汽车前风挡玻璃用隔热防爆膜的制作方法

本发明属汽车玻璃用隔热防爆膜技术领域，具体涉及一种汽车前风挡玻璃用隔热防爆膜。

背景技术：

隔热防爆膜是汽车玻璃的常用防护品，尤其汽车前风挡玻璃的隔热防爆膜，除了具备较高的强度实现加强和防爆功能，还要在具备如70%以上可见光透光率的前提下，能够将尽可能多的近红外线、红外线、紫外线进行反射，以达到真正达到隔热的目的。隔热防爆膜的高强和防爆功能，主要通过高强度的高透光pet膜层实现，对近红外线、红外线、紫外线的反射功能可通过高透光的隔热膜层实现。

现有技术中，所述隔热膜层对光线的吸收，一部分会转化为热能传递到涂层附着主体或气流，一部分会产生二次辐射。涂料的透光率，是指对可见光的透过率，该涂料应尽可能少地吸收和反射可见光。一般而言，适当配料和制备的膜层，在实现如75%以上透光率的条件下，容易达到如0.5%以下的紫外线透过率，但较难达到如50%以上的近红外线+红外线+紫外线反射率，或者需要采用价格较高的原材料或制备工艺而导致成本过高。隔热膜层若包含合适厚度的金属膜或其它具有导电能力的膜层，还会造成电磁屏蔽，影响车内手机、导航设备的正常工作。

因而有必要开发一种成本较低、较易制备、不包含金属膜或其它具有导电能力膜层的隔热防爆膜，其不造成电磁屏蔽，不影响车内手机、导航设备的正常工作。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供一种汽车前风挡玻璃用隔热防爆膜，其包括高强高透光pet膜层、高透光隔热膜层、高透光压敏胶膜层；所述高透光隔热膜层，以质量份数计，由以下原料制成：有机硅改性聚氨酯树脂100份，氮化硼纳米片分散液5-10份，紫外线吸收剂uv-p0.2-0.4份，聚醚改性硅氧烷0.5-2份；其中所述氮化硼纳米片分散液为六方氮化硼纳米片的丙二醇甲醚醋酸酯分散液，所含六方氮化硼纳米片的质量浓度3-5%、平均厚度为2-5层、外形尺寸0.2-1μm，含质量浓度0.1-0.3%的钛酸酯偶联剂和1-3%的聚乙烯醇。。

该隔热防爆膜成本较低、较易制备，具有70%以上的可见光透光率、0.5%以下的紫外线透过率和50%以上的近红外线+红外线+紫外线反射率，且为散反射或漫反射，不耀眼，不易炫光；其不造成电磁屏蔽，不影响车内手机、导航设备的正常工作；所述高透光隔热膜层，不包含金属膜，无导电能力，具有75%以上的可见光透光率、0.5%以下的紫外线透过率和55%以上的近红外线+红外线+紫外线反射率，所采用原材料的成本较低。

所述有机硅改性聚氨酯树脂为枞阳县三金颜料有限责任公司产品，牌号sj-5021，树脂含量50%；固化后涂层长期耐紫外光不变色，透光率可保持在90%以上，硬度韧性俱佳，耐划伤。

所述氮化硼纳米片分散液，所含六方氮化硼纳米片，对红外线、远红外线和紫外线表现出了较好的反射作用，具有很好的隔热和防紫外线性能，同时在良好分散时对可见光的吸收率、反射率都较低；且与所述有机硅改性聚氨酯树脂体系较为匹配，在其中较易均匀分散。优选为平均厚度2-3层、外形尺寸0.3-0.5μm。

所述氮化硼纳米片分散液的制备方法包括如下步骤：以质量份数计，取显微形貌为圆片状、圆片直径3-20μm、表面积2-6m²/g的六方氮化硼粉体1份，加纯水10-30份，加氟化铵2-3份、氟化钠0.5-1.5份，打浆，在160-180℃的水热条件下处理100-500小时；水热处理后料液通过离子交换法或电渗析法除去游离离子，加丙二醇甲醚醋酸酯20-35份，经蒸馏回流除水后降至室温，加钛酸酯偶联剂处理0.5-2小时，再加聚乙烯醇处理0.5-1小时形成分散液。所加钛酸酯偶联剂可为天长市天辰化工助剂油料厂的钛酸酯偶联剂tc-3。钛酸酯偶联剂在由本发明透明隔热涂料所形成涂层中的作用，除了促进氮化硼纳米片在有机硅改性聚氨酯树脂中的均匀分散与界面结合，还应起到了显著改善固化后涂层对红外线、远红外线和紫外线的反射作用，因为通常偶联剂在涂料中的配料量，只需要氮化硼纳米片质量的1%以下即可对实现所述均匀分散与界面结合的促进作用。所述钛酸酯偶联剂、聚乙烯醇都有助于氮化硼纳米片在氮化硼纳米片分散液中和在本发明涂料中的良好悬浮和分散。

