CN115071026A - 一种红外高阻隔膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种红外高阻隔膜及其制备方法。红外高阻隔膜的制备包括以下步骤:步骤1:将PVC支撑层、PMMA隔热母粒、PVDF耐候母粒的原料分别置于高速混料机中在30~50℃下混合搅拌20~40分钟,得到PVC混合料、PMMA混合料、PVDF混合料;步骤2:将PVC混合料投入三辊压延机中,在100~105℃下压延得到PVC支撑层;步骤3:将PMMA混合料、PVDF混合料分别投入双螺杆挤出机进行混炼挤出造粒;静置烘干,得到PMMA隔热母粒、PVDF耐候母粒;将两者投入单螺杆挤出机中,挤出浸入模具模腔成型拉膜;得到PVDF/PMMA共挤膜;步骤4:将PVDF/PMMA共挤膜与PVC支撑层复合,在105~110℃下经过流延辊,在40~60℃下经过冷却辊,充分拉伸;进行表面电晕、切边、收卷,得到红外高阻隔膜。
Description
技术领域
本发明涉及红外阻隔膜技术领域,具体为一种红外高阻隔膜及其制备方法。
背景技术
近年来,奥运会的顺利举办使得体育化产业进程不断加速;而运动场馆的建设可以推动的群众体育的发展,提升全民健身公共服务水平,也是体育化产业进程加快的产物之一。
目前,建造一个传统结构的体育场、网球场等运动场馆耗资较大、周期较长;同时,传统封闭型场馆的建设在不利用外在设施空调、灯光下,无法调节场内温湿度,无法提供照明作用;而若是传统露天型场馆,受天气情况影响巨大,严重降低了场馆的利用量率。而智能型的含氟红外阻隔膜的充气场馆应运而生。其在具有透光性下,含有红外阻隔剂,可以将太阳能中一半的近红外能量屏蔽掉,保证建筑物的室内热舒适度,降低大量冷却设备的使用,降低能源资源的浪费。
现有技术中,红外阻隔膜的红外反射率低;且无机颗粒的使用由于其本身的光透率会阻隔膜的透光率较低。而钨酸铯是一种具有优异可见光透性和近红外遮蔽性的透明隔热新材料;不仅在波长为800-1100nm的近红外区域具有极强的吸收特性,同时在波长为380-780nm的可见光区域也具有较强透过特性,而且在波长为200-380nm的紫外光区域也具有较强的屏蔽特性。但是其潜热性差,高温的夏天,其吸收近红外热量,还是对建筑物具有一定热负荷;在寒冷的冬天,其吸收的近红外热量会迅速消散在环境中;不利于热量的合理应用。同时,钨酸铯是一种无机颗粒,其与有机聚合物混合存在分散性和物质间的相容性的问题,降低了红外阻隔膜的光透性。此外,纳米钨酸铯本身的状态如粒径等性质决定了红外阻隔膜的红外阻隔性;现有技术中红外阻隔性较低。
综上,解决上述问题,制备一种红外高阻隔膜具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种红外高阻隔膜及其制备方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:
一种红外高阻隔膜的制备方法,包括以下步骤:
步骤1:将PVC支撑层、PMMA隔热母粒、PVDF耐候母粒的原料分别置于高速混料机中在30~50℃下混合搅拌20~40分钟,得到PVC混合料、PMMA混合料、PVDF混合料;
步骤2:将PVC混合料投入三辊压延机中,在100~105℃下压延得到PVC支撑层;
步骤3:将PMMA混合料、PVDF混合料分别投入双螺杆挤出机进行混炼挤出造粒;静置烘干,得到PMMA隔热母粒、PVDF耐候母粒;将两者投入单螺杆挤出机中,按照PVDF耐候母粒与PMMA隔热母粒的质量比为1:(1~4)挤出浸入模具模腔成型拉膜;得到PVDF/PMMA共挤膜;
步骤4:将PVDF/PMMA共挤膜与PVC支撑层复合,在105~110℃下经过流延辊,在40~60℃下经过冷却辊,充分拉伸;进行表面电晕、切边、收卷,得到红外高阻隔膜。
较为优化地,所述PVC支撑层的原料包括以下组分:按重量计,95~105份聚氯乙烯、26~30份邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、20~24份邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、0.5~1.5份硬脂酸钡(BaSt)、0.5~1份硬脂酸镉(CdSt)、0.1~0.3份石蜡(P-Cl)。
