杂金属元素的物质的量为二氧化钒物质的量的0.8-2％；所述改性粉体的粒径为10-50nm。

[0008] 优选的，所述涂料基体为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的油墨(EVA油墨)。

[0009] 优选的，所述溶剂为乙酸乙酯。

[0010] 以上所述隔热EVA胶膜的制备方法，包括以下步骤：

[0011] S1制备浆料：按质量百分比分别称取改性粉体、分散剂和溶剂，然后将各物质混合均匀，制得浆料。

[0012] 优选的，将改性粉体、分散剂和溶剂混合均匀，得预混物；然后将预混物置于研磨机中研磨2-4h，制得浆料。

[0013] 更优选的，研磨机的搅拌速度为1200RPM，且每研磨30min就取样测试预混物的粒径，研磨至预混物的粒径等于或小于30nm；研磨过程中，控制预混物的温度小于或等于38℃。

[0014] S2制备涂料：按质量百分比分别称取流平剂和涂料基体，将流平剂、涂料基体与浆料混合均匀，制得涂料。

[0015] S3制备胶膜：将涂料涂布于EVA胶膜上，然后干燥涂料，使EVA胶膜上形成功能层，制得隔热EVA胶膜。

[0016] 优选的，涂布在EVA胶膜上的涂料的厚度为10-40μm。

[0017] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过使用以二氧化钒为基体的改性粉体及掺杂适量其它金属元素，并配合适量的其它助剂和涂料基体，使制得功能层中的二氧化钒的相变温度降低到36℃以下，实现在红外光区域的光学透射性能发生可逆性突变，从而可实现智能调控EVA胶膜近红外线的透过率，当温度超过36℃时，红外线阻隔率控制在90％及以上，低于36℃时，红外线阻隔率控制50％及以下，同时保证可见光透过率高，光反射率低，不存在传统LOW-E玻璃容易出现的光污染现象。使用本发明制备的隔热EVA胶膜制作EVA夹层玻璃并应用于玻璃幕墙或门窗，可更好的实现冬暖夏凉的目的，特别适用于我国北方地区。

附图说明

[0018] 图1为实施例1中的EVA夹层玻璃BL1的紫外-可见-近红外光谱的透射比曲线图；

[0019] 图2为实施例1中的EVA夹层玻璃BL1的紫外-可见-近红外光谱的反射比曲线图；

[0020] 图3为实施例1中的EVA夹层玻璃BL1的远红外光谱的反射比曲线图。

具体实施方式

[0021] 为了更充分的理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步介绍和说明。

[0022] 以下实施例中所用的涂料基体是东莞市丽帮油墨厂的高透的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA油墨)；分散剂是长沙市隆瑞祥精细化有限公司的EFKA-4310或南京天行新材料有限公司的TDL-ND1；所用的流平剂是尚高特殊化学Sago的Sago-3830、Sago-3558和Sago-3561。所用的EVA胶膜为广州保均塑料科技有限公司的厚度为0.76mm的PA-B系列。

[0023] 实施例1

[0024] 本实施例提供一种隔热EVA胶膜以及隔热EVA胶膜的制备方法，具体步骤如下：

[0025] 将60g改性粉体(W掺杂VO2，W的物质的量为VO2物质的量的2％)、10g润湿型分散剂(TDL-ND1)和130g乙酸乙酯搅拌均匀，得预混物。将预混物加入到棒销式砂磨机中，并向砂磨机中加入0.2mm的钇改性氧化锆珠，控制预混物的温度等于或低于38℃，搅拌速度为1200RPM，砂磨时间为2-4小时，并且每研磨30min就取样测试预混物的粒径，研磨至预混物的粒径为25nm，得到浆料。(浆料中，改性粉体的质量占30％、分散剂的质量占5％，乙酸乙酯的质量占65％。)

[0026] 用机械搅拌机将790g EVA油墨和10g流平剂Sago-3561与以上的浆料搅拌均匀，得到涂料。(涂料中，EVA油墨的质量占79％，Sago-3561的质量占1％，浆料的质量占20％。)[0027] 通过涂布机将涂料均匀涂布在厚度为0.76mm的EVA胶膜上，涂料的厚度为40μm，然后将EVA胶膜上的涂料烘干，制得隔热EVA胶膜。

