一种汽车防晒遮阳膜及制备方法与流程

2021-02-02 16:02:28|

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本发明属于功能膜技术领域，具体涉及用于汽车车窗玻璃的防晒遮阳膜及制备方法。

背景技术：

太阳光由紫外线(200nm～380nm)，可见光(380nm～760nm)和红外线(760nm～2500nm)组成。紫外线是一种波长比可见光短的看不见的光线，波长范围280nm-400nm，具有显著的化学效应，如常用于杀菌消毒。太阳光线中含有较多的紫外线，如果长时间、过量的照射紫外线，会造成人的皮肤和眼睛的灼伤，紫外线能破坏人体皮肤细胞，导致皱纹、色斑等。红外线是阳光中产生热源的根本。汽车在追求通透性的同时，使用大面积的车窗玻璃、前挡玻璃、天窗玻璃等，从而致使大量的阳光直射车内。阳光中强力的紫外线、红外线使得车内人员容易被灼伤、车内温度升高、车饰加速老化等。

汽车遮阳膜是解决太阳直接照射车内导致温度升高、紫外线灼伤的有效方法。目前，大部分车为了保护汽车和防止紫外线对人体的伤害、防止车内升温，通常都会在汽车的玻璃上粘贴遮阳膜。另外，汽车粘贴遮阳膜除了隔热防晒之外，还具有一定的防爆功能，例如采用优质的聚酯类材料得到的膜本身就具有很强的韧性，遇到意外时，玻璃破裂后被膜粘牢而不会飞溅伤人。

汽车遮阳膜的发展经过了四个阶段，第一阶段主要是通过涂敷茶色遮挡强烈的太阳光，不具备隔热的作用；第二阶段主要是采用染色的方法，加入的色料可以吸收太阳光中的红外线达到隔热的效果，但吸热量有限，而且使用较多的吸热材质影响可见光的透过性；第三阶段是真空热蒸发膜，采用的是真空热蒸发工艺将铝层蒸发于基材上，达到隔热效果，该膜反光效果好，具有持久的隔热性，但可见光性液较差，造成清晰度不高，影响视野舒适性；第四阶段是金属磁控溅射膜，将镍、银、钛、金等多种金属均匀溅射于pet基材上，依靠反射，高效率阻隔红外线的热量，但是由于金属层较多较厚，会一定程度上影响通讯信号，且反光较高，同时工艺复杂，外层的金属镀层容易氧化、脱落，不耐折。

目前汽车膜大都通过真空喷镀或磁控溅射技术将铝、金、铜、银等金属制成多层至密的高隔热金属膜层。由于金属材料被光波照射时，光波的电场使自由电子吸收了光的能量,而产生与光相同频率的振荡,此振荡又放出与原来光线相同频率的光，从而将光快速反射，从而有效起到防晒、遮阳的作用。但是，受技术封锁，高质量的汽车和遮阳膜技术稳定性较差，工艺复杂，价格昂贵，成本高，对生产设备要求高。另外现有金属镀膜存在容易产生褶皱，镀层不均、铝层脱落等缺陷

中国发明专利公布号cn104130553a公开了一种防紫外线的太阳膜及其制备方法，包括pet聚酯切片40～50份、无机紫外线吸收剂7～8份，防刮伤剂4～5份，防粘连剂2～3份，β-1#分解增透剂0.001～0.015份。通过熔融挤出、拉伸制备了防紫外效果的薄膜。该发明尽管取消了复杂的金属镀层工艺，但其隔热、防晒、遮阳效果较差。

技术实现要素：

目前汽车遮阳膜采用磁控溅射工艺、多层涂覆功能涂层的方法制备，不但工艺复杂、成本高，而且镀铝影响透光、铝层易脱落，金属层容易造成强反光等问题，为此，本发明提出一种汽车防晒遮阳膜，进一步，具体公开了该防晒遮阳膜的制备方法。