较为优化地,所述PVDF耐候母粒的原料包括以下组分:按重量计,95~105份聚偏氟乙烯(PVDF)、0.05~0.15份抗氧剂1010、0.2~0.5份UV-234;所述PMMA隔热母粒的原料包括以下组分:按重量计,75~80份聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、20~24份红外阻隔剂、1~4份UV-234。
较为优化地,所述红外阻隔剂的原料包括以下组分:按重量计,90~92份聚甲基丙烯酸甲酯、6~7份纳米钨酸铯、3~4份UV-234。
较为优化地,所述红外阻隔剂的制备方法为:将聚甲基丙烯酸甲酯、纳米钨酸铯、UV-234低温混合,置于双螺杆挤出机中进行混炼挤出造粒,得到红外阻隔剂。
较为优化地,所述红外阻隔剂的制备方法为:将纳米钨酸铯置于浓度为0.1mol/L的十二烷基苯磺酸钠DMF-水混合溶液中搅拌分散均匀,纳米钨酸铯与十二烷基苯磺酸钠溶液的固液比为0.01g:10mL;氮气氛围下,加入二氧化钛作为催化剂,设置温度为120~130℃回流2~3小时;降温至100℃,加入甲基丙烯酸;加入对甲苯磺酸作为催化剂,搅拌10~12小时,升温至110℃反应2小时;升温至120℃继续反应2小时,冷却洗涤干燥,得到钨酸铯混合物;将其与聚甲基丙烯酸甲酯、UV-234、乙酸钠低温混合,置于双螺杆挤出机中进行混炼挤出造粒,得到红外阻隔剂。
较为优化地,所述甲基丙烯酸的加入量是纳米钨酸铯质量的3~5倍;所述乙酸钠的加入量是甲基丙烯酸的1~2wt%;十二烷基苯磺酸钠DMF-水混合溶液中DMF和水的体积比为1:1。DMF是N,N-二甲基甲酰胺。
较为优化地,所述纳米钨酸铯的制备方法为:将铯盐和丙氨酸分散在柠檬酸溶液中,得到铯溶液;将钨盐溶解在甲醇-水溶剂中,得到钨溶液;氮气氛围下,将两种溶液混合,设置温度为190~200℃下搅拌2~3小时;降温至80~90℃,加入脲调节pH=3~5,搅拌反应4~5小时,自然降温,陈化,洗涤冻干,得到钨酸铯粉体A;将钨酸铯粉体A与固体柠檬酸混合均匀,置于惰性气体的高温炉中,设置温度为500~550℃反应2~3小时,得到钨酸铯粉体B;将其置于十二烷基苯磺酸钠溶液中,湿磨,洗涤干燥得到纳米钨酸铯。
较为优化地,所述柠檬酸的浓度为2~3mol/L;丙氨酸的加入量是铯盐质量的3~5wt%;甲醇和水的体积比为5:1;钨酸铯粉体A与固体柠檬酸按照质量比为(6~7):(3~4)。
较为优化地,一种红外高阻隔膜的制备方法制备得到的红外高阻隔膜。
本技术方案中,通过以PVC膜作为支撑层与PVDF/PMMA共挤膜通过热复合,得到红外高阻隔膜,用于降温、节能、环保,提高人体舒适度等需求的存量建筑等外表面;给场馆内提供天然无晃眼的照明需求。
方案中,采用热贴合工艺,技术成熟,无胶黏剂等,工艺环保,操作简单;同时,通过对纳米钨酸铯优化配比,使得膜具有优异性能,透光率可以达到85%以上,隔热率可以达到80%。当环境温度较高(25℃以上)时,热辐射率很高(90%),该膜中由于含有PVDF/PMMA共挤膜,促进热量消散;当天气转凉时,该膜的热辐射率会切换到20%,有助于保持太阳能的吸收和室内供暖的热量。
方案中,通过对钨酸铯纳米粒子制备方法的改善,进一步提高了红外阻隔的性能。制备过程中,在铯盐中加入了丙氨酸作为纳米粒子的包覆剂,抑制纳米粒子的聚集和粒径的增加,因为方案中并非没有在超声下反应,因此需要加一些包覆剂增强纳米粒子形成的均匀性,形成粒径较小、分散均匀的纳米粒子。另一方面该物质的包覆在氮气热解过程中会形成还原性氨气,增加钨酸铯的缺陷位,增加五价钨离子含量,从而增强其红外阻隔性。
此外,热解过程中,为了促进缺陷位的增加,进一步加入了柠檬酸辅助热处理,其同样可以产生还原性的一氧化碳气体;同时,由于热解过程中钨酸铯面临二次生长,会导致粒径变大,而粒径增加用于膜中会影响透光性和红外阻隔性;但是柠檬酸和丙氨酸的存在热解会产生碳包裹在纳米颗粒上,抑制了粒径的生长。然后使用湿磨将碳去除,得到了纳米钨酸铯。以上述改进步骤,增强红外阻隔膜的性能。
