TWI477541B - 汽車玻璃貼膜及汽車 - Google Patents

Description

汽車玻璃貼膜及汽車

本發明涉及一種玻璃貼膜，尤其涉及一種應用於汽車的玻璃貼膜及汽車。

先前技術中，採用玻璃貼膜貼在玻璃表面，從而實現創造美感，提高防暴性能，抵禦紫外線的功能。具體地，玻璃貼膜常應用於建築物的門窗玻璃，以及汽車的車窗玻璃。對於汽車來說，玻璃貼膜可以提高意外發生時汽車的安全水準，使得汽車玻璃破碎的可能性降到最低，從而可以最大限度地降低意外事故對駕駛員及乘客的傷害。

然，先前技術中，汽車玻璃貼膜要實現抗暴以及抵禦紫外的效果，通常需要包括高強度安全基層、紫外吸收層及高分子保護層。高強度安全基層通常為高強度的高分子薄膜，紫外吸收層通常為紫外吸收劑。然而先前技術中的高強度的高分子薄膜的強度仍然不夠高，並且所述紫外吸收層需要將紫外吸收劑通過複雜的工藝形成於所述高分子薄膜表面，從而使得工藝較為複雜。

有鑒於此，提供一種具有較強的抗暴性能，製備工藝簡單優點的汽車玻璃貼膜實為必要。

一種汽車玻璃貼膜，包括：一高分子薄膜基底；至少一層奈米碳 管膜複合於高分子薄膜基底；一高分子保護層設置於所述高分子薄膜基底表面。所述奈米碳管膜為由複數個奈米碳管組成，所述複數個奈米碳管通過凡德瓦爾力首尾相連沿一個方向擇優取向排列。

一種汽車玻璃貼膜，包括：一高分子薄膜基底；至少一層複合奈米碳管膜複合於所述高分子薄膜基底中，所述複合奈米碳管膜為由複數個奈米碳管組成，所述複數個奈米碳管通過凡德瓦爾力首尾相連沿一個方向擇優取向排列，每一奈米碳管表面包覆有金屬層；以及一高分子保護層設置於所述高分子薄膜基底表面。

與先前技術相比較，所述汽車玻璃貼膜包括至少一層奈米碳管膜設置於高分子薄膜基底，所述奈米碳管膜為由複數個奈米碳管組成。由於奈米碳管具有很高的硬度(與金剛石相當)，並且奈米碳管具有極大的長徑比(大於1000：1)，所述複數個奈米碳管通過凡德瓦爾力首尾相連沿一個方向擇優取向排列，使得與所述奈米碳管膜複合後的高分子薄膜基底在具有高硬度的同時還具有很好的柔韌性。使得採用這種奈米碳管膜的汽車玻璃貼膜具有很高的強度及韌性，並且由於奈米碳管膜還具有較好的透光性，當把該汽車玻璃貼膜貼在汽車車窗上時，保持足夠透明度的前提下可以很好的提高汽車車窗的抗暴性能，從而提高汽車的安全性能。另外，所述奈米碳管膜對於紫外光具有較好的吸收效果，因此，採用上述複合有奈米碳管膜的高分子薄膜基底的汽車玻璃貼膜無需額外的紫外吸收層，可同時具有較強的強度及較好的紫外吸收效果。