为达到上述技术效果，本发明首先提供一种汽车防晒遮阳膜的制备方法，其特征在于，具体制备方法如下：

步骤1：将铝在真空条件加热至700℃完全熔化得到铝浆；将铜、银以质量比20-30:5-10在真空条件加热至1100℃完全熔化得到复合铜银浆；

步骤2：将纳米玻璃微球预热至500℃，利用高压氩气将纳米玻璃微球、铝浆经两个喷嘴高压输送至沉降室上部，在沉降室上部，纳米玻璃微球与铝浆对撞分散，铝浆包覆在纳米玻璃微球表面，并逐步向下沉降降温，在沉降室底部收集得到铝包覆纳米玻璃微球；

步骤3：将纳米玻璃微球预热至800℃，利用高压氩气将纳米玻璃微球、复合铜银浆经两个喷嘴高压输送至沉降室上部，在沉降室上部，纳米玻璃微球与复合铜银浆对撞分散，复合铜银浆包覆在纳米玻璃微球表面，并逐步向下沉降降温，在沉降室底部收集得到铜银包覆纳米玻璃微球；

步骤4：将pet均聚酯切片、铝包覆纳米玻璃微球、纳米钛粉、紫外线吸收剂、红外线吸收剂、硬脂酸钙、稳定剂加入高速混合机分散均匀，输送至同向双螺杆挤出机熔融剪切分散挤出造粒，得到a料；

步骤5：将pet均聚酯切片、铜银包覆纳米玻璃微球、纳米钛粉、紫外线吸收剂、红外线吸收剂、硬脂酸钙、稳定剂加入高速混合机分散均匀，输送至同向双螺杆挤出机熔融剪切分散挤出造粒，得到b料；

步骤6：将a料、b料加入双层共挤挤出机，a料为上层、b料为下层，挤出复合成铸片，冷却定型；然后将铸片预热至90-100℃，纵向拉伸3-5倍，冷却至70℃；再次加热至105-110℃，横向拉伸3-4倍，用60℃空气式热辊定型，涂敷压敏胶,粘贴隔离纸,卷取，得到一种汽车防晒遮阳膜。

作为优选，步骤2中，所述高压氩气采用1-2mpa的气流，通过高压气流输送纳米玻璃微球、铝浆，经两个相对的喷嘴高压输送至沉降室上部，使纳米玻璃微球与铝浆对撞分散，从而将铝浆均匀包覆在纳米玻璃微球表面；进一步优选的，所述纳米玻璃微球、铝浆的质量比为100：15-20。铝包覆纳米玻璃微球，易于在pet中分散，同时，铝包覆在纳米玻璃微球表面，存在反射和漫反射，铝金属层的反射会将光线中的部分红外线、紫外线反射回去；漫反射使其余红外线、紫外线在紫外线吸收剂、红外线吸收剂反复吸收，从而有效起到隔热的作用。

进一步优选的，步骤2、步骤3中所述纳米玻璃微球的粒径20-50nm。

作为优选，步骤3中所述高压氩气采用1-2mpa的气流，通过高压气流输送将纳米玻璃微球、复合铜银浆经两个喷嘴高压输送至沉降室上部，在沉降室上部，纳米玻璃微球与复合铜银浆对撞分散，复合铜银浆包覆在纳米玻璃微球表面；进一步优选的，所述纳米玻璃微球、复合铜银浆的质量比为100:5-10。

作为优选，步骤4中pet均聚酯切片、铝包覆纳米玻璃微球、纳米钛粉、紫外线吸收剂、红外线吸收剂、硬脂酸钙、稳定剂的质量比为：100:10-15:1-2:0.1-0.3：0.1-0.3:0.5-1:0.2-0.5。

作为优选，步骤5中pet均聚酯切片、铜银属包覆纳米玻璃微球、纳米钛粉、紫外线吸收剂、红外线吸收剂、硬脂酸钙、稳定剂的质量比为：100:3-8:1-2:0.1-0.3：0.1-0.3:0.5-1:0.2-0.5。