方案中,通过对钨酸铯纳米粒子的预处理,提高红外阻隔膜的透光率、潜热性。由于钨酸铯纳米粒子在聚合物的分散性,因此将其置于含有十二烷基苯磺酸钠DMF-水混合溶液中均匀分散;然后加热将十二烷基苯磺酸钠回流降解生成十二醇,和被氧化生成烷酸;而十二烷醇可以与甲基丙烯酸酯化,生成丙烯酸酯复合物;使得与PMMA具有相似相容性,促进分散。另一方面,十二醇和月桂酸在乙酸钠的存在下形成共晶混合物;以此生成共进混合物和具有十二烷基链的丙烯酸酯复合物具有较好的潜热性,可以增强钨酸钠吸收的热量,从而增强吸收热量的合理应用;增加膜的隔热性,增强建筑场馆内的舒适度。
然后,利用预处理后的钨酸铯纳米粒子与PMMA之间的相容性、PMMA和PVDF之间良好的相容性,提高钨酸铯纳米粒子的分散性,增强红外阻隔膜的性能。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1:
步骤1:(1)碳酸铯和钨酸钠的质量比为1.5:1;将碳酸铯和丙氨酸分散在浓度为3mol/L柠檬酸溶液中,得到0.25mol/L的铯溶液;将钨酸钠溶解在甲醇-水溶剂中,得到0.25mol/L的钨溶液;氮气氛围下,将两种溶液混合,设置温度为190℃下搅拌3小时;降温至85℃,加入脲调节pH=4,搅拌反应4.5小时,自然降温,陈化24小时,洗涤冻干,得到钨酸铯粉体A;将钨酸铯粉体A与固体柠檬酸混合均匀,置于惰性气体的高温炉中,设置温度为550℃反应2小时,得到钨酸铯粉体B;将其置于浓度为0.1mol/L的十二烷基苯磺酸钠溶液中,将其在球磨罐中进行湿磨,球磨介质为3.0mm的氧化锆研磨球,在转速为300rpm下研磨60min;洗涤干燥得到纳米钨酸铯。
(2)将91份聚甲基丙烯酸甲酯、7份纳米钨酸铯、3份UV-234低温混合,置于双螺杆挤出机中进行混炼挤出造粒,得到红外阻隔剂。
(3)将100份聚氯乙烯、28份邻苯二甲酸二辛酯、22份邻苯二甲酸二丁酯、1份硬脂酸钡、0.7份硬脂酸镉、0.2份石蜡置于高速混料机中在40℃下混合搅拌30分钟,得到PVC混合料;将100份聚偏氟乙烯、0.1份抗氧剂1010、0.5份UV-234置于高速混料机中在40℃下混合搅拌30分钟,得到PVDF混合料;将75份聚甲基丙烯酸甲酯、24份红外阻隔剂、1份UV-234置于高速混料机中在40℃下混合搅拌30分钟,得到PMMA混合料;
步骤2:将PVC混合料投入三辊压延机中,在105℃下压延得到PVC支撑层;
步骤3:将PMMA混合料、PVDF混合料分别投入双螺杆挤出机进行混炼挤出造粒;静置烘干,得到PMMA隔热母粒、PVDF耐候母粒;将两者投入单螺杆挤出机中,按照PVDF耐候母粒与PMMA隔热母粒的质量比为1:1挤出浸入模具模腔成型拉膜;得到PVDF/PMMA共挤膜;
步骤4:将PVDF/PMMA共挤膜与PVC支撑层复合,在110℃下经过流延辊,在50℃下经过冷却辊,充分拉伸;进行表面电晕、切边、收卷,得到红外高阻隔膜。
实施例2:
步骤1:(1)碳酸铯和钨酸钠的质量比为1.5:1;将碳酸铯和丙氨酸分散在浓度为3mol/L柠檬酸溶液中,得到0.25mol/L的铯溶液;将钨酸钠溶解在甲醇-水溶剂中,得到0.25mol/L的钨溶液;氮气氛围下,将两种溶液混合,设置温度为190℃下搅拌3小时;降温至85℃,加入脲调节pH=4,搅拌反应4.5小时,自然降温,陈化24小时,洗涤冻干,得到钨酸铯粉体A;将钨酸铯粉体A与固体柠檬酸混合均匀,置于惰性气体的高温炉中,设置温度为550℃反应2小时,得到钨酸铯粉体B;将其置于浓度为0.1mol/L的十二烷基苯磺酸钠溶液中,将其在球磨罐中进行湿磨,球磨介质为3.0mm的氧化锆研磨球,在转速为300rpm下研磨60min;洗涤干燥得到纳米钨酸铯。
(2)将91份聚甲基丙烯酸甲酯、7份纳米钨酸铯、3份UV-234低温混合,置于双螺杆挤出机中进行混炼挤出造粒,得到红外阻隔剂。
(3)将100份聚氯乙烯、28份邻苯二甲酸二辛酯、22份邻苯二甲酸二丁酯、1份硬脂酸钡、0.7份硬脂酸镉、0.2份石蜡置于高速混料机中在40℃下混合搅拌30分钟,得到PVC混合料;将100份聚偏氟乙烯、0.1份抗氧剂1010、0.5份UV-234置于高速混料机中在40℃下混合搅拌30分钟,得到PVDF混合料;将75份聚甲基丙烯酸甲酯、24份红外阻隔剂、1份UV-234置于高速混料机中在40℃下混合搅拌30分钟,得到PMMA混合料;