10，20，30‧‧‧汽車玻璃貼膜

15‧‧‧高分子保護層

16‧‧‧奈米碳管膜

18‧‧‧高分子薄膜基底

40‧‧‧汽車

36‧‧‧複合奈米碳管膜

圖1是本發明第一實施例提供的汽車玻璃貼膜的結構示意圖。

圖2是圖1的Ⅱ-Ⅱ剖面示意圖。

圖3為本發明實施例提供的包括沿同一方向擇優取向排列的奈米碳管的奈米碳管膜的掃描電鏡照片。

圖4為本發明實施例提供的包括汽車玻璃貼膜中的重疊交叉設置的複數層奈米碳管膜的掃描電鏡照片。

圖5為本發明第二實施例提供的包括複數層奈米碳管膜的汽車玻璃貼膜的結構示意圖。

圖6為本發明第三實施例提供的包括至少一層複合奈米碳管膜的汽車玻璃貼膜的結構示意圖。

圖7為圖6中的複合奈米碳管膜的透光率與光波長的關係曲線。

圖8為本發明實施例的汽車玻璃貼膜應用於汽車時的結構示意圖。

以下將結合附圖詳細說明本發明的汽車玻璃貼膜。

請參閱圖1及圖2，本發明實施例提供一種汽車玻璃貼膜10，該汽車玻璃貼膜10包括一高分子薄膜基底18、至少一層奈米碳管膜16和一高分子保護層15。所述至少一層奈米碳管膜16在厚度方向嵌設於所述高分子薄膜基底18，並與所述高分子薄膜基底18複合在一起。所述高分子保護層15覆蓋於暴露在高分子薄膜基底18外的奈米碳管膜16的表面。當所述奈米碳管膜16全部浸入所述高分子薄膜基底18中時，所述高分子保護層15覆蓋於所述高分子薄膜基 底18的表面。當所述至少一奈米碳管膜16靠近高分子薄膜基底18表面設置時，所述高分子保護層15設置於靠近奈米碳管膜16的高分子薄膜基底18的表面。使用時，可以直接將該汽車玻璃貼膜10黏附於玻璃表面，並使得所述高分子保護層15暴露在空氣中，從而可以保護所述汽車玻璃貼膜10中的複合有奈米碳管膜16的高分子薄膜基底18與外界分離。

所述高分子薄膜基底18形狀面積不限，其具有柔性，該高分子薄膜基底18在使用時可根據需要所貼附的玻璃表面的形狀及面積剪切彎折成任意形狀，厚度為0.1毫米至1毫米。該高分子薄膜基底18的材料為一透明高分子材料，可為聚苯乙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、苯丙環丁烯(BCB)或聚環烯烴。本實施例中，所述高分子薄膜基底18為對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，厚度為0.5毫米。

請參見圖3，所述奈米碳管膜16是由若干奈米碳管組成的自支撐結構。所述若干奈米碳管為沿同一方向擇優取向排列。所述擇優取向是指在奈米碳管膜16中大多數奈米碳管的整體延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多數奈米碳管的整體延伸方向基本平行於奈米碳管膜16的表面。進一步地，所述奈米碳管膜16中多數奈米碳管是通過凡德瓦爾力首尾相連。具體地，所述奈米碳管膜16中基本朝同一方向延伸的大多數奈米碳管中每一奈米碳管與在延伸方向上相鄰的奈米碳管通過凡德瓦爾力首尾相連。當然，所述奈米碳管膜16中存在少數隨機排列的奈米碳管，這些奈米碳管不會對奈米碳管膜16中大多數奈米碳管的整體取向排列構成明顯 影響。所述自支撐為奈米碳管膜16不需要大面積的載體支撐，而只要相對兩邊提供支撐力即能整體上懸空而保持自身膜狀狀態，即將該奈米碳管膜16置於(或固定於)間隔距離設置的兩個支撐體上時，位於兩個支撐體之間的奈米碳管膜16能夠懸空保持自身膜狀狀態。所述自支撐主要通過奈米碳管膜16中存在連續的通過凡德瓦爾力首尾相連延伸排列的奈米碳管而實現。由於所述奈米碳管膜16為一自支撐結構，奈米碳管膜16中的奈米碳管相互連接結合形成一個整體，該奈米碳管膜16是以一個整體的形成複合於所述高分子薄膜基底18中，並與所述高分子薄膜基底18形成一個具有自支撐的整體結構，從而進一步提高了所述高分子薄膜基底18的強度。

另外，該奈米碳管膜16的相鄰奈米碳管之間存在間隙，使得該奈米碳管膜16具有透光性，該奈米碳管膜16的透光率在60%~95%之間，可以理解，隨著奈米碳管膜16的厚度增加其透光率也會隨之下降。由於該奈米碳管膜16中的奈米碳管之間存在間隙，高分子薄膜基底18的材料將滲透進入所述間隙中，使得奈米碳管膜16與所述高分子薄膜基底18緊密地複合複合在，從而提高所述高分子薄膜基底18的強度，進而提高所述汽車玻璃貼膜10的抗暴性能。

