專利名稱：一種透明eva隔熱材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)為基材的隔熱材料。特別涉及 一種粘結強度較高且隔熱性能優(yōu)秀的可用于制造隔熱型夾層玻璃中間膜的透明EVA隔熱 材料及其制備方法。
背景技術：
夾層玻璃是由兩片或兩片以上玻璃及位于玻璃片之間的粘彈性聚合物膠片粘接 而成的深加工玻璃制品。夾層玻璃由于玻璃間的中間層與玻璃的牢固的韌性粘結作用，改 善了玻璃的韌性、回彈性、粘性與切變阻尼性，使得夾層玻璃具有較強的抵御碰撞沖擊的安 全性與隔絕噪聲的性能，因而它已經成為一種適應性好、耐久性強的新型裝飾玻璃材料，日 益受到了建筑業(yè)的青睞。由于最簡單的夾層玻璃結構為玻璃/高分子中間膜/玻璃，通過對夾層玻璃中玻 璃的選擇或者中間膜的改性和結構設計能夠使夾層玻璃具有安全、防盜、抗紫外線、隔音和 隔熱等優(yōu)異的性能。在夾層結構和玻璃材質選定的情況下，夾層玻璃的性能則取決于高分 子中間膜的性能。隨著我國經濟的發(fā)展，能耗越來越大，其中建筑能耗已占總能耗的27. 6%，且呈逐 年上升的趨勢。而建筑能耗中通過玻璃門窗損失的能耗占到40% 50%。因此，隔熱夾層 玻璃對建筑節(jié)能意義重大，其隔熱中間膜的研究更是關鍵一環(huán)。對于隔熱型夾層玻璃而言， 首先，普通玻璃的導熱系數在1.0w/(m. k)，其中間膜必須具有較低的導熱系數[< l.Ow/ (m. k)]，這樣才能有效地減少熱量傳遞，起到阻隔熱量的作用；其二，中間膜與玻璃之間必 須具有較佳的粘合性能，以保證所制備的夾層玻璃在受到外力碰撞時能吸收沖擊能量，降 低穿透的可能性。即使發(fā)生破碎也能牢固地粘合在一起，保持完整性而不會產生鋒利碎片， 從而保證玻璃的安全特性；其三，中間膜必須具備高透明性即高的可見光透過率，這樣才能 使所制備的夾層玻璃滿足建筑的采光要求和視覺要求。目前，最常用的夾層玻璃中間膜基材是聚乙烯醇縮丁醛(PVB)和乙烯醋酸乙烯酯 共聚物(EVA)。與EVA相比，PVB的價格要高得多，加工工藝復雜，PVB膠膜粘性強，成型后 卷繞存在粘結問題，在施工過程中需要高壓這一苛刻條件。許多學者致力于新型夾層玻璃 用中間膜的研究。近三十年來，日本積水公司以PVB為基材運用各種先進技術，如多層擠壓 技術、精細-粒子分布技術和膠粘強度調節(jié)技術，成功研制出高性能的隔音隔熱PVB中間 膜。他們還根據材料的透光性、粘性、可加工性、價格等特點，選擇乙烯-醋酸乙烯酯共聚物 (EVA)為基材，制備出夾層玻璃用EVA中間膜，其性能可與PVB相媲美的，能夠應用于建筑夾 層玻璃。在國外公開發(fā)表的文獻及專利中，主要對EVA中間膜的組成或夾層玻璃的結構進 行研究。但是，針對隔熱型夾層玻璃用EVA中間膜的研究較少。普通隔熱改性劑的引入往 往使得EVA中間膠膜與玻璃的粘合強度下降，透明性降低，這一隔熱性與透明性及粘合性 的矛盾致使EVA中間膜的使用進一步受到限制。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對現有技術中夾層玻璃中間膜用EVA材料存在隔熱性與透 明性及粘合性不能兼顧的問題，提供一種可用于制造隔熱型夾層玻璃中間膜的透明EVA隔 熱材料的制備方法。本發(fā)明的另一目的在于提供上述方法制備的可用于制造隔熱型夾層玻璃中間膜 的透明EVA隔熱材料。本發(fā)明以乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)為基體，選用合適的隔熱改性劑、交聯(lián)固 化劑和抗氧劑，采用機械擠出，并選擇合適口模，制得EVA膜材或粒料。本發(fā)明的目的通過如下技術方案實現一種透明的EVA隔熱材料的制備方法，包括如下步驟和工藝條件(1)以質量份數計，將100份隔熱改性劑和1. 0 5. 