[发明专利]基于光子准晶材料的透明隔热防紫外线薄膜及其制备方法

说明书

本发明属于薄膜材料技术领域，具体为基于光子准晶材料的透明隔热防紫外线复合薄膜及其制备方法。本发明复合薄膜结构为透明基底层、光子准晶功能薄膜层、粘合剂层和可剥离层；光子准晶薄膜由三维有序堆积排列的聚合物核壳结构微球与红外功能纳米粒子通过特定工艺形成，拥有可调的结构色彩和光学透明性。可通过调控核壳微球的核微球大小、壳层厚度、折光指数以及红外功能纳米粒子含量来调控薄膜的结构色彩、透明度以及阻隔紫外及红外的波长范围，也可通过调控厚度来控制紫外及红外的阻隔效率。本发明形成的复合薄膜，紫外光阻隔效率高，可见光透过率大，隔热效果好，具有优异的透明隔热防紫外线及防爆性能；可用于汽车及建筑玻璃的节能及防爆等。

技术领域

本发明属于薄膜材料技术领域，具体涉及一种透明隔热防紫外线薄膜及其制备方法。

背景技术

出于美观和有效利用日光等功能方面的原因，玻璃越来越多的应用于建筑领域和汽车行业，但有时其良好的透光性也使得太阳光照过强，带来一系列的问题。我们知道，到达地球表面的太阳光主要由红外光、可见光和紫外光组成，其中，辐射热量主要集中在可见光区和红外光区。另外，紫外光具有很高的能量，适量的紫外光有益于身体健康，但过强的紫外辐射容易伤害眼睛和皮肤并诱发疾病；紫外照射还是多数聚合物材料户外老化的最大诱因，导致性能下降，影响相关日常用品及工具的使用寿命。

为了降低能耗、减少紫外线损伤，提高日用品及交通工具的使用寿命，目前有大量的研究聚焦于具有隔热和紫外屏蔽功能的聚合物复合材料薄膜（中国发明专利CN109837033A；CN110654093A；CN 106117575 A）。透明隔热防爆薄膜是在车辆玻璃或建筑玻璃上贴一层功能薄膜，在不减少玻璃有效面积的前提下，可以通过提高玻璃的阻隔性能来达到节能和防紫外线的目的。相比于镀膜热反射玻璃（强反射，光污染）和真空玻璃（密封要求高，造价贵），玻璃贴膜主要将红外和紫外屏蔽材料制备成膜贴在玻璃表面，这种技术能够很好地解决玻璃隔热和紫外线屏蔽问题，并且应用灵活，但是该类薄膜目前造价仍然很高，难于广泛应用。

因此，在本领域急需一种透明隔热防紫外线防爆薄膜制备技术的突破，解决其大规模应用的性价比问题。

发明内容

针对目前该领域的现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于光子准晶特性的，透明度高、隔热效果好、防紫外能力强、耐候性好、成本低的透明隔热防紫外线复合薄膜及其制备方法。

本发明提供的基于光子准晶材料的透明隔热防紫外线复合薄膜，具有红外功能纳米粒子掺杂的有序堆积排列的聚合物微球形成的光子准晶结构，结构色彩和透明度可调，具有优异的隔热、防紫外和防爆性能。

本发明提供的基于光子准晶材料的透明隔热防紫外线复合薄膜，依次为透明基材层、光子准晶功能薄膜层、粘合剂层和可剥离保护层；所述光子准晶薄膜是由规整堆积排列的聚合物核壳结构微球与红外功能纳米粒子通过特定的加工工艺形成的，拥有大范围可调的结构色彩和光学透明性，具有优异的透明隔热防紫外线能力；其中：

所述透明基材为聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜或表面涂有硬化涂层的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜；

所述粘合剂层为聚丙烯酸酯类粘合剂，用于粘合光子准晶功能薄膜层和可剥离层，并用于后期与玻璃的直接贴合；

所述光子准晶功能薄膜层由两种材料复合而成，一种是核壳结构聚合物纳米微球，包括核微球、中间层和壳层，设核微球折光指数为n₁，壳层折光指数为n₂；另一种材料是具有红外功能（即红外吸收能力）的纳米粒子；两种材料按一定比例混合，通过薄膜成型工艺，使折光指数为n₁的核微球在三维空间内有序排列在折光指数为n₂的壳层形成的基质薄膜中；同时，红外功能纳米粒子分散在壳层形成的基质薄膜中，得到光子准晶功能薄膜。其中：