具體地，所述奈米碳管膜16中基本朝同一方向延伸的多數奈米碳管，並非絕對的直線狀，可以適當的彎曲；或者並非完全按照延伸方向上排列，可以適當的偏離延伸方向。因此，不能排除奈米碳管膜16的基本朝同一方向延伸的多數奈米碳管中並列的奈米碳管之間可能存在部分接觸。

該奈米碳管膜16中的奈米碳管為單壁奈米碳管、雙壁奈米碳管及 多壁奈米碳管中的一種或複數種。所述單壁奈米碳管的直徑為0.5奈米~10奈米，雙壁奈米碳管的直徑為1奈米~15奈米，多壁奈米碳管的直徑為1.5奈米~50奈米。該奈米碳管的長度大於50微米。奈米碳管的長度大於50微米，優選地，奈米碳管的長度為200~900微米。

可以理解，所述汽車玻璃貼膜10的強度隨著設置於所述高分子薄膜基底18的奈米碳管膜16的層數增加而增強。當所述汽車玻璃貼膜10包括複數層奈米碳管膜16時，該複數層奈米碳管膜16可以重疊交叉設置，相鄰兩層奈米碳管拉膜結構中的奈米碳管的排列方向形成一夾角α，其中，α大於等於零度且小於等於90度(0≦α≦90°)。請參見圖4，本發明實施例中汽車玻璃貼膜10採用4層重疊交叉奈米碳管膜16。每兩層相鄰的奈米碳管膜16中的奈米碳管擇優取向排列的方向之間形成90度夾角，4層重疊交叉的奈米碳管膜16中的奈米碳管之間存在很多間隙。因此當將該4層重疊交叉的奈米碳管膜16設置於所述高分子薄膜基底18中時，高分子薄膜基底18的材料將滲透進入所述奈米碳管之間的間隙中，從而所述奈米碳管膜16可以和高分子薄膜基底18均勻的複合在一起。進而使得所述汽車玻璃貼膜10具有較高的強度。

該奈米碳管膜16的厚度為0.5奈米~100微米。本實施例中，奈米碳管膜16的厚度為100微米。利用奈米碳管膜16本身的黏性，將該奈米碳管膜16在厚度方向設置於高分子薄膜基底18中，由於奈米碳管膜16中的奈米碳管具有極大的長徑比(大於1000：1)以及較高的強度，並且所述大多數奈米碳管的整體延伸方向基本平行於奈米碳管膜16的表面，使得該奈米碳管膜16與高分子薄膜基底 18複合後具有較高的強度，當採用該奈米碳管膜16與所述高分子薄膜基底18複合結構的汽車玻璃貼膜10應用到汽車的擋風玻璃時，若汽車擋風玻璃受到外力衝擊，該擋風玻璃不會破碎成小塊而是保持整體結構開裂，因此可以很好地保護乘員的安全。另外，奈米碳管膜16中的奈米碳管對紫外光具有很高的吸收率。因此，採用所述奈米碳管膜16的汽車玻璃貼膜10亦具有較好的紫外光吸收的效果，該汽車玻璃貼膜10還可有效阻擋紫外線，從而保護乘員的皮膚避免受到陽光的傷害。

所述高分子保護層15的材料為一透明高分子材料，可以是熱塑性聚合物或熱固性聚合物的一種或複數種，如纖維素、聚對苯二甲酸乙酯、壓克力樹脂、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、酚醛樹脂、環氧樹脂、矽膠及聚酯等中的一種或複數種。本實施例中，該高分子保護層15的材料為環氧樹脂，其厚度為200微米。使用時，可以直接將該汽車玻璃貼膜10黏附於玻璃表面，並使得所述高分子保護層15暴露在空氣中，從而可以保護所述汽車玻璃貼膜10中的高分子薄膜基底18與外界分離。