0份硅烷偶聯(lián)劑混合均勻；所 述隔熱改性劑為納米二氧化硅或二氧化硅氣凝膠；所述硅烷偶聯(lián)劑為氨丙基三乙氧基 硅烷、Y-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；(2)以質量份數計，將100份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、0. 2 1.5份交聯(lián)固 化劑、0 0. 3份抗氧劑和1 15份步驟(1)制備的表面處理后的隔熱改性劑混合均勻； 所述抗氧劑為四-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯或二縮三乙二醇 雙[日_ (3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯]；所述交聯(lián)固化劑為2，5- 二甲基-2， 5_雙(叔丁基過氧)己烷、叔丁基過氧化異丙苯或雙叔丁基過氧化二異丙基苯；(3)控制溫度在70 110°C，將步驟⑵配制的混合物用擠出機進行共混擠出，得 到透明EVA粒料，經口模模壓成型，制得透明EVA隔熱膜材。所述EVA粒料的醋酸乙烯(VA)的質量百分含量為25 35% ；一種透明的EVA隔熱材料，由上述方法制備。按照國家標準GB/T2790-1995膠粘劑180度試驗方法測試，所述透明的EVA隔熱 材料制成的0. 5mm厚EVA膠膜與玻璃的粘合強度為35 50N/cm。所述透明的EVA隔熱材料制成的0. 5mm厚EVA中間膜與兩片玻璃層壓后，所得夾 層玻璃的可見光透過率大于80%。所述透明的EVA隔熱材料導熱系數為0. 1000 0. 2965W/ (M. k)。本發(fā)明在確保由所述EVA材料制成的夾層玻璃的透明性及粘合性達到要求(即可 將光透過率彡80%, EVA/玻璃粘合力彡30N/cm)的前提下，選擇能大幅度降低EVA材料導 熱系數的隔熱改性劑，成功地研制出透明可用于隔熱型夾層玻璃中間膜的EVA材料。與現有技術相比本發(fā)明方法具有如下的優(yōu)點(1)經本發(fā)明改性后的EVA材料所制成的夾層玻璃具有比普通EVA膠膜制成的夾 層玻璃具有更優(yōu)異的隔熱性能；(2)本發(fā)明制得的EVA隔熱材料能使所制得的夾層玻璃具有優(yōu)異的隔熱性能，同 時保持高的可見光透過率，透明性滿足建筑用夾層玻璃的要求，在建筑界應用前景好。(3)本發(fā)明得到的EVA隔熱材料能夠滿足夾層玻璃使用時的粘合力要求。


圖1隔熱箱測試法的測試裝置結構示意圖。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細的說明，但本發(fā)明的實施 方式不限于此。實施例1以質量份數計，將0.3份四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇 酯作為抗氧劑、0.2份2，5-二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧)己烷作為交聯(lián)固化劑加入到 100份VA重量含量為33%的EVA粒料(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)中混合均勻。將混合 物用擠出機進行共混擠出，溫度控制在90°C。然后擠出物經再熔融、模壓成型，控制溫度在 145°C、壓力15MPa，即得厚度為0. 5mm的EVA中間膜A-0。然后分別對EVA中間膜A-O進行 隔熱實驗、導熱系數、透光性和粘合性如圖1所示，對EVA中間膜A-O進行隔熱箱測試法的測試。隔熱箱測試法的試驗 裝置包括250W的紅外燈光源1、DM6801A數字測溫儀用熱電偶2、木質擋板3、PS泡沫保溫 層4、200 X 200 X 150mm規(guī)格的木質隔熱箱5和蓋板6 ；將EVA中間膜上下兩面分別與普通 浮法玻璃粘貼，形成玻璃/EVA中間膜/玻璃結構，即為蓋板6 ；紅外燈光源1位于蓋板6上 方400mm處，蓋板6設置在開口型的隔熱箱5上端開口處，隔熱箱5內設置保溫層4，保溫層 4內為空腔結構，空腔內一側設置一塊擋板3，擋板3下方設有熱電偶線2 ；熱電偶線2與數 字測溫儀連接。