一種微球智能隔熱窗膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微球智能隔熱窗膜及其制備方法，屬于節(jié)能環(huán)保新材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)今過渡碳排放的情況越來越嚴重，隨之引起的氣候變暖，環(huán)境惡化，物種減少，傳染病爆發(fā)和自然災(zāi)害等問題也日趨嚴重。因此近些年來，《京都議定書》和《聯(lián)合國氣候變化框架公約》等協(xié)議書的簽訂表明節(jié)能減排已經(jīng)作為一個非常嚴峻的議題被提上日程。
[0003]在汽車和建筑領(lǐng)域，溫度調(diào)節(jié)所需能耗是巨大的，而入射到汽車和室內(nèi)熱量有70%是通過窗體透過的。根據(jù)住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部的統(tǒng)計，2012年中國建筑耗能僅占全社會能耗總量的28%。此外中國單位建筑面積采暖能耗相當于氣候條件相近發(fā)達國家的2-3倍，如果不采取有力措施，到2020年中國建筑能耗將是現(xiàn)在3倍以上。因此，通過研制新型的智能節(jié)能窗，可以有效地降低能耗，減少溫室氣體的排放，最終達到節(jié)能環(huán)保的目的，意義重大。
[0004]智能節(jié)能窗可以通過貼合隔熱窗膜的方式實現(xiàn)，隔熱窗膜多采用VO2薄膜材料。VO2是一種熱致相變材料，在高溫時呈現(xiàn)金屬相，反射紅外線，在夏天可減少陽光中紅外線給室內(nèi)帶來的熱量；在低溫時呈現(xiàn)半導(dǎo)體相，透射紅外線，在冬天可提高室內(nèi)的溫度。目前，制備V(V&膜的方法主要有三種:a)將VO2納米粒子固定在窗膜的表面；b)將VO 2納米粒子摻雜在粒子本體中，直接制膜；c)將VO2納米粒子與窗膜的壓敏膠共混。
[0005]例如，專利CN 1807321A，“隨環(huán)境溫度自動調(diào)光的高效節(jié)能涂層玻璃及多層裝配玻璃體”通過磁控濺射的方法在玻璃的表面鍍上一層含有VO2的涂層，起到夏天遮陽，冬天隔熱保暖的目的。專利CN 104385713 A，“溫控窗膜及溫控窗膜的制作方法”，通過在光譜選擇膜的兩個側(cè)面上形成摻雜VOJ莫，實現(xiàn)了根據(jù)室內(nèi)溫度自動調(diào)節(jié)紅外線透過率的目的，進而提高智能窗膜對紅外光線的透過率的控制精度。專利CN 102765224 A，“一種防紫外高隔熱窗膜”，由紫外光固化涂料和納米金屬氧化物組成的涂布液涂布后經(jīng)干燥、固化在窗膜的表面形成一層隔熱層，制備工藝簡單、紫外光阻隔率高、隔熱效率高，可應(yīng)用于建筑物窗戶或汽車車窗。專利CN 103640299 A，“一種共擠雙向拉伸功能聚酯智能調(diào)光膜及其制備方法”，涉及一種共擠雙向拉伸功能聚酯智能調(diào)光膜及其制備方法，由3層以上共擠聚酯薄膜復(fù)合而成，并至少在其中一層內(nèi)含有均勻分散的二氧化釩納米粉體，廣泛使用于各種溫控智能節(jié)能薄膜，節(jié)能貼膜與節(jié)能玻璃產(chǎn)品。專利CN 102604460 A，“防霧劑組合物及用該組合物形成的防霧隔熱窗膜”，由隔熱丙烯酸膠粘劑層構(gòu)成，其是由含隔熱物質(zhì)的混合物料涂覆在第一個透明聚酯膜或透明聚乙烯膜基材的另一個表面上固化后與其他膜進行貼合。起到防霧、隔熱、安全兼?zhèn)涞淖饔谩?br>[0006]由上可見，近年來關(guān)于智能隔熱窗膜的報道較多，但是磁控濺射的方法制備工藝復(fù)雜，產(chǎn)品成本較高，而共混摻雜的方法又面臨隔熱納米粒子與基材相容性差的問題，使用過程中納米粒子迀移導(dǎo)致使用效果變差，甚至于污染或損壞被貼物。同時，目前大多數(shù)報道的注意力集中在對射線的阻隔來降低室內(nèi)的溫度，而忽視了熱傳導(dǎo)傳熱帶來的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種微球智能隔熱窗膜及其制備方法，通過該方法制備的窗膜，可以避免因為迀移引起的被貼物表面的污染和損壞，具有對紅外線的選擇性透過/反射作用，同時可以通過微球阻擋室內(nèi)外的熱輻射，從而可有效的降低空調(diào)能源損耗。