所述显微形貌为圆片状、圆片直径3-20μm、表面积2-10m²/g的六方氮化硼粉体，若不制备成纳米片，而直接加所述的丙二醇甲醚醋酸酯、钛酸酯偶联剂、聚乙烯醇，无论采用何种配比、加料次序和处理时间，都无法获得良好悬浮和分散的分散液；相同配比的分散液即便用于本发明的涂料，所制备20-30μm厚度的涂层不透明，可见光透光率低于20%，近红外线+红外线+紫外线反射率低于28%。

所述紫外线吸收剂uv-p，主要成分为2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑，其紫外线吸收能力较高，性能稳定不衰退，且与所述有机硅改性聚氨酯树脂体系极为匹配，在其中极易均匀分散。

所述聚醚改性硅氧烷为流平助剂，如广州纵凌贸易有限公司流平剂产品fc4430，可降低涂料体系的表面张力，使涂层流平均匀，表面平滑有光泽。

所述高透光隔热膜层，在制备或使用过程中，可加入丙二醇甲醚醋酸酯(pma)10-20份，作溶剂进行稀释或调整粘度。

所述高透光隔热膜层的制备方法，可包括如下步骤：

(a)先制备透明隔热涂料

剪切机中加入有机硅改性聚氨酯树脂，启动剪切马达，加入氮化硼纳米片分散液，处理0.5-2h至氮化硼纳米片分散液在有机硅改性聚氨酯树脂中分散混匀，加入紫外线吸收剂uv-p、聚醚改性硅氧烷等配料，混匀，得透明隔热涂料；

(b)透明隔热膜层制备

通过喷涂、辊涂、印刷等方式，在所述高强高透光pet膜层上形成所需厚度的透明隔热涂料涂层，再加温至50-80℃固化30-200min，固化过程中所含溶剂逐渐挥发，树脂成分逐渐聚合。

固化后的透明隔热膜层，在20-30μm厚度，可达到80%以上的透光率、0.3%以下的紫外线透过率和55%以上的近红外线+红外线+紫外线反射率，且为散反射或漫反射，不耀眼；膜层致密光滑，颜色均一，强度、硬度、韧性都较高。所述氮化硼纳米片在固化后的透明隔热膜层和本发明的高透光隔热膜层中的透光、吸光、反光效果起到了关键作用。

本发明最终制备的汽车前风挡玻璃的隔热防爆膜，可依次包括如一层30-60μm厚度的高强高透光pet膜层、一层20-30μm厚度的高透光隔热膜层、一层5-20μm厚度的高透光压敏胶膜层；优选包括二层如单层厚度20-30μm的高强高透光pet膜层，所述高透光隔热膜层夹制于二层高强高透光pet膜层之间，所述高透光压敏胶膜层设于高强高透光pet膜层之外。所述高透光压敏胶膜层在本发明隔热防爆膜贴合、安装在汽车前风挡玻璃时起粘接固定作用。在本发明隔热防爆膜的高透光压敏胶膜层之外，可制备一层起保护作用的pet离型膜，在安装前撕去，但完全不沾走所述高透光压敏胶膜层。本发明的隔热防爆膜，成本较低，较易制备，具有70%以上的可见光透光率、0.5%以下的紫外线透过率和50%以上的近红外线+红外线+紫外线反射率，几乎是透明无色，在安装于汽车前风挡玻璃后，所述透光、反射效果长期保持。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明技术方案作进一步的说明，但并不构成对本发明的限制。

实施例1

本实施例的透明隔热膜层，以质量份数计，由以下原料制成：有机硅改性聚氨酯树脂100份，氮化硼纳米片分散液7份，紫外线吸收剂uv-p0.3份，聚醚改性硅氧烷1份。制备方法包括如下步骤：剪切机中加入有机硅改性聚氨酯树脂，启动剪切马达，加入氮化硼纳米片分散液，处理1h至氮化硼纳米片在有机硅改性聚氨酯树脂中分散均匀，加入紫外线吸收剂uv-p、聚醚改性硅氧烷等配料，混匀，得透明隔热涂料。氮化硼纳米片在有机硅改性聚氨酯树脂中或涂料中分散均匀的一个判断依据，是在20ml玻璃试管装入混合液或涂料至近满，沿试管中轴线方向射入如绿色或红色激光束，能够观察到均匀、稳定的丁达尔效应，且看不到固形物，这一是所得透明隔热涂料的一个特征。