利用紅外燈1照射60min后隔熱箱內的平衡溫度對蓋板6的隔熱效果進行 表征。用HOT-DISK熱常數分析儀測定試樣的導熱系數。試驗中所用探頭直徑6. 403mm, 輸出功率0. 02W，測試時間80s，初始溫度20°C, TCR 0. 047K-1。采用UV-VIS8500型紫外-可見分光光度計測定EVA夾層玻璃在380 780nm波 長范圍內的可見光透過率，對EVA夾層玻璃的透明性進行表征。EVA夾層玻璃結構為玻璃 /0. 5mmEVA膠膜/玻璃，其中玻璃為普通浮法玻璃。 測定EVA膠膜與玻璃之間粘合強度的樣品結構為玻璃/EVA/NanO-Si02膠膜/TPT， 其中普通浮法玻璃規(guī)格為400 X 25 X 3mm ；EVA膠膜規(guī)格為200X25X0. 5mm。將固定好的試 樣用太陽能電池層壓機進行層壓，層壓溫度145°C，抽氣5min，后層壓lOmin。粘合強度采用 萬能電子拉力機按照GB/T2790-1995 “膠粘劑180°剝離強度試驗方法”進行，計算公式如 式1所示。σ ■。= F/B(1)式中σ180。-180° 剝離強度，N/cm ；F——平均剝離力，N ；B-試樣寬度，cm ο實施例2以質量份數計，將6份比表面積為150m2/g的納米二氧化硅(經過3份Y -氨丙 基三乙氧基硅烷表面處理)作隔熱改性劑、0.2份二縮三乙二醇雙[β-(3-叔丁基-4-羥 基-5-甲基苯基)丙酸酯]作為抗氧劑、1.0份叔丁基過氧化異丙苯作為交聯(lián)固化劑加入 到100份VA重量含量為28%的EVA粒料(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)中混合均勻。將混 合物用擠出機進行共混擠出，溫度控制在90°C。然后擠出物經再熔融、模壓成型，控制溫度在145°C、壓力15MPa，即得厚度為0. 5mm的EVA中間膜A-I。對EVA中間膜進行隔熱實驗、 導熱系數、透光性和粘合性測試。測試方法同實施例1。實施例3以質量份數計，將6份比表面積為200m2/g的納米二氧化硅(經過3份γ -氨丙 基三乙氧基硅烷表面處理)作隔熱改性劑、0.2份二縮三乙二醇雙[β-(3-叔丁基-4-羥 基-5-甲基苯基)丙酸酯]作為抗氧劑、1.0份叔丁基過氧化異丙苯作為交聯(lián)固化劑加入 到100份VA重量含量為28%的EVA粒料(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)中混合均勻。將混 合物用擠出機進行共混擠出，溫度控制在90°C。然后擠出物經再熔融、模壓成型，控制溫度 在145°C、壓力15MPa，即得厚度為0. 5mm的EVA中間膜A-2。對EVA中間膜進行隔熱實驗、 導熱系數、透光性和粘合性測試。測試方法同實施例1。實施例4以質量份數計，將6份比表面積為300m2/g的納米二氧化硅(經過3份Y -氨丙 基三乙氧基硅烷表面處理)作隔熱改性劑、0.2份二縮三乙二醇雙[β-(3-叔丁基-4-羥 基-5-甲基苯基)丙酸酯]作為抗氧劑、1. 0份叔丁基過氧化異丙苯作為交聯(lián)固化劑加入到 100份VA重量含量為28%的EVA粒料(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)中混合均勻。將混合 物用擠出機進行共混擠出，溫度控制在90°C。然后擠出物經再熔融、模壓成型，控制溫度在 145°C、壓力15MPa，即得厚度為0. 5mm的EVA中間膜A-3。對EVA夾層玻璃進行隔熱實驗、 導熱系數、透光性和粘合性測試。測試方法同實施例1。實施例5以質量份數計，將6份比表面積為800m2/g的二氧化硅氣凝膠(經過3份γ -氨 丙基三乙氧基硅烷表面處理)作隔熱改性劑、0.2份二縮三乙二醇雙[β-(3-叔丁基-4-羥 基-5-甲基苯基)丙酸酯]作為抗氧劑、1.0份叔丁基過氧化異丙苯作為交聯(lián)固化劑加入 到100份VA重量含量為28%的EVA粒料(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)中混合均勻。