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0009]本發(fā)明的一種微球智能隔熱窗膜的制備方法，具體包括以下幾個步驟:(I)將I?50份干燥的納米二氧化釩顆粒加入到反應(yīng)釜中，并加入10?1000份溶劑和I?50份硅烷偶聯(lián)劑，在70?100°C下回流攪拌4h，冷卻過濾后干燥，得到表面接有乙烯基團的納米二氧化隹凡顆粒；(2)將I?10份表面接有乙稀基團的納米二氧化銀顆粒與80?1000份去離子水、5?40份十二烷基硫酸鈉和I?10份正戊醇在80°C下預(yù)乳化0.5h ;然后將10?500份含有雙鍵的單體與三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯的1:1混合溶液在2h內(nèi)恒速滴加到反應(yīng)釜中，同時，將含有0.2?2份過硫酸銨的10?50份水溶液恒速滴加到反應(yīng)釜中；反應(yīng)在80°C下進行，滴加完畢后繼續(xù)保溫lh，冷卻后出料干燥，得到粒徑為100?500nm的二氧化釩納米微球；(3)將I?10份二氧化釩納米微球與10?500份壓敏膠進行共混，然后將其涂布于PET基膜上，干燥后得到微球智能隔熱薄膜。
[0010]步驟(I)中，所述納米二氧化釩顆粒為摻雜鎢的二氧化釩顆粒、摻雜鋯的二氧化釩顆粒和摻雜鈦的二氧化釩顆粒中的一種。
[0011]步驟⑴中，所述溶劑為甲醇、乙醇、甲苯、乙酸乙酯和丙酮中的一種。
[0012]步驟(I)中，所述硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷中的一種。
[0013]步驟(I)中，所述納米二氧化銀顆粒的粒徑為50?400nm。
[0014]步驟(2)中，所述含有雙鍵的單體為苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸正丁酯中的一種。
[0015]步驟(3)中，所述壓敏膠為丙烯酸酯壓敏膠、硅壓敏膠和聚氨酯壓敏膠中的一種。
[0016]本發(fā)明的一種微球智能隔熱窗膜，根據(jù)上述的微球智能隔熱窗膜的制備方法制備得到。
[0017]本發(fā)明的有益效果如下:
[0018]本發(fā)明通過在二氧化釩顆粒的四周聚合一層苯乙烯、甲基丙烯酸酯或丙烯酸正丁酯等高分子材料，即得到二氧化釩納米微球，從而提高了二氧化釩顆粒與壓敏膠基材的相容性，避免因為迀移引起的被貼物表面的污染和損壞。本發(fā)明以二氧化釩為核，高分子材料為殼的微球，將該微球與壓敏膠共混涂布于PET基膜上，除了利用二氧化釩對紅外線的選擇性透過/反射的作用外，還利用微球所具有的隔熱的功能，起到夏天阻擋室外的熱輻射和冬天防止室內(nèi)熱量損失的雙重效果，可有效的降低空調(diào)能源消耗。
【附圖說明】
[0019]圖1為微球智能隔熱窗膜選擇性透過和反射紅外線及阻擋熱輻射起到隔熱效果的示意圖(夏天)；
[0020]圖2為微球智能隔熱窗膜選擇性透過和反射紅外線及阻擋熱輻射起到隔熱效果的示意圖(冬天)。
【具體實施方式】
[0021]為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合【具體實施方式】，進一步闡述本發(fā)明。
[0022]本發(fā)明的機理為:本發(fā)明在VO2顆粒的四周進行聚合反應(yīng)，制備一種以VO2為核，高分子聚合物為殼的微球。將該微球與壓敏膠共混涂布于PET基膜上，由于VO2具有的智能紅外線透過/反射作用和微球顆粒本身的熱傳導(dǎo)阻礙作用(如圖1和圖2所示)，從而得到一種微球智能隔熱窗膜，可有效的節(jié)降空調(diào)能源消耗。
[0023]實施例1:
[0024]隔熱納米微球的制備:
[0025]將粒徑為50nm的含鎢的二氧化釩顆粒在105°C下干燥12h，將10份干燥的含鎢的二氧化釩納米顆粒加入到反應(yīng)釜中，加入100份甲苯和5份的乙烯基三甲氧基硅烷。在100°C下回流攪拌4h，冷卻過濾后干燥，得到表面接有乙烯基團的納米二氧化釩顆粒。
[0026]將I份表面接有乙烯基團的納米二氧化釩顆粒，300份去離子水，邊攪拌邊加入5份十二烷基硫酸鈉(作為乳化劑)和I份正戊醇(作為助乳化劑)于80°C下預(yù)乳化0.5h。將30份單體苯乙烯和三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(作為交聯(lián)劑)的1:1混合溶液在2h內(nèi)恒速滴加到反應(yīng)釜中，同時將含有0.2份過硫酸銨的10份水溶液(作為引發(fā)劑)恒速滴加到反應(yīng)釜中。反應(yīng)在80°C下進行，滴加完畢后繼續(xù)保溫lh，冷卻后出料，得到V02/PS納米級別核殼結(jié)構(gòu)的微球。通過動態(tài)光散射儀(DLS)測定微球的粒徑為120nm。
[0027]微球智能隔熱窗膜的制備:
[0028]取I份V02/PS微球與40份固含量為40 %的丙烯酸酯壓敏膠共混攪拌分散0.5h。隨后將其涂布于PET基膜上，干燥后得到隔熱窗膜，膜上