进一步优选的，步骤4、步骤5中，所述的紫外线吸收剂选用2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮与纳米氧化铈以质量比1:1复合而成；所述红外线吸收剂选用纳米氧化铟锡、纳米氧化锡锑、纳米钨铯氧化钨中的至少一种；所述稳定剂为钡锌稳定剂。

进一步优选的，步骤4、步骤5中，所述同向双螺杆挤出机的螺杆长径比在40-44，较长的长径比有利于物料的剪切均匀分散；螺杆温度控制在200-220℃；螺杆转速为120-180r/min。

作为优选，步骤6中，a料与b料的质量比为2:1；所述压敏胶采用水性聚丙烯酸酯压敏胶。

作为优选，步骤6中，双层共挤挤出机的温度控制在220-230℃，模口温度控制在190-200℃，使上下层经模口复合成铸片。

再者，本发明提出由上述方法制备得到的一种汽车防晒遮阳膜。致在针对目前汽车遮阳膜采用磁控溅射工艺、多层涂覆功能涂层的方法制备工艺复杂，镀铝影响透光、铝层易脱落，金属层容易造成强反光等问题。为此本发明通过将铝包覆在纳米玻璃微球、铜银包覆在纳米玻璃微球，分散在pet中，通过制备pet双向拉伸膜，使不同金属包覆在纳米玻璃微球分别分散在膜的上层和下层，该方法大幅简化了防晒遮阳膜的制备工艺，提升了制备能力；而且，铝包覆在纳米玻璃微球表面，存在反射和漫反射，铝金属层的反射会将光线中的部分红外线、紫外线反射回去；漫反射使其余红外线、紫外线在紫外线吸收剂、红外线吸收剂反复漫射时吸收，从而有效起到隔热的作用；底层的铜银包覆在纳米玻璃微球表面，对遗漏的红外线、紫外线进行反射和漫射，以此促使达到充分的防晒隔热目的。进一步的，通过金属包覆玻璃微球分散在pet，克服了镀铝影响透光、铝层易脱落以及金属涂层强反光等问题。

本发明一种汽车防晒遮阳膜及制备方法，与现有汽车遮阳膜相比，其突出的特点和显著的进步在于：

(1)本发明利用金属包覆纳米玻璃微球，通过分散在pet膜中，进行反射和漫反射从而将红外线和紫外线消耗，达到防晒遮阳的目的。

(2)本发明通过双层共挤，使不同反射效果的微球分布在上下层，对上层遗漏的红外线、紫外线补充反射和漫射吸收，提升防晒和遮阳的效果。

(3)本发明通过配合合适的紫外线吸收剂、红外线吸收剂，使漫反射的红外线、紫外线逐步消耗，增加了防晒效果。

(4)本发明相比于磁控溅射工艺、多层涂覆功能涂层等方法，工艺简单，设备要求低，而且得到的膜不存在镀铝层，透光良好，不会有强反光，适合双向拉伸膜企业投产规模化生产。

附图说明

以下结合附图对本发明的技术方案进一步说明：

图1是本发明汽车防晒遮阳膜的结构示意图；其中：1-上层pet；2-下层pet；3-铝包覆纳米玻璃微球；4-铜银包覆纳米玻璃微球。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合实施例，对本发明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的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的技术思路，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，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

步骤1：将铝在真空条件加热至700℃完全熔化得到铝浆；将铜、银以质量比20:5在真空条件加热至1100℃完全熔化得到复合铜银浆；

步骤2：将粒径20-50nm纳米玻璃微球预热至500℃，利用高压氩气采用2mpa的气流将纳米玻璃微球、铝浆经两个对喷喷嘴高压输送至沉降室上部，在沉降室上部，纳米玻璃微球与铝浆对撞分散，铝浆包覆在纳米玻璃微球表面，并逐步向下沉降降温，在沉降室底部收集得到铝包覆纳米玻璃微球；纳米玻璃微球、铝浆的质量比为100：15；