將混 合物用擠出機進行共混擠出，溫度控制在90°C。然后擠出物經再熔融、模壓成型，控制溫度 在145°C、壓力15MPa，即得厚度為0. 5mm的EVA中間膜A-4。對EVA中間膜進行隔熱實驗、 導熱系數、透光性和粘合性測試。測試方法同實施例1。實施例6以質量份數計，將1份比表面積為800m2/g的二氧化硅氣凝膠作隔熱改性劑(經 過5份Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷表面處理)、0.1份為四[β-(3，5-二叔丁 基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯作抗氧劑、1. 5份雙叔丁基過氧化二異丙基苯作為交聯(lián) 固化劑加入到100份VA重量含量為25%的EVA粒料(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)中混合 均勻。將混合物用擠出機進行共混擠出，溫度控制在90°C。然后擠出物經再熔融、模壓成 型，控制溫度在145°C、壓力15MPa，即得厚度為0. 5mm的交聯(lián)EVA中間膜A-5。對EVA中間 膜進行隔熱實驗、導熱系數、透光性和粘合性測試。測試方法同實施例1。實施例7以質量份數計，將10份比表面積為800m2/g的二氧化硅氣凝膠作隔熱改性劑 (經過3份γ -氨丙基三乙氧基硅烷表面處理)、0. 3份為二縮三乙二醇雙[β -(3-叔丁 基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯]作為抗氧劑、1.0份2，5-二甲基-2，5-雙(叔丁基過 氧)己烷作為交聯(lián)固化劑加入到100份VA重量含量為28%的EVA粒料(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)中混合均勻。將混合物用擠出機進行共混擠出，溫度控制在90°C。然后擠出物 經再熔融、模壓成型，控制溫度在145°C、壓力15MPa，即得厚度為0. 5mm的EVA中間膜A-6。 對EVA中間膜進行隔熱實驗、導熱系數、透光性和粘合性測試。測試方法同實施例1。實施例8以質量份數計，將15份比表面積為800m2/g的二氧化硅氣凝膠作隔熱改性劑(經 過2份Y-氨丙基三乙氧基硅烷表面處理)、0.2份為四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯 基)丙酸]季戊四醇酯作抗氧劑、1.0份交聯(lián)固化劑2，5_ 二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧) 己烷作為交聯(lián)固化劑加入到100份VA重量含量為33%的EVA粒料(乙烯-醋酸乙烯酯共 聚物)中混合均勻。將混合物用擠出機進行共混擠出，溫度控制在90°C。然后擠出物經再 熔融、模壓成型，控制溫度在145°C、壓力15MPa，即得厚度為0. 5mm的EVA中間膜A-7。對 EVA中間膜進行隔熱實驗、導熱系數、透光性和粘合性測試。測試方法同實施例1。按照本發(fā)明實施例1-8所制備的EVA材料的隔熱性能、透光性和粘合性能的測試 結果如表1、表2和表3所示。為了使測試結果具有可比性，用于測試的EVA膜材均為0. 5mm 厚。1、隔熱性能的測試結果表1 EVA中間膜的導熱系數與隔熱性能 注| ΔΤ|表示各樣品與未改性EVA粘合的玻璃測試時的空腔平衡溫度差值的絕 對值。2、透光性的測試結果表2 EVA中間膜的可見光透過率