步骤2:将PVC混合料投入三辊压延机中,在105℃下压延得到PVC支撑层;
步骤3:将PMMA混合料、PVDF混合料分别投入双螺杆挤出机进行混炼挤出造粒;静置烘干,得到PMMA隔热母粒、PVDF耐候母粒;将两者投入单螺杆挤出机中,按照PVDF耐候母粒与PMMA隔热母粒的质量比为1:2挤出浸入模具模腔成型拉膜;得到PVDF/PMMA共挤膜;
步骤4:将PVDF/PMMA共挤膜与PVC支撑层复合,在110℃下经过流延辊,在50℃下经过冷却辊,充分拉伸;进行表面电晕、切边、收卷,得到红外高阻隔膜。
实施例3:
步骤1:(1)碳酸铯和钨酸钠的质量比为1.5:1;将碳酸铯和丙氨酸分散在浓度为3mol/L柠檬酸溶液中,得到0.25mol/L的铯溶液;将钨酸钠溶解在甲醇-水溶剂中,得到0.25mol/L的钨溶液;氮气氛围下,将两种溶液混合,设置温度为190℃下搅拌3小时;降温至85℃,加入脲调节pH=4,搅拌反应4.5小时,自然降温,陈化24小时,洗涤冻干,得到钨酸铯粉体A;将钨酸铯粉体A与固体柠檬酸混合均匀,置于惰性气体的高温炉中,设置温度为550℃反应2小时,得到钨酸铯粉体B;将其置于浓度为0.1mol/L的十二烷基苯磺酸钠溶液中,将其在球磨罐中进行湿磨,球磨介质为3.0mm的氧化锆研磨球,在转速为300rpm下研磨60min;洗涤干燥得到纳米钨酸铯。
(2)将91份聚甲基丙烯酸甲酯、7份纳米钨酸铯、3份UV-234低温混合,置于双螺杆挤出机中进行混炼挤出造粒,得到红外阻隔剂。
(3)将100份聚氯乙烯、28份邻苯二甲酸二辛酯、22份邻苯二甲酸二丁酯、1份硬脂酸钡、0.7份硬脂酸镉、0.2份石蜡置于高速混料机中在40℃下混合搅拌30分钟,得到PVC混合料;将100份聚偏氟乙烯、0.1份抗氧剂1010、0.5份UV-234置于高速混料机中在40℃下混合搅拌30分钟,得到PVDF混合料;将75份聚甲基丙烯酸甲酯、24份红外阻隔剂、1份UV-234置于高速混料机中在40℃下混合搅拌30分钟,得到PMMA混合料;
步骤2:将PVC混合料投入三辊压延机中,在105℃下压延得到PVC支撑层;
步骤3:将PMMA混合料、PVDF混合料分别投入双螺杆挤出机进行混炼挤出造粒;静置烘干,得到PMMA隔热母粒、PVDF耐候母粒;将两者投入单螺杆挤出机中,按照PVDF耐候母粒与PMMA隔热母粒的质量比为1:3挤出浸入模具模腔成型拉膜;得到PVDF/PMMA共挤膜;
步骤4:将PVDF/PMMA共挤膜与PVC支撑层复合,在110℃下经过流延辊,在50℃下经过冷却辊,充分拉伸;进行表面电晕、切边、收卷,得到红外高阻隔膜。
实施例4:
步骤1:(1)碳酸铯和钨酸钠的质量比为1.5:1;将碳酸铯和丙氨酸分散在浓度为3mol/L柠檬酸溶液中,得到0.25mol/L的铯溶液;将钨酸钠溶解在甲醇-水溶剂中,得到0.25mol/L的钨溶液;氮气氛围下,将两种溶液混合,设置温度为190℃下搅拌3小时;降温至85℃,加入脲调节pH=4,搅拌反应4.5小时,自然降温,陈化24小时,洗涤冻干,得到钨酸铯粉体A;将钨酸铯粉体A与固体柠檬酸混合均匀,置于惰性气体的高温炉中,设置温度为550℃反应2小时,得到钨酸铯粉体B;将其置于浓度为0.1mol/L的十二烷基苯磺酸钠溶液中,将其在球磨罐中进行湿磨,球磨介质为3.0mm的氧化锆研磨球,在转速为300rpm下研磨60min;洗涤干燥得到纳米钨酸铯。
(2)将91份聚甲基丙烯酸甲酯、7份纳米钨酸铯、3份UV-234低温混合,置于双螺杆挤出机中进行混炼挤出造粒,得到红外阻隔剂。
(3)将100份聚氯乙烯、28份邻苯二甲酸二辛酯、22份邻苯二甲酸二丁酯、1份硬脂酸钡、0.7份硬脂酸镉、0.2份石蜡置于高速混料机中在40℃下混合搅拌30分钟,得到PVC混合料;将100份聚偏氟乙烯、0.1份抗氧剂1010、0.5份UV-234置于高速混料机中在40℃下混合搅拌30分钟,得到PVDF混合料;将75份聚甲基丙烯酸甲酯、24份红外阻隔剂、1份UV-234置于高速混料机中在40℃下混合搅拌30分钟,得到PMMA混合料;