[0028] 使用本实施例制备的隔热EVA胶膜制作EVA夹层玻璃：采用5mm(玻璃)+0.76mm(EVA胶膜)+5mm(玻璃)制片，在-0.08Mpa，135℃夹胶炉中保持35min，制得EVA夹层玻璃，记为BL1。采用250W红外灯通过热源远近控制温度高低，分别用S-45Lambda950紫外可见分光光度计，S-47Spectrum100傅力叶变换红外光谱仪测试所制得的EVA夹层玻璃的性能。测试结果如表1所示。

[0029] 实施例2

[0030] 本实施例提供一种隔热EVA胶膜以及隔热EVA胶膜的制备方法，具体步骤如下：

[0031] 将60g改性粉体(W掺杂VO2，W的物质的量为VO2物质的量的2％)、10g润湿型分散剂(TDL-ND1)和130g乙酸乙酯搅拌均匀，得预混物。将预混物加入到棒销式砂磨机中，并向砂磨机中加入0.2mm的钇改性氧化锆珠，控制预混物的温度等于或低于38℃，搅拌速度为1200RPM，砂磨时间为2-4小时，并且每研磨30min就取样测试预混物的粒径，研磨至预混物的粒径为25nm，得到浆料。(浆料中，改性粉体的质量占30％、分散剂的质量占5％，乙酸乙酯的质量占65％。)

[0032] 用机械搅拌机将780gEVA油墨和20g流平剂Sago-3830与以上的浆料搅拌均匀，得到涂料。(涂料中，EVA油墨的质量占78％，Sago-3830的质量占2％，浆料的质量占20％。)[0033] 通过涂布机将涂料均匀涂布在厚度为0.76mm的EVA胶膜上，涂料的厚度为40μm，然后将EVA胶膜上的涂料烘干，制得隔热EVA胶膜。

[0034] 使用本实施例制备的隔热EVA胶膜制作EVA夹层玻璃：采用5mm(玻璃)+0.76mm(EVA胶膜)+5mm(玻璃)制片，在-0.08Mpa，135℃夹胶炉中保持35min，制得EVA夹层玻璃，记为BL2。采用250W红外灯通过热源远近控制温度高低，分别用S-45Lambda950紫外可见分光光度计，S-47Spectrum100傅力叶变换红外光谱仪测试所制得的EVA夹层玻璃的性能。测试结果如表1所示。

[0035] 实施例3

[0036] 本实施例提供一种隔热EVA胶膜以及隔热EVA胶膜的制备方法，具体步骤如下：

[0037] 将75g改性粉体(Ta和W共掺杂VO2，W的物质的量为VO2物质的量的0.6％，Ta的物质的量为VO2物质的量的0.2％)、24g润湿型分散剂(EFKA-4310)和201g乙酸乙酯搅拌均匀，得预混物。将预混物加入到棒销式砂磨机中，并向砂磨机中加入0.2mm的钇改性氧化锆珠，控制预混物的温度等于或低于38℃，搅拌速度为1200RPM，砂磨时间为2-4小时，并且每研磨30min就取样测试预混物的粒径，研磨至预混物的粒径为25nm，得到浆料。(浆料中，改性粉体的质量占25％、分散剂的质量占8％，乙酸乙酯的质量占67％。)

[0038] 用机械搅拌机将690gEVA油墨和10g流平剂Sago-3558与以上的浆料搅拌均匀，得到涂料。(涂料中，EVA油墨的质量占69％，Sago-3558的质量占1％，浆料的质量占30％。)[0039] 通过涂布机将涂料均匀涂布在厚度为0.76mm的EVA胶膜上，涂料的厚度为35μm，然后将EVA胶膜上的涂料烘干，制得隔热EVA胶膜。

[0040] 使用本实施例制备的隔热EVA胶膜制作EVA夹层玻璃：采用5mm(玻璃)+0.76mm(EVA胶膜)+5mm(玻璃)制片，在-0.08Mpa，135℃夹胶炉中保持35min，制得EVA夹层玻璃，记为BL3。采用250W红外灯通过热源远近控制温度高低，分别用S-45Lambda950紫外可见分光光度计，S-47Spectrum100傅力叶变换红外光谱仪测试所制得的EVA夹层玻璃的性能。测试结果如表1所示。