步骤3：将粒径20-50nm纳米玻璃微球纳米玻璃微球预热至800℃，利用高压氩气采用1mpa的气流将纳米玻璃微球、复合铜银浆经两个对喷喷嘴高压输送至沉降室上部，在沉降室上部，纳米玻璃微球与复合铜银浆对撞分散，复合铜银浆包覆在纳米玻璃微球表面，并逐步向下沉降降温，在沉降室底部收集得到铜银包覆纳米玻璃微球；所述纳米玻璃微球、复合铜银浆的质量比为100:5；

步骤4：将pet均聚酯切片、铝包覆纳米玻璃微球、纳米钛粉、紫外线吸收剂、红外线吸收剂、硬脂酸钙、稳定剂以质量比为：100:15:1:0.3：0.3:0.5:0.5加入高速混合机分散均匀，输送至长径比为40的同向双螺杆挤出机，螺杆温度控制在220℃，螺杆转速为150r/min，熔融剪切分散挤出造粒，得到a料；紫外线吸收剂选用2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮与纳米氧化铈以质量比1:1复合而成；红外线吸收剂选用纳米氧化铟锡；稳定剂为钡锌稳定剂；

步骤5：将pet均聚酯切片、铜银包覆纳米玻璃微球、纳米钛粉、紫外线吸收剂、红外线吸收剂、硬脂酸钙、稳定剂以质量比为：100:5:1:0.1：0.2:0.5:0.5加入高速混合机分散均匀，输送至同向双螺杆挤出机，同向双螺杆挤出机的螺杆长径比40，螺杆温度控制在210℃；螺杆转速为120r/min，熔融剪切分散挤出造粒，得到b料；紫外线吸收剂选用2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮与纳米氧化铈以质量比1:1复合而成；红外线吸收剂选用纳米钨铯氧化钨；稳定剂为钡锌稳定剂；

步骤6：将a料、b料加入双层共挤挤出机，a料为上层、b料为下层，a料与b料的质量比为2:1；双层共挤挤出机的温度控制在220℃，模口温度控制在200℃，使上下层经模口复合成铸片，冷却定型；然后将铸片预热至100℃，纵向拉伸3倍，冷却至70℃；再次加热至110℃，横向拉伸4倍，用60℃空气式热辊定型，涂敷水性聚丙烯酸酯压敏胶,粘贴隔离纸,卷取，得到一种汽车防晒遮阳膜。

防晒遮阳膜的结构示意图如附图1所示，其中：1-上层pet；2-下层pet；3-铝包覆纳米玻璃微球；4-铜银包覆纳米玻璃微球。

实施例2

步骤1：将铝在真空条件加热至700℃完全熔化得到铝浆；将铜、银以质量比30:10在真空条件加热至1100℃完全熔化得到复合铜银浆；

步骤2：将粒径20-50nm纳米玻璃微球预热至500℃，利用高压氩气采用1mpa的气流将纳米玻璃微球、铝浆经两个对喷喷嘴高压输送至沉降室上部，在沉降室上部，纳米玻璃微球与铝浆对撞分散，铝浆包覆在纳米玻璃微球表面，并逐步向下沉降降温，在沉降室底部收集得到铝包覆纳米玻璃微球；纳米玻璃微球、铝浆的质量比为100：20；

步骤3：将粒径20-50nm纳米玻璃微球纳米玻璃微球预热至800℃，利用高压氩气采用2mpa的气流将纳米玻璃微球、复合铜银浆经两个对喷喷嘴高压输送至沉降室上部，在沉降室上部，纳米玻璃微球与复合铜银浆对撞分散，复合铜银浆包覆在纳米玻璃微球表面，并逐步向下沉降降温，在沉降室底部收集得到铜银包覆纳米玻璃微球；所述纳米玻璃微球、复合铜银浆的质量比为100:10；