步骤2:将PVC混合料投入三辊压延机中,在105℃下压延得到PVC支撑层;
步骤3:将PMMA混合料、PVDF混合料分别投入双螺杆挤出机进行混炼挤出造粒;静置烘干,得到PMMA隔热母粒、PVDF耐候母粒;将两者投入单螺杆挤出机中,按照PVDF耐候母粒与PMMA隔热母粒的质量比为1:4挤出浸入模具模腔成型拉膜;得到PVDF/PMMA共挤膜;
步骤4:将PVDF/PMMA共挤膜与PVC支撑层复合,在110℃下经过流延辊,在50℃下经过冷却辊,充分拉伸;进行表面电晕、切边、收卷,得到红外高阻隔膜。
实施例5:
步骤1:(1)碳酸铯和钨酸钠的质量比为1.5:1;将碳酸铯和丙氨酸分散在浓度为3mol/L柠檬酸溶液中,得到0.25mol/L的铯溶液;将钨酸钠溶解在甲醇-水溶剂中,得到0.25mol/L的钨溶液;氮气氛围下,将两种溶液混合,设置温度为190℃下搅拌3小时;降温至85℃,加入脲调节pH=4,搅拌反应4.5小时,自然降温,陈化24小时,洗涤冻干,得到钨酸铯粉体A;将钨酸铯粉体A与固体柠檬酸混合均匀,置于惰性气体的高温炉中,设置温度为550℃反应2小时,得到钨酸铯粉体B;将其置于浓度为0.1mol/L的十二烷基苯磺酸钠溶液中,将其在球磨罐中进行湿磨,球磨介质为3.0mm的氧化锆研磨球,在转速为300rpm下研磨60min;洗涤干燥得到纳米钨酸铯。
(2)将7份纳米钨酸铯置于浓度为0.1mol/L十二烷基苯磺酸钠DMF-水(体积比1:1)混合溶液中搅拌分散均匀,纳米钨酸铯与十二烷基苯磺酸钠溶液的固液比为0.01g:10mL;氮气氛围下,加入0.5份二氧化钛作为催化剂,设置温度为120℃回流2小时;降温至100℃,加入甲基丙烯酸,甲基丙烯酸的加入量是纳米钨酸铯质量的4倍;加入对甲苯磺酸作为催化剂,搅拌12小时,升温至110℃反应2小时;升温至120℃继续反应2小时,冷却洗涤干燥,得到钨酸铯混合物;将其与91份聚甲基丙烯酸甲酯、3份UV-234、乙酸钠,乙酸钠的加入量是甲基丙烯酸的1.5wt%,低温混合,置于双螺杆挤出机中进行混炼挤出造粒,得到红外阻隔剂。
(3)将100份聚氯乙烯、28份邻苯二甲酸二辛酯、22份邻苯二甲酸二丁酯、1份硬脂酸钡、0.7份硬脂酸镉、0.2份石蜡置于高速混料机中在40℃下混合搅拌30分钟,得到PVC混合料;将100份聚偏氟乙烯、0.1份抗氧剂1010、0.5份UV-234置于高速混料机中在40℃下混合搅拌30分钟,得到PVDF混合料;将75份聚甲基丙烯酸甲酯、24份红外阻隔剂、1份UV-234置于高速混料机中在40℃下混合搅拌30分钟,得到PMMA混合料;
步骤2:将PVC混合料投入三辊压延机中,在105℃下压延得到PVC支撑层;
步骤3:将PMMA混合料、PVDF混合料分别投入双螺杆挤出机进行混炼挤出造粒;静置烘干,得到PMMA隔热母粒、PVDF耐候母粒;将两者投入单螺杆挤出机中,按照PVDF耐候母粒与PMMA隔热母粒的质量比为1:3挤出浸入模具模腔成型拉膜;得到PVDF/PMMA共挤膜;
步骤4:将PVDF/PMMA共挤膜与PVC支撑层复合,在110℃下经过流延辊,在50℃下经过冷却辊,充分拉伸;进行表面电晕、切边、收卷,得到红外高阻隔膜。
实施例6:
步骤1:(1)碳酸铯和钨酸钠的质量比为1.5:1;将碳酸铯和丙氨酸分散在浓度为2mol/L柠檬酸溶液中,得到0.25mol/L的铯溶液;将钨酸钠溶解在甲醇-水溶剂中,得到0.25mol/L的钨溶液;氮气氛围下,将两种溶液混合,设置温度为190℃下搅拌2小时;降温至80℃,加入脲调节pH=3,搅拌反应4小时,自然降温,陈化24小时,洗涤冻干,得到钨酸铯粉体A;将钨酸铯粉体A与固体柠檬酸混合均匀,置于惰性气体的高温炉中,设置温度为500℃反应3小时,得到钨酸铯粉体B;将其置于浓度为0.1mol/L的十二烷基苯磺酸钠溶液中,将其在球磨罐中进行湿磨,球磨介质为3.0mm的氧化锆研磨球,在转速为300rpm下研磨60min;洗涤干燥得到纳米钨酸铯。