所述奈米碳管膜16與高分子薄膜基底18可以通過以方法實現：第一步，提供至少一奈米碳管膜及一預聚合高分子溶液；第二步，將奈米碳管基膜放置於一容器底部，並將該預聚合高分子溶液倒入該裝有至少一奈米碳管膜的容器內；第三步，使得預聚合高分子溶液發生聚合反應並與奈米碳管基膜進行複合，從而形成一個奈米碳管膜16複合於高分子薄膜基底18的結構。

所述奈米碳管膜16與高分子薄膜基底18可以通過以方法實現：首先，提供一個高分子薄膜，並將至少一奈米碳管膜16設置於所述 高分子薄膜的表面。其次，在提供一高分子薄膜，並將該高分子薄膜覆蓋所述至少一奈米碳管膜16。最後，再通過熱壓的方式，使得所述至少一奈米碳管膜16與所述兩個高分子薄膜複合在一起，從而形成一複合有至少一奈米碳管膜16的高分子薄膜基底18。

請參見圖5，本發明第二實施例提供一汽車玻璃貼膜20，其包括一高分子薄膜基底18以及複合於高分子薄膜基底18內的複數個奈米碳管膜。與第一實施例的區別在於，所述複數個奈米碳管膜16項互平行間隔設置於高分子薄膜基底18中。

該高分子薄膜基底18的材料滲透進入奈米碳管膜16的微孔中，使得奈米碳管膜16與所述兩層高分子薄膜基底18很好的複合在一起，由於所述複數層奈米碳管膜16平行間隔設置於高分子薄膜基底18中，使得所述複數層奈米碳管膜16更加均勻地分佈於高分子薄膜基底18中，使得高分子薄膜基底18與所述複數層奈米碳管膜16更好的結合在一起，從而很大程度上提高了高分子薄膜基底18的強度。另外，這種複數層間隔設置的奈米碳管膜16還可以複數次吸收紫外光，從而使得本發明中的汽車玻璃貼膜20具有更好的紫外吸收效果。

本實施例中的汽車玻璃貼膜20中，高分子薄膜基底18與所述複數層奈米碳管膜16的複合可以通過以下方式實現：第一步，提供一奈米碳管膜16及一預聚合高分子溶液；第二步，將奈米碳管膜16放置於一容器底部，並將該預聚合高分子溶液倒入該裝有奈米碳管膜16的容器內；第三步，使得預聚合高分子溶液發生聚合反應並與奈米碳管膜16進行複合，從而形成第一層奈米碳管/聚合物複合材料；第四步，在上述形成的第一層奈米碳管/聚合物複合 材料的聚合物層表面放置另一層奈米碳管膜16，並再倒入一定量預聚合高分子溶液，使該預聚合高分子溶液發生聚合反應，並與該另一層奈米碳管膜16及第一層奈米碳管/聚合物複合材料的聚合物層表面進行複合，形成第二層奈米碳管/聚合物複合材料；第五步，在第四步的基礎上重複第四步，得到均勻分佈有複數層奈米碳管膜16的高分子薄膜基底18。

請參閱圖6，本發明第三實施例提供一種汽車玻璃貼膜30，該汽車玻璃貼膜30的結構與第一實施例或第二實施例中的汽車玻璃貼膜10，20相似。區別在於，複合於高分子薄膜基底18中的為一表面鍍有奈米金屬顆粒的複合奈米碳管膜36。該複合奈米碳管膜36是以第一實施例或第二實施例中的奈米碳管膜16為骨架，沉積一金屬層而成，該金屬層包裹於奈米碳管膜16中的每一個奈米碳管的表面。所述金屬層可以採用物理氣相沉積法(PVD)，如真空蒸鍍法或離子濺射法或電鍍法等方法形成。該金屬塗層的材料金、銀、銅、鎳、鈀或鈦。厚度為1~20奈米。本實施例中，該金屬塗層為金，厚度為10奈米。