所述氮化硼纳米片分散液的制备方法包括如下步骤：以质量份数计，取外形为圆片状、圆片平均直径16μm（圆片状外形和平均直径由扫描电子显微镜照片判读得出）、表面积4.5m²/g的六方氮化硼粉体1份，加纯水20份，加氟化铵2.5份、氟化钠1份，打浆，在165℃的水热条件下处理400小时，降至室温，在20ml玻璃试管取料液15ml分散液，沿试管中轴线方向射入绿色或红色激光束，能够观察到均匀、稳定的丁达尔效应，看不到固形物；水热处理后料液通过强酸性离子交换树脂与强碱型离子交换树脂混合床除去游离离子，加丙二醇甲醚醋酸酯30份，经蒸馏并回流除水后降至室温，加钛酸酯偶联剂0.06份搅匀、处理1小时，再加聚乙烯醇0.8份搅匀、处理1小时形成分散液。所得分散液中六方氮化硼纳米片的质量浓度3.3%、平均厚度为3层、外形尺寸0.7μm，含钛酸酯偶联剂0.2%和聚乙烯醇2.7%；在20ml玻璃试管取所述分散液1ml加丙二醇甲醚醋酸酯15ml混匀所得稀释液，沿试管中轴线射方向入绿色或红色激光束，也都能够观察到均匀、稳定的丁达尔效应，看不到固形物。由所述离子交换树脂混合床除去游离离子后的料液取样100ml，经常温真空干燥法干燥，所得粉料测表面积超过500m²/g，经扫描电子显微镜已无法看到圆片状形貌，经扫描电子显微镜图像、照片可判断为六方氮化硼纳米片，平均厚度为3层、外形尺寸为0.7μm，从而推知分散液中六方氮化硼纳米片的平均厚度为3层、外形尺寸为0.7μm。

通过刮涂方式，在洁净玻璃板上形成所需厚度的所述透明隔热涂料涂层，再加温至60℃固化120min，固化过程中所含溶剂逐渐挥发，树脂成分逐渐聚合，从玻璃板分离所得膜层，测厚度27μm，可达到82%的透光率、0.3%的紫外线透过率和57%的近红外线+红外线+紫外线反射率，且为散反射或漫反射，不耀眼，不易炫光；膜层致密光滑，颜色均一，强度、硬度、韧性都较高。该涂层经夏秋季日晒累计1000h后，测试透光率、紫外线透过率和近红外线+红外线+紫外线反射率、强度、硬度、韧性几乎没有变化，涂层致密光滑情况、颜色及均一情况无变化。

所述有机硅改性聚氨酯树脂为枞阳县三金颜料有限责任公司产品，牌号sj-5021，树脂含量50%；固化后涂层长期耐紫外光不变色，透光率可保持在90%以上，硬度韧性俱佳，耐划伤。所述紫外线吸收剂uv-p，主要成分为2-(2’-羟基-5’-甲基苯基)苯并三氮唑。

实施例2

将实施例1制备的透明隔热涂料，通过刮涂方式，在厚度23μm的高强高透光pet膜层上，制备一层厚度28μm透明隔热膜层，固化条件为75℃x80min，再在透明隔热膜层之上叠合另一层厚度23μm的高强高透光pet膜，100℃热压10min；所得复合膜可达到75%的透光率、0.2%的紫外线透过率和53%的近红外线+红外线+紫外线反射率，且为散反射或漫反射，不耀眼，不易炫光；膜层致密光滑，颜色均一。该复合膜经夏秋季日晒累计1000h后，测试透光率、紫外线透过率和近红外线+红外线+紫外线反射率、强度、硬度、韧性几乎没有变化，无分层，致密情况、颜色及均一情况无变化。

该复合膜对5g手机各频率信号的透过率、对北斗、gps导航系统各频率信号的透过率都高于97%，因而不造成电磁屏蔽。

对比例1

基本按实施例1配料和方法制备本对比例1的膜层，区别在于末采用所述氮化硼纳米片分散液。所得膜层厚度27μm，其透光率87%，紫外线透过率1.2%，近红外线+红外线+紫外线反射率22%。

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