(2)将6份纳米钨酸铯置于浓度为0.1mol/L十二烷基苯磺酸钠DMF-水(体积比1:1)混合溶液中搅拌分散均匀,纳米钨酸铯与十二烷基苯磺酸钠溶液的固液比为0.01g:10mL;氮气氛围下,加入0.5份二氧化钛作为催化剂,设置温度为120℃回流3小时;降温至100℃,加入甲基丙烯酸,甲基丙烯酸的加入量是纳米钨酸铯质量的3倍;加入对甲苯磺酸作为催化剂,搅拌10小时,升温至110℃反应2小时;升温至120℃继续反应2小时,冷却洗涤干燥,得到钨酸铯混合物;将其与90份聚甲基丙烯酸甲酯、3份UV-234、乙酸钠,乙酸钠的加入量是甲基丙烯酸的1wt%,低温混合,置于双螺杆挤出机中进行混炼挤出造粒,得到红外阻隔剂。
(3)将95份聚氯乙烯、26份邻苯二甲酸二辛酯、20份邻苯二甲酸二丁酯、0.5份硬脂酸钡、0.5份硬脂酸镉、0.1份石蜡置于高速混料机中在30℃下混合搅拌40分钟,得到PVC混合料;将95份聚偏氟乙烯、0.05份抗氧剂1010、0.2份UV-234置于高速混料机中在30℃下混合搅拌20分钟,得到PVDF混合料;将75份聚甲基丙烯酸甲酯、20份红外阻隔剂、1份UV-234置于高速混料机中在30℃下混合搅拌20分钟,得到PMMA混合料;
步骤2:将PVC混合料投入三辊压延机中,在100℃下压延得到PVC支撑层;
步骤3:将PMMA混合料、PVDF混合料分别投入双螺杆挤出机进行混炼挤出造粒;静置烘干,得到PMMA隔热母粒、PVDF耐候母粒;将两者投入单螺杆挤出机中,按照PVDF耐候母粒与PMMA隔热母粒的质量比为1:3挤出浸入模具模腔成型拉膜;得到PVDF/PMMA共挤膜;
步骤4:将PVDF/PMMA共挤膜与PVC支撑层复合,在105℃下经过流延辊,在40℃下经过冷却辊,充分拉伸;进行表面电晕、切边、收卷,得到红外高阻隔膜。
实施例7:
步骤1:(1)碳酸铯和钨酸钠的质量比为1.5:1;将碳酸铯和丙氨酸分散在浓度为3mol/L柠檬酸溶液中,得到0.25mol/L的铯溶液;将钨酸钠溶解在甲醇-水溶剂中,得到0.25mol/L的钨溶液;氮气氛围下,将两种溶液混合,设置温度为200℃下搅拌3小时;降温至90℃,加入脲调节pH=5,搅拌反应5小时,自然降温,陈化24小时,洗涤冻干,得到钨酸铯粉体A;将钨酸铯粉体A与固体柠檬酸混合均匀,置于惰性气体的高温炉中,设置温度为550℃反应2小时,得到钨酸铯粉体B;将其置于浓度为0.1mol/L的十二烷基苯磺酸钠溶液中,将其在球磨罐中进行湿磨,球磨介质为3.0mm的氧化锆研磨球,在转速为300rpm下研磨60min;洗涤干燥得到纳米钨酸铯。
(2)将7份纳米钨酸铯置于浓度为0.1mol/L十二烷基苯磺酸钠DMF-水(体积比1:1)混合溶液中搅拌分散均匀,纳米钨酸铯与十二烷基苯磺酸钠溶液的固液比为0.01g:10mL;氮气氛围下,加入0.5份二氧化钛作为催化剂,设置温度为130℃回流2小时;降温至100℃,加入甲基丙烯酸,甲基丙烯酸的加入量是纳米钨酸铯质量的5倍;加入对甲苯磺酸作为催化剂,搅拌12小时,升温至110℃反应2小时;升温至120℃继续反应2小时,冷却洗涤干燥,得到钨酸铯混合物;将其与92份聚甲基丙烯酸甲酯、4份UV-234、乙酸钠,乙酸钠的加入量是甲基丙烯酸的2wt%,低温混合,置于双螺杆挤出机中进行混炼挤出造粒,得到红外阻隔剂。
(3)将105份聚氯乙烯、30份邻苯二甲酸二辛酯、24份邻苯二甲酸二丁酯、1.5份硬脂酸钡、1份硬脂酸镉、0.3份石蜡置于高速混料机中在50℃下混合搅拌40分钟,得到PVC混合料;将105份聚偏氟乙烯、0.15份抗氧剂1010、0.5份UV-234置于高速混料机中在50℃下混合搅拌40分钟,得到PVDF混合料;将80份聚甲基丙烯酸甲酯、24份红外阻隔剂、4份UV-234置于高速混料机中在50℃下混合搅拌40分钟,得到PMMA混合料;
步骤2:将PVC混合料投入三辊压延机中,在105℃下压延得到PVC支撑层;
步骤3:将PMMA混合料、PVDF混合料分别投入双螺杆挤出机进行混炼挤出造粒;静置烘干,得到PMMA隔热母粒、PVDF耐候母粒;将两者投入单螺杆挤出机中,按照PVDF耐候母粒与PMMA隔热母粒的质量比为1:3挤出浸入模具模腔成型拉膜;得到PVDF/PMMA共挤膜;