步骤4：将pet均聚酯切片、铝包覆纳米玻璃微球、纳米钛粉、紫外线吸收剂、红外线吸收剂、硬脂酸钙、稳定剂以质量比为：100:15:2:0.3：0.3:1:0.2加入高速混合机分散均匀，输送至同向双螺杆挤出机，同向双螺杆挤出机的螺杆长径比为40，螺杆温度控制在220℃；螺杆转速为120r/min，熔融剪切分散挤出造粒，得到a料；紫外线吸收剂选用2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮与纳米氧化铈以质量比1:1复合而成；红外线吸收剂选用纳米氧化锡锑；稳定剂为钡锌稳定剂；

步骤5：将pet均聚酯切片、铜银包覆纳米玻璃微球、纳米钛粉、紫外线吸收剂、红外线吸收剂、硬脂酸钙、稳定剂以质量比为：100:8:1:0.3：0.3:0.5:0.2加入高速混合机分散均匀，输送至同向双螺杆挤出机，同向双螺杆挤出机的螺杆长径比为40，螺杆温度控制在220℃；螺杆转速为180r/min，熔融剪切分散挤出造粒，得到b料；紫外线吸收剂选用2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮与纳米氧化铈以质量比1:1复合而成；红外线吸收剂选用纳米钨铯氧化钨；稳定剂为钡锌稳定剂；

步骤6：将a料、b料加入双层共挤挤出机，a料为上层、b料为下层，a料与b料的质量比为2:1；双层共挤挤出机的温度控制在230℃，模口温度控制在200℃，使上下层经模口复合成铸片，冷却定型；然后将铸片预热至100℃，纵向拉伸5倍，冷却至70℃；再次加热至110℃，横向拉伸4倍，用60℃空气式热辊定型，涂敷水性聚丙烯酸酯压敏胶,粘贴隔离纸,卷取，得到一种汽车防晒遮阳膜。

实施例3

步骤1：将铝在真空条件加热至700℃完全熔化得到铝浆；将铜、银以质量比30:8在真空条件加热至1100℃完全熔化得到复合铜银浆；

步骤4：将pet均聚酯切片、铝包覆纳米玻璃微球、纳米钛粉、紫外线吸收剂、红外线吸收剂、硬脂酸钙、稳定剂以质量比为：100:15:1:0.3：0.3:0.5:0.2加入高速混合机分散均匀，输送至同向双螺杆挤出机，同向双螺杆挤出机的螺杆长径比为40，螺杆温度控制在220℃；螺杆转速为150r/min，熔融剪切分散挤出造粒，得到a料；紫外线吸收剂选用2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮与纳米氧化铈以质量比1:1复合而成；红外线吸收剂选用纳米氧化铟锡；稳定剂为钡锌稳定剂；

步骤5：将pet均聚酯切片、铜银包覆纳米玻璃微球、纳米钛粉、紫外线吸收剂、红外线吸收剂、硬脂酸钙、稳定剂以质量比为：100:5:1:0.3：0.3:1:0.2加入高速混合机分散均匀，输送至同向双螺杆挤出机，同向双螺杆挤出机的螺杆长径比为40，螺杆温度控制在2100℃；螺杆转速为120r/min，熔融剪切分散挤出造粒，得到b料；紫外线吸收剂选用2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮与纳米氧化铈以质量比1:1复合而成；红外线吸收剂选用纳米氧化铟锡；稳定剂为钡锌稳定剂；

步骤6：将a料、b料加入双层共挤挤出机，a料为上层、b料为下层，a料与b料的质量比为2:1；双层共挤挤出机的温度控制在230℃，模口温度控制在200℃，使上下层经模口复合成铸片，冷却定型；然后将铸片预热至100℃，纵向拉伸5倍，冷却至70℃；再次加热至105℃，横向拉伸3倍，用60℃空气式热辊定型，涂敷水性聚丙烯酸酯压敏胶,粘贴隔离纸,卷取，得到一种汽车防晒遮阳膜。

对比例1

将实施例1得到的a料和b料以质量比2:1混合，加入单层挤出机，挤出机的温度控制在220℃，模口温度控制在200℃，得到铸片，冷却定型；然后将铸片预热至100℃，纵向拉伸3倍，冷却至70℃；再次加热至110℃，横向拉伸4倍，用60℃空气式热辊定型，涂敷水性聚丙烯酸酯压敏胶,粘贴隔离纸,卷取，得到一种汽车防晒遮阳膜。