3、EVA的粘合強度測試結果EVA膠膜與玻璃的粘合強度按照國家標準GB/T2790-1995“膠粘劑180°剝離強度 試驗方法”進行測試。表3 EVA膠膜與玻璃的粘合強度 在250W紅外燈距離400mm處垂直照射由所述EVA膠膜制成的結構為玻璃/EVA膠 膜/玻璃的蓋板6，與用未改性的EVA制成的上蓋板(實施例1)相比，本發(fā)明實施例2-8制 備的中間膜能使隔熱箱內溫度降低2. 3 8. 0°C。且實施例2-8所得的EVA中間膜制備的 夾層玻璃可見光透過率均大于80 %，均具有優(yōu)異的透明性，同時實施例2-8所制備的EVA中 間膜與玻璃的粘合強度均遠大于30N/cm，得到43. 5-47. 4N/cm，粘合性能較佳，完全滿足建 筑夾層玻璃使用的透明性和粘合性的要求，高于現有市售產品。因此本發(fā)明制備的EVA中 間膜能使夾層玻璃在獲得更佳的隔熱性能的同時保持高的透明度和粘合強度。
權利要求
一種透明EVA隔熱材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟和工藝條件(1)以質量份數計，將100份隔熱改性劑和1.0～5.0份硅烷偶聯(lián)劑混合均勻；所述隔熱改性劑為納米二氧化硅或二氧化硅氣凝膠；所述硅烷偶聯(lián)劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2，3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；(2)以質量份數計，將100份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、0.2～1.5份交聯(lián)固化劑、0～0.3份抗氧劑和1～15份步驟(1)制備的表面處理后的隔熱改性劑混合均勻；所述抗氧劑為四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯或二縮三乙二醇雙[β-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯]；所述交聯(lián)固化劑為2，5-二甲基-2，5-雙(叔丁基過氧)己烷、叔丁基過氧化異丙苯或雙叔丁基過氧化二異丙基苯；(3)控制溫度在70～110℃，將步驟(2)配制的混合物用擠出機進行共混擠出，得到透明EVA粒料，經口模模壓成型，制得透明EVA隔熱膜材。
2.根據權利要求1所述一種透明EVA隔熱材料的制備方法，其特征在于所述乙烯-醋 酸乙烯酯共聚物具有質量百分含量為25 35%的醋酸乙烯酯(VA)。
3.—種透明EVA隔熱材料，其特征在于該透明的EVA隔熱材料由權利要求1所述方法 制備。
4.根據權利要求3所述一種透明EVA隔熱材料，其特征在于按照國家標準GB/ Τ2790-1995膠粘劑180度試驗方法測試，所述EVA隔熱材料制成的0. 5mm厚EVA膠膜與玻 璃的粘合強度為35 50N/cm。
5.根據權利要求3所述一種透明EVA隔熱材料，其特征在于所述EVA隔熱材料制成 的0. 5mm厚EVA中間膜與兩片玻璃層壓后，所得夾層玻璃的可見光透過率大于80%。
6.根據權利要求3所述一種透明EVA隔熱材料，其特征在于所述EVA膠膜導熱系數 為 0. 1000 0. 2965W/ (M. k)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種透明EVA隔熱材料及其制備方法。該方法先將100份隔熱改性劑和1.0～5.0份硅烷偶聯(lián)劑混合均勻；制得表面處理后的隔熱改性劑，然后將100份乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、0.2～1.5份交聯(lián)固化劑、0～0.3份抗氧劑和1～15份表面處理后的隔熱改性劑混合均勻；控制溫度在70～110℃，將配制的混合物用擠出機進行共混擠出，得到透明EVA粒料。該EVA粒料可直接作為隔熱裝置用熱熔膠，也可用于制造隔熱型夾層玻璃中間膜。該EVA膠膜能夠使夾層玻璃具有優(yōu)良的隔熱性能，并保持較高的粘合強度和透明性。
文檔編號C08L23/08GK101880418SQ20101021561
公開日2010年11月10日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權日2010年6月30日
發(fā)明者馮暉, 李光吉 申請人:華南理工大學