步骤4:将PVDF/PMMA共挤膜与PVC支撑层复合,在110℃下经过流延辊,在60℃下经过冷却辊,充分拉伸;进行表面电晕、切边、收卷,得到红外高阻隔膜。
对比例1:50μm厚的PVDF膜。
对比例2:50μm厚的纯PMMA膜。
对比例3:参照CN201510323309.9中实施例1中的方法制备得到纳米钨酸铯,替换实施例5中的纳米钨酸铯,其余与实施例5相同。
对比例4:不加入甘氨酸,其余与实施例5相同。
对比例5:不加入固体柠檬酸辅助热解,其余与实施例5相同。
对比例6:将0.1mol/L十二烷基苯磺酸钠DMF-水的浓度,改为0.5mol/L,其余与实施例5相同。
对比例7:不加入乙酸钠,其余与实施例5相同。
实验1:取实施例和对比例中制备得到的一种红外高阻隔膜进行相关性能检测,具体数据如下表所示:
| 实施例 | 透光率% | 雾度% | 红外阻隔率% |
| 实施例1 | 92 | 1.5 | 35 |
| 实施例2 | 92 | 1.7 | 52 |
| 实施例3 | 86 | 2.5 | 80 |
| 实施例4 | 71 | 3.3 | 88 |
| 实施例5 | 89 | 2.6 | 87 |
| 实施例6 | 87 | 2.5 | 84 |
| 实施例7 | 86 | 2.7 | 89 |
| 对比例1 | 90 | 6.1 | 12 |
| 对比例2 | 93 | 0.5 | 12 |
| 对比例3 | 81 | 2.6 | 80 |
| 对比例4 | 84 | 2.8 | 84 |
| 对比例5 | 80 | 3.0 | 83 |
| 对比例6 | 79 | 3.1 | 85 |
| 对比例7 | 88 | 2.5 | 85 |
结论1:如上表中的数据所示:实施例1~4和对比例1~2对比表明:随着PMMA母粒的增加,红外阻隔率逐渐上升,而透光率逐渐下降;原因在于:含有纳米钨酸铯的红外阻隔剂的加入,使得分散性和相容性问题,光反射增加,使得透光率下降;但是由于纳米钨酸铯的红外屏蔽性,其含量增加,增强了红外阻隔性。较优方案是实施例3:PVDF耐候母粒与PMMA隔热母粒的质量比为1:3。
实施例5~6与实施例3对比表明:对纳米钨酸铯进行进一步处理,可以小幅度提高透光性,原因在于:预处理过程增强了其分散性和物质相容性,降低了光内部反射,因此透光率增加。需要注意的是:由于方案中涉及得到长烷基链段的加入,其在一定量的情况下,并未增加膜的粗糙度,雾度影响不大;但是,当量进一步增加时,会有所影响,如对比例6中的数据所示,透光率下降,雾度增加。
实施例5与对比例3~5对比例表明:调整纳米钨酸铯的制备方法,控制纳米钨酸铯的本身性能确实可以增强红外阻隔膜的性能。与对比例3中未改进的纳米钨酸铯相比,性能下降幅度最为明显;其次是对比例5中未加入固体柠檬酸辅助热解和对比例4中未加入甘氨酸;原因在于:甘氨酸是纳米粒子的包覆剂,可以抑制聚集和大颗粒的生成,增强纳米粒子形成分散且均匀的粒子;同时,其和柠檬酸会在热解过程中生成具有还原性的气体,增强纳米离子的缺陷位,增强性能。
实验2:将实施例3、5,对比例6~7中制备得到的一种红外高阻隔膜用于透明玻璃容器表面;使用红外灯(飞利浦R125)作为模拟的太阳光源;使用热电偶检测容器内温度;测试0分钟和10分钟下的温度,所得结果如下表所示:
| 实施例 | 0min温度 | 10min温度 |
| 实施例3 | 23.7 | 31.3 |
| 实施例5 | 22.4 | 27.2 |
| 对比例6 | 23.1 | 26.8 |
| 对比例7 | 23.5 | 29.4 |
| 未贴膜的玻璃容器 | 22.3 | 41.8 |
结论2:如上表数据所示:实施例3和未贴膜的玻璃容器的数据对比,表明纳米钨酸铯具有热吸收性,具有隔热性;实施例3和实施例5对比,表明通过对纳米粒子的预处理,可以产生潜热物质,增强隔热性;而对比例6中由于十二烷基苯磺酸钠加入量增加,使得隔热性增加,但是其增加会降低透光率。对比例7中,由于乙酸钠可以增加十二醇和月桂酸在乙酸钠共晶混合物,增强隔热性,因此未加,会使得性能略微下降。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种红外高阻隔膜的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1:将PVC支撑层、PMMA隔热母粒、PVDF耐候母粒的原料分别置于高速混料机中在30~50℃下混合搅拌20~40分钟,得到PVC混合料、PMMA混合料、PVDF混合料;