对比例1没有将铝包覆纳米玻璃微球和铜银包覆纳米玻璃微球置于两层pet复合，而是直接混合形成，由于缺少对遗漏紫外光、红外光的补救式反射和吸收，使得遮阳和防晒效果受到一定的影响。

对比例2

步骤1：将铝研磨为纳米粉；将铜、银以质量比20:5研磨为纳米粉；

步骤2：将pet均聚酯切片、纳米铝粉、纳米钛粉、紫外线吸收剂、红外线吸收剂、硬脂酸钙、稳定剂以质量比为：100:15:1:0.3：0.3:0.5:0.5加入高速混合机分散均匀，输送至长径比为40的同向双螺杆挤出机，螺杆温度控制在220℃，螺杆转速为150r/min，熔融剪切分散挤出造粒，得到a料；紫外线吸收剂选用2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮与纳米氧化铈以质量比1:1复合而成；红外线吸收剂选用纳米氧化铟锡；稳定剂为钡锌稳定剂；

步骤3：将pet均聚酯切片、纳米铜银粉、纳米钛粉、紫外线吸收剂、红外线吸收剂、硬脂酸钙、稳定剂以质量比为：100:5:1:0.1：0.2:0.5:0.5加入高速混合机分散均匀，输送至同向双螺杆挤出机，同向双螺杆挤出机的螺杆长径比40，螺杆温度控制在210℃；螺杆转速为120r/min，熔融剪切分散挤出造粒，得到b料；紫外线吸收剂选用2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮与纳米氧化铈以质量比1:1复合而成；红外线吸收剂选用纳米钨铯氧化钨；稳定剂为钡锌稳定剂；

步骤4：将a料、b料加入双层共挤挤出机，a料为上层、b料为下层，a料与b料的质量比为2:1；双层共挤挤出机的温度控制在220℃，模口温度控制在200℃，使上下层经模口复合成铸片，冷却定型；然后将铸片预热至100℃，纵向拉伸3倍，冷却至70℃；再次加热至110℃，横向拉伸4倍，用60℃空气式热辊定型，涂敷水性聚丙烯酸酯压敏胶,粘贴隔离纸,卷取，得到一种汽车防晒遮阳膜。

对比例2没有形成金属包覆玻璃微球再使用，而是直接使用金属纳米粉，一方面成本较高，使用了较多的金属，另一方面没有以玻璃微球的球形面形成反光和漫射面，缺少反复反射吸收紫外线、红外线，对太阳光中的紫外线、红外线阻隔性降低。而且由于使用了较多的金属，没有使用玻璃微球，致使得到的薄膜可见光透光性降低。

采用光学透过率测量仪，直接获取遮阳膜对可见光、紫外光、红外光各波段光线的透过性；通过100％-透过率得到阻隔率，从而衡量遮阳膜对紫外线、红外线的阻隔效果。如表1所示。

表1：

通过测试，本发明技术制备的防晒遮阳膜在保证良好透光性的同时，对紫外线、红外线具有良好的阻隔效果，可以有效达到防晒遮阳以及防止车内温度升高的目的，其生产工艺相比于磁控溅射、多层涂覆等大幅简化。对比例1没有将铝包覆纳米玻璃微球和铜银包覆纳米玻璃微球置于两层pet复合，而是直接混合形成，由于缺少对遗漏紫外光、红外光的补救式反射和吸收，尽管透光性好，但得遮阳和防晒效果受到一定的影响。对比例2没有形成金属包覆玻璃微球再使用，而是直接使用金属纳米粉，没有以玻璃微球的球形面形成反光和漫射面，缺少反复反射吸收紫外线、红外线，对太阳光中的紫外线、红外线阻隔降低。而且由于使用了较多的金属，没有使用玻璃微球，致使得到的薄膜可见光透光性降低。

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