[发明专利]一种安全玻璃用聚乙烯醇缩丁醛复合隔热膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚合物/纳米粒子复合材料领域，涉及一种安全玻璃用聚乙烯醇缩丁醛(PVB)纳米透明隔热膜及其制备方法，具体涉及一种多元有机酸作为催化剂合成PVB以及PVB纳米复合透明隔热膜的制备方法，主要应用于建筑节能、汽车节能的安全玻璃等行业。

背景技术

节能环保始终备受各国关注，然而温室效应及大面积玻璃墙和窗户均使得空调能耗日益增大，安全玻璃因其安全、隔音、隔热、抗紫外线等优异的性能被广泛应用于建筑业和汽车行业。隔热型安全玻璃的隔热效果完全取决其所用的膜材料。

太阳光辐射中的能量绝大部分在可见光区与近红外光区，而紫外线和近红外光线对人的视觉不仅没有贡献，且近红外光区中的能量占了太阳光谱能量中的一半。当太阳光透过玻璃传递入室内时，若在保证室内的采光前提下，尽可能降低红外光区热辐射和紫外线的透过率，一定程度上避免了室内温度过高，从而减少了空调使用率，这对于节能环保具有较大的意义。因此，开发出具有良好防紫外、隔热、抗冲击且不影响透明性的多功能安全玻璃专用膜，具有很大的实用价值。

采用屏蔽紫外线及对红外线有反射作用的纳米粒子作为功能添加剂，能够使材料达到屏蔽紫外线和反射太阳光中的红外线进而阻隔红外热辐射的功能。例如中国专利CN101993657A公开了一种智能纳米透明保温隔热玻璃涂料，该涂料以有机硅树脂、纳米ITO等氧化物、稀释剂及助剂为组分，合成智能纳米透明保温隔热玻璃涂料，玻璃涂膜后使节能玻璃的热工性能可随气候变化进行智能调节，实现冬季保温、得热与夏季的遮阳、采光、隔热功能，提高节能效果，然而该法制得的节能玻璃未见其具备良好的抗冲击性能；中国专利CN200410014672.4公开了一种纳米透明隔热复合涂料及其该涂料的隔热效果测试装置，涂料由高分子树脂(如聚氨酯)、纳米隔热粉体(ITO或ATO)、涂料助剂和稀释剂等组成，该涂料具有附着力强、透明、隔热等特点，适用于汽车玻璃和建筑玻璃上适用。两种专利所述制备为涂料，均不能作为膜材料直接使用。而中国专利CN102304261A公开了一种隔热透明聚乙烯醇缩丁醛纳米复合材料及其制备方法，通过原位分散法制备了PVB/ITO透明隔热复合材料，该材料具有优异的透光性、红外反射率和力学性能，可以作为隔热安全玻璃中的夹层中间胶膜使用。

上述专利普遍采用具有优良的红外反射率及可见光透过率的纳米ITO和纳米ATO，但因其原料较为稀贵，所制备的隔热透明材料适用于高档市场，并不能满足大众化市场的需求。为继续进一步降低生产成本，急需寻找纳米ITO和ATO的替代品。

聚乙烯醇缩丁醛是一种无毒、无臭、无腐蚀性的热塑性树脂。PVB经过加工制成的薄膜常用于制作安全玻璃的夹层材料，该安全玻璃透明度高，抗冲击性好，还有一定的防紫外线、隔热、隔音及防盗性能，广泛应用于汽车和建筑领域。目前，传统的PVB制备工艺是以聚乙烯醇、正丁醛为原料，以浓盐酸为催化剂，加入适量的表面活性剂，经过缩醛反应制得粉末状的PVB树脂。该方法的不足之处在于，反应体系中的浓盐酸会使缩醛反应进行得过于剧烈，从而导致反应不完全、PVB粒度不均匀且缩醛度不高。此外，浓盐酸还具有易挥发、污染空气、腐蚀设备等缺点。为此，中国专利CN103183756A公开了一种采用固体有机酸作为催化剂制备聚乙烯醇缩丁醛的方法，采用对甲苯磺酸代替浓盐酸作为催化剂，制备得到粒径均匀、缩醛度高的PVB树脂，但对甲苯磺酸的成本相对较高，且纯PVB胶膜防紫外线隔热性能一般。

随着建筑和汽车行业的快速发展，人们对隔热型安全玻璃用PVB中间胶膜需求量与日俱增。因此迫切需要开发成本较低，适用于大众化市场且有良好防紫外线隔热隔音透明及抗冲性的安全玻璃用PVB胶膜。

发明内容

本发明目的在于公开涉及一种安全玻璃用聚乙烯醇缩丁醛复合隔热膜及其制备方法，以聚乙烯醇(PVA)、正丁醛为原料，采用多元有机酸替代浓盐酸作为催化剂，通过缩醛化反应制备出粒度均匀、缩醛度高的PVB树脂，较大程度上减轻了对环境的污染以及对设备的腐蚀程度，降低了原料成本。选用纳米掺铝氧化锡作为功能添加剂，经过硅烷偶联剂及分散剂的双重处理，借助超声波分散与PVB、抗氧化剂及成膜剂进行共混，得到均相溶液后，倒入模具中成型，得到一系列PVB纳米掺铝氧化锡复合隔热膜。该纳米复合材料隔热膜透明性良好，具有很好的紫外线屏蔽效果和反射红外热辐射的能力，并且有较好的力学性能尤其断裂伸长率等韧性指标明显提高，工艺操作简单，达到了优良的节能效果。