步骤2:将PVC混合料投入三辊压延机中,在100~105℃下压延得到PVC支撑层;
步骤3:将PMMA混合料、PVDF混合料分别投入双螺杆挤出机进行混炼挤出造粒;静置烘干,得到PMMA隔热母粒、PVDF耐候母粒;将两者投入单螺杆挤出机中,按照PVDF耐候母粒与PMMA隔热母粒的质量比为1:(1~4)挤出浸入模具模腔成型拉膜;得到PVDF/PMMA共挤膜;
步骤4:将PVDF/PMMA共挤膜与PVC支撑层复合,在105~110℃下经过流延辊,在40~60℃下经过冷却辊,充分拉伸;进行表面电晕、切边、收卷,得到红外高阻隔膜。
2.根据权利要求1中所述的一种红外高阻隔膜的制备方法,其特征在于:所述PVC支撑层的原料包括以下组分:按重量计,95~105份聚氯乙烯、26~30份邻苯二甲酸二辛酯、20~24份邻苯二甲酸二丁酯、0.5~1.5份硬脂酸钡、0.5~1份硬脂酸镉、0.1~0.3份石蜡。
3.根据权利要求1中所述的一种红外高阻隔膜的制备方法,其特征在于:所述PVDF耐候母粒的原料包括以下组分:按重量计,95~105份聚偏氟乙烯、0.05~0.15份抗氧剂1010、0.2~0.5份UV-234;所述PMMA隔热母粒的原料包括以下组分:按重量计,75~80份聚甲基丙烯酸甲酯、20~24份红外阻隔剂、1~4份UV-234。
4.根据权利要求3中所述的一种红外高阻隔膜的制备方法,其特征在于:所述红外阻隔剂的原料包括以下组分:按重量计,90~92份聚甲基丙烯酸甲酯、6~7份纳米钨酸铯、3~4份UV-234。
5.根据权利要求4中所述的一种红外高阻隔膜的制备方法,其特征在于:所述红外阻隔剂的制备方法为:将聚甲基丙烯酸甲酯、纳米钨酸铯、UV-234低温混合,置于双螺杆挤出机中进行混炼挤出造粒,得到红外阻隔剂。
6.根据权利要求4中所述的一种红外高阻隔膜的制备方法,其特征在于:所述红外阻隔剂的制备方法为:将纳米钨酸铯置于十二烷基苯磺酸钠DMF-水混合溶液中搅拌分散均匀;氮气氛围下,加入二氧化钛作为催化剂,设置温度为120~130℃回流2~3小时;降温至100℃,加入甲基丙烯酸;加入对甲苯磺酸作为催化剂,搅拌10~12小时,升温至110℃反应2小时;升温至120℃继续反应2小时,冷却洗涤干燥,得到钨酸铯混合物;将其与聚甲基丙烯酸甲酯、UV-234、乙酸钠低温混合,置于双螺杆挤出机中进行混炼挤出造粒,得到红外阻隔剂。
7.根据权利要求6中所述的一种红外高阻隔膜的制备方法,其特征在于:所述甲基丙烯酸的加入量是纳米钨酸铯质量的3~5倍;所述乙酸钠的加入量是甲基丙烯酸的1~2wt%;十二烷基苯磺酸钠DMF-水混合溶液中DMF和水的体积比为1:1。
8.根据权利要求4中所述的一种红外高阻隔膜的制备方法,其特征在于:所述纳米钨酸铯的制备方法为:将铯盐和丙氨酸分散在柠檬酸溶液中,得到铯溶液;将钨盐溶解在甲醇-水溶剂中,得到钨溶液;氮气氛围下,将两种溶液混合,设置温度为190~200℃下搅拌2~3小时;降温至80~90℃,加入脲调节pH=3~5,搅拌反应4~5小时,自然降温,陈化,洗涤冻干,得到钨酸铯粉体A;将钨酸铯粉体A与固体柠檬酸混合均匀,置于惰性气体的高温炉中,设置温度为500~550℃反应2~3小时,得到钨酸铯粉体B;将其置于十二烷基苯磺酸钠溶液中,湿磨,洗涤干燥得到纳米钨酸铯。
9.根据权利要求8中所述的一种红外高阻隔膜的制备方法,其特征在于:所述柠檬酸的浓度为2~3mol/L;丙氨酸的加入量是铯盐质量的3~5wt%;甲醇和水的体积比为5:1;钨酸铯粉体A与固体柠檬酸按照质量比为(6~7):(3~4)。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的一种红外高阻隔膜的制备方法制备得到的红外高阻隔膜。
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