[0041] 实施例4

[0042] 本实施例提供一种隔热EVA胶膜以及隔热EVA胶膜的制备方法，具体步骤如下：

[0043] 将80g改性粉体(Mo掺杂VO2，Mo的物质的量为VO2物质的量的1.2％，粒径为35nm)、20g分散剂(TDL-ND1)和300g乙酸乙酯搅拌均匀，得预混物。将预混物加入到棒销式砂磨机中，并向砂磨机中加入0.2mm的钇改性氧化锆珠，控制预混物的温度等于或低于38℃，搅拌速度为1200RPM，砂磨时间为2-4小时，并且每研磨30min就取样测试预混物的粒径，研磨至预混物的粒径为25nm，得到浆料。(浆料中，改性粉体的质量占20％、分散剂的质量占5％，乙酸乙酯的质量占75％。)

[0044] 用机械搅拌机将590gEVA油墨和10g流平剂Sago-3561与以上的浆料搅拌均匀，得到涂料。(涂料中，EVA油墨的质量占59％，Sago-3561的质量占1％，浆料的质量占40％。)[0045] 通过涂布机将涂料均匀涂布在厚度为0.76mm的EVA胶膜上，涂料的厚度为25μm，然后将EVA胶膜上的涂料烘干，制得隔热EVA胶膜。

[0046] 使用本实施例制备的隔热EVA胶膜制作EVA夹层玻璃：采用5mm(玻璃)+0.76mm(EVA胶膜)+5mm(玻璃)制片，在-0.08Mpa，135℃夹胶炉中保持35min，制得EVA夹层玻璃，记为BL4。采用250W红外灯通过热源远近控制温度高低，分别用S-45Lambda950紫外可见分光光度计，S-47Spectrum100傅力叶变换红外光谱仪测试所制得的EVA夹层玻璃的性能。测试结果如表1所示。

[0047] 实施例5

[0048] 本实施例提供一种隔热EVA胶膜以及隔热EVA胶膜的制备方法，制备的步骤与实施例4的步骤一致，各物质的用量与实施例4的也基本一致，不同之处在于：

[0049] 改性粉体由Mo和VO2组成，Mo的物质的量为VO2物质的量的2.2％，改性粉体的粒径为35nm。

[0050] 按实施例4的制备方法，通过涂布机将涂料均匀涂布在厚度为0.76mm的EVA胶膜上，涂料的厚度为25μm，然后将EVA胶膜上的涂料烘干，制得隔热EVA胶膜。

[0051] 使用本实施例制备的红外线调节智能隔热EVA胶膜制作EVA夹层玻璃：采用5mm(玻璃)+0.76mm(EVA胶膜)+5mm(玻璃)制片，在-0.08Mpa，135℃夹胶炉中保持35min，制得EVA夹层玻璃，记为BL5。采用250W红外灯通过热源远近控制温度高低，分别用S-45Lambda950紫外可见分光光度计，S-47Spectrum100傅力叶变换红外光谱仪测试所制得的EVA夹层玻璃的性能。测试结果如表1所示。

[0052] 实施例6

[0053] 本实施例提供一种隔热EVA胶膜以及隔热EVA胶膜的制备方法，制备的步骤与实施例4的步骤一致，各物质的用量与实施例4的也基本一致，不同之处在于浆料中各组分的配比不同，具体如下：

[0054] 将100g改性粉体(Mo掺杂VO2，Mo的物质的量为VO2物质的量的1.2％，粒径为35nm)、20g分散剂(TDL-ND1)和280g乙酸乙酯搅拌均匀，得预混物。将预混物加入到棒销式砂磨机中，并向砂磨机中加入0.2mm的钇改性氧化锆珠，控制预混物的温度等于或低于38℃，搅拌速度为1200RPM，砂磨时间为2-4小时，并且每研磨30min就取样测试预混物的粒径，研磨至预混物的粒径为25nm，得到浆料。(浆料中，改性粉体的质量占25％、分散剂的质量占5％，乙酸乙酯的质量占70％。)

[0055] 按实施例4的制备方法，通过涂布机将涂料均匀涂布在厚度为0.76mm的EVA胶膜上，涂料的厚度为25μm，然后将EVA胶膜上的涂料烘干，制得隔热EVA胶膜。