請參閱圖7，本發明第三實施例的汽車玻璃貼膜30中的複合奈米碳管膜36的透光率與光波長的關係曲線。通過該曲線可以看出，鍍有金屬的複合奈米碳管膜36同時在紫外波段與紅外及遠紅外波段的透過率較低，因此該複合奈米碳管膜36同時具有吸收紫外光並反射紅外光的功效。並且，該複合奈米碳管膜36在可見光波段的透過率較高。因此，採用該複合奈米碳管膜的汽車玻璃貼膜30，可以同時吸收紫外線並反射紅外光，還可以透過可見光。可以達到保護車內人發出的紅外光，被反射回車內，使得車內人不被 車外的紅外探測裝置探測到的效果的同時。另外，該汽車玻璃貼膜30還可以將車外自然界中的紅外光反射，起到絕熱膜的效果。因此，本發明第三實施例的汽車玻璃貼膜30同時具有防紫外光，絕熱，防止車內人被車外的紅外探測裝置探測到的效果。

可以理解，第三實施例中的汽車玻璃貼膜30中的複合奈米碳管膜36與高分子薄膜基底18的複合方法與第一實施例及第二實施例中描述的方法相同。

請一併參見圖8，本發明實施例的汽車玻璃貼膜10在使用時，可先將該汽車玻璃貼膜10裁減成需貼膜的玻璃的形狀，然後再通過一黏結劑將該汽車玻璃貼膜10黏附於車窗玻璃上，所述複合有奈米碳管膜16的高分子薄膜基底18設置於汽車玻璃與高分子保護層15之間，並使所述高分子保護層15暴露於空氣中，避免外力刮擦傷害汽車玻璃貼膜10。

可以理解，本發明所有實施例提供的汽車貼膜都可以應用於圖7的汽車玻璃之上，圖8僅以第一實施例中的汽車玻璃貼膜10為例。

可以理解，本發明提供的汽車玻璃貼膜並不僅限於在汽車擋風玻璃上應用，還可以應用於建築玻璃，以及其他需要保護的玻璃上。

與現有技術相比較，所述汽車玻璃貼膜包括設置於高分子薄膜基底中的至少一奈米碳管膜，所述奈米碳管膜由複數個奈米碳管組成，所述複數個奈米碳管首尾相連基本沿一個方向擇優取向排列，由於奈米碳管具有極大的長徑比，使得所述奈米碳管膜與所述 高分子薄膜基底複合後極大地增強了高分子薄膜基底的強度，進而增強了該汽車玻璃貼膜的強度。另外，所述奈米碳管膜對於紫外光具有較好的吸收效果，因此，採用上述複合有奈米碳管膜的高分子薄膜基底的汽車玻璃貼膜即具有較強的強度，又同時具有較好的紫外吸收效果，從而保護乘員的皮膚避免受到陽光的傷害。另外，本發明中複合有含金屬層的複合奈米碳管膜的汽車玻璃，還可以反射紅外光，可以較好的保護車內人的隱私，可用於防彈車車窗玻璃的汽車貼膜，阻止紅外夜視儀透過汽車玻璃窺視到車內的乘員。

與先前技術相比較，所述汽車玻璃貼膜包括設置於高分子薄膜基底中的至少一奈米碳管膜，所述奈米碳管膜由複數個奈米碳管組成，所述複數個奈米碳管首尾相連基本沿一個方向擇優取向排列，由於奈米碳管具有極大的長徑比，使得所述奈米碳管膜與所述高分子薄膜基底複合後極大地增強了高分子薄膜基底的強度，進而增強了該汽車玻璃貼膜的強度。另外，所述奈米碳管膜對於紫外光具有較好的吸收效果，因此，採用上述複合有奈米碳管膜的高分子薄膜基底的汽車玻璃貼膜即具有較強的強度，又同時具有較好的紫外吸收效果，從而保護乘員的皮膚避免受到陽光的傷害。另外，本發明中複合有含金屬層的複合奈米碳管膜的汽車玻璃，還可以吸收紅外光，可以較好的保護車內人的隱私，還可用於防彈車車窗玻璃的汽車貼膜，阻止紅外夜視儀透過汽車玻璃窺視到車內的情況。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制 本案之申請專利範圍。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10‧‧‧汽車玻璃貼膜

15‧‧‧高分子保護層

16‧‧‧奈米碳管膜

18‧‧‧高分子薄膜基底

Claims (14)

1. 一種汽車玻璃貼膜，包括：一高分子薄膜基底，該高分子薄膜基底的材料為聚苯乙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、對苯二甲酸乙二醇酯、苯丙環丁烯或聚環烯烴；至少一層奈米碳管膜複合於所述高分子薄膜基底中，所述奈米碳管膜為由複數個奈米碳管組成，所述複數個奈米碳管通過凡德瓦爾力首尾相連沿一個方向取向排列；以及一高分子保護層設置於所述高分子薄膜基底表面，所述高分子保護層是熱塑性聚合物或熱固性聚合物的一種或複數種。
2. 如請求項1所述的汽車玻璃貼膜，其中，所述奈米碳管膜中大多數奈米碳管的整體延伸方向朝同一方向且平行於奈米碳管膜的表面。
3. 如請求項2所述的汽車玻璃貼膜，其中，所述奈米碳管膜為一自支撐結構，所述奈米碳管膜以一個整體的形式複合於所述高分子薄膜基底。
4. 如請求項2所述的汽車玻璃貼膜，其中，所述所述奈米碳管膜中朝同一方向延伸的大多數奈米碳管中每一奈米碳管與在延伸方向上相鄰的奈米碳管通過凡德瓦爾力首尾相連。
5. 如請求項3所述的汽車玻璃貼膜，其中，所述奈米碳管膜中相鄰的奈米碳管之間存在間隙。
6. 如請求項4所述的汽車玻璃貼膜，其中，所述高分子薄膜基底的材料滲透進入所述間隙中。
7. 如請求項1所述的汽車玻璃貼膜，其中，所述汽車玻璃貼膜包括複數層層疊設置的奈米碳管膜複合於所述高分子薄膜基底中。
8. 如請求項6所述的汽車玻璃貼膜，其中，所述汽車玻璃貼膜包括複數層平行間隔設置的奈米碳管膜複合於所述高分子薄膜基底中。
9. 如請求項1所述的汽車玻璃貼膜，其中，所述高分子薄膜基底的材料為聚苯乙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、對苯二甲酸乙二醇酯、苯丙環丁烯或聚環烯烴。
10. 如請求項1所述的汽車玻璃貼膜，其中，所述奈米碳管膜的厚度為0.5奈米~100微米。
11. 一種汽車玻璃貼膜，包括：一高分子薄膜基底，該高分子薄膜基底的材料為聚苯乙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、對苯二甲酸乙二醇酯、苯丙環丁烯或聚環烯烴；至少一層複合奈米碳管膜複合於所述高分子薄膜基底中，所述複合奈米碳管膜為由複數個奈米碳管組成，所述複數個奈米碳管通過凡德瓦爾力首尾相連沿一個方向取向排列，每一奈米碳管表面包覆有金屬層；以及一高分子保護層設置於所述高分子薄膜基底表面，所述高分子保護層是熱塑性聚合物或熱固性聚合物的一種或複數種。
12. 一種使用如請求項1至11中任一項所述的汽車玻璃貼膜的汽車，該汽車包括車身及擋風玻璃，其中，所述汽車玻璃貼膜通過黏結劑設置於汽車玻璃表面，所述複合有奈米碳管膜的高分子薄膜基底設置於汽車玻璃與高分子保護層之間。
13. 如請求項1或11項所述的汽車玻璃貼膜，其中，所述高分子保護層是纖維素、聚對苯二甲酸乙酯、壓克力樹脂、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、酚醛樹脂、環氧樹脂、矽膠及聚酯等中的一種或複數種。
14. 如請求項11所述的汽車玻璃貼膜，其中，所述該金屬塗層的材料為金、銀、銅、鎳、鈀或鈦，厚度為1~20奈米。