[0056] 使用本实施例制备的红外线调节智能隔热EVA胶膜制作EVA夹层玻璃：采用5mm(玻璃)+0.76mm(EVA胶膜)+5mm(玻璃)制片，在-0.08Mpa，135℃夹胶炉中保持35min，制得EVA夹层玻璃，记为BL5。采用250W红外灯通过热源远近控制温度高低，分别用S-45Lambda950紫外可见分光光度计，S-47Spectrum100傅力叶变换红外光谱仪测试所制得的EVA夹层玻璃的性能。测试结果如表1所示。

[0057] 实施例7

[0058] 本实施例提供一种隔热EVA胶膜以及隔热EVA胶膜的制备方法，制备的步骤与实施例4的步骤一致，各物质的用量与实施例4的也基本一致，不同之处在于涂料中各组分的配比不同，具体如下：

[0059] 用机械搅拌机将480gEVA油墨和10g流平剂3561与以上的浆料搅拌均匀，得到涂料。(涂料中，EVA油墨的质量占53.9％，Sago-3561的质量占1.1％，浆料的质量占45％。)[0060] 按实施例4的制备方法，通过涂布机将涂料均匀涂布在厚度为0.76mm的EVA胶膜上，涂料的厚度为25μm，然后将EVA胶膜上的涂料烘干，制得隔热EVA胶膜。

[0061] 使用本实施例制备的红外线调节智能隔热EVA胶膜制作EVA夹层玻璃：采用5mm(玻璃)+0.76mm(EVA胶膜)+5mm(玻璃)制片，在-0.08Mpa，135℃夹胶炉中保持35min，制得EVA夹层玻璃，记为BL7。采用250W红外灯通过热源远近控制温度高低，分别用S-45Lambda950紫外可见分光光度计，S-47Spectrum100傅力叶变换红外光谱仪测试所制得的EVA夹层玻璃的性能。测试结果如表1所示。

[0062] 表1 使用实施例1-7的隔热EVA胶膜制作的EVA夹层玻璃的性能测试结果[0063]

[0064] 从以上实施例1-7的EVA夹层玻璃BL1-7的性能测试结果可知，当改性粉体中掺杂金属元素的量略多(BL5)时，会显著影响EVA胶膜的传热系数和遮阳系数，即改性粉体的成分发生微小变化就会显著影响EVA胶膜的隔热性能；当改性粉体与其它助剂和涂料基体的用量比例发生变化时(BL6、BL7)，会显著影响EVA胶膜的传热系数和可见光透射比，即制备高性能的EVA胶膜，不仅改性粉体的成分及用量极为关键，改性粉体与其它助剂的用量配比也十分关键，直接影响着EVA胶膜的整体性能。

[0065] 以实施例1的EVA胶膜制作的EVA夹层玻璃BL1为测试样品，测试BL1在紫外-可见-近红外光谱的透射比曲线，如图1所示；测试BL1的两面在紫外-可见-近红外光谱的反射比曲线，如图2所示；测试BL1的两面在远红外光谱的反射比曲线，如图3所示。图2和图3中，“1”表示BL1的第一面(室外侧)的反射比曲线，“2”表示BL1的第二面(室内侧)的反射比曲线。

[0066] 由上表1及图1-3可知，当温度超过36℃时，红外线阻隔率控制在90％及以上，低于36℃时，红外线阻隔率控制50％及以下，同时保证可见光透过率高，光反射率低，不存在传统LOW-E玻璃容易出现的光污染现象，可实现智能调控近红外线的透过率。

[0067] 在其它实施方案中，改性粉体中的掺杂金属元素还可以是钼、钨、钽、铌、铈和钇中的任一种或任两种，改性粉体的粒径还可以是10-50nm。

[0068] 在其它实施方案中，分散剂和流平剂还可以采用本领域常用的分散剂和流平剂，如德国毕克化学的BYK系列的分散剂和流平剂。所用的EVA胶膜也可以采用本领域常用的其它型号或厚度等的EVA胶膜。

[0069] 在其它实施方案中，涂布在EVA胶膜上的涂料的厚度还可以是10-40μm范围内的任意值。

[0070] 以上所述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。