隔热膜及隔热材料的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种隔热膜，其包含一基材以及一隔热层。该隔热层形成于该基材上，并由一隔热材料所构成，其中该隔热材料包含一复合钨氧碳化物或一复合钨氧碳氯化物，该复合钨氧碳化物或该复合钨氧碳氯化物具有碳掺杂，且碳掺杂含量小于等于1原子百分比。
【专利说明】
隔热膜及隔热材料
技术领域
[0001]本发明关于一种隔热膜及隔热材料，尤指一种兼具优异红外线阻隔率及可见光穿透率的隔热膜及隔热材料。
【背景技术】
[0002]近年来，如何节能减碳已成为全世界努力的课题，其中建筑物或汽车的玻璃黏贴隔热膜可以有效地遮蔽阳光照射，并可降低室内或车内的温度上升，进而减少空调的使用量及负荷。
[0003]—般隔热膜所包含的隔热层可通过下列方法制备:(I)将金属(如银或镍铬合金等)以溅镀或将金属(如铝等)以蒸镀的方式镀着在基材表面；(2)将含有金属镧化物(如六硼化镧(LaB6);或(3)将含有金属氧化物(如锑锡氧化物(ATO)、铟锡氧化物(ITO)、氧化妈(WO3 x)、氧化妈复合粒子(composite tungsten oxide)等隔热涂料均勾涂布在基材的表面。
[0004]上述以铝及银等纯金属或其合金以蒸镀和溅镀制成的隔膜热，由于金属或其合金的蒸镀和溅镀膜在空气中并不稳定易发生氧化而显现其缺点，若使用银或镍铬合金溅镀的隔热膜，因为需要使用昂贵的溅镀设备，因而增加隔热膜的制造成本。另外，使用上述的金属镀层所制成的隔热膜易产生电磁波阻隔的效果，而造成在建筑物与汽车内的通讯用品收讯不好。
[0005]目前市售的隔热膜若要同时兼顾到高透明且高隔热性能的要求，多采用氧化钨(tungsten oxide)或氧化妈复合粒子(composite tungsten oxide)等，然而所制得的氧化物微粒虽具有充分遮蔽红外线能力，可做为阻隔红外线材料使用，但是制程中需要进行二阶段的热处理，故有制程复杂及成本昂贵的缺点。另外，上述制法所制得的隔热膜，其红外线阻隔率经1000小时的QUV老化测试后会衰退5-12%，亦显现其可靠度的缺点。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种兼具优异红外线阻隔率及可见光穿透率的隔热膜，且具有长期品质稳定性，以改善现有隔热膜的可靠度问题。
[0007]为达上述目的，本发明的一较佳实施态样为提供一种隔热膜，其包含一基材以及一隔热层。该隔热层形成于该基材上，并由一隔热材料所构成，其中该隔热材料包含一复合钨氧碳化物或一复合钨氧碳氯化物，该复合钨氧碳化物或该复合钨氧碳氯化物具有碳掺杂，且碳掺杂含量小于等于I原子百分比。
[0008]在一实施例中，该碳掺杂含量介于0.5-1原子百分比。
[0009]在一实施例中，该复合钨氧碳化物的化学式为WO3 y-x(at% )C，其中C为掺杂碳，W为钨，O为氧，X、y均为正数，且符合以下条件:0<x<l&0<y<0.6。
[0010]在一实施例中，该复合钨氧碳氯化物的化学式为CsaWO3 yClb-x (at% ) C，其中C为掺杂碳，Cs为铯，W为钨，O为氧，Cl为氯，x、y、a、b均为正数，且符合以下条件:0 < x < I ;0<y<0.5;0<a<l&0<b<0.5o
[0011 ] 在一实施例中，该隔热膜更包含一黏胶层，其形成于该基材的底层，且该黏胶层由感压胶所构成。
[0012]在一实施例中，该隔热层与该黏胶层整合为同一结构层。
[0013]在一实施例中，该隔热膜更包含一离型膜，其形成于该基材的最底层。
[0014]在一实施例中，该隔热膜更包含一硬化层，其形成于该基材的最顶层，且由感光性压克力树脂所构成。
[0015]在一实施例中，该隔热层与该硬化层整合为同一结构层。
[0016]在一实施例中，该隔热膜包含双层基材，该隔热层形成于该双层基材之间，且该隔热层更包含感压胶或贴合胶。
[0017]在一实施例中，该隔热膜包含双层基材，该隔热层形成于该双层基材的底层，且该隔热层更包含感压胶。
[0018]在一实施例中，该隔热膜包含双层基材，该隔热层形成于该双层基材的顶层，且该隔热层更包含感光性压克力树脂。
[0019]为达上述目的，本发明的另一较佳实施态样为提供一种隔热材料，其为具有碳掺杂的复合钨氧碳化物，其中该复合钨氧碳化物的碳掺杂含量小于等于I原子百分比。
[0020]在一实施例中，该复合钨氧碳化物的化学式为WO3 y-x(at% )C，其中C为掺杂碳，W为钨，O为氧，X、y均为正数，且符合以下条件:0<χ<1及0<y<0.6。
[0021]为达上述目的，本发明的又一较佳实施态样为提供一种隔热材料，其为具有碳掺杂的复合钨氧碳氯化物，其中该复合钨氧碳氯化物的碳掺杂含量小于等于I原子百分比。
[0022]在一实施例中，该复合钨氧碳氯化物的化学式为CsaWO3 yClb-x (at% ) C，其中C为掺杂碳，Cs为铯，W为钨，O为氧，Cl为氯，x、y、a、b均为正数，且符合以下条件:0 < x < I ;0<y<0.5;0<a<l&0<b<0.5o
【附图说明】
[0023]图1为本发明第一较佳实施例的隔热膜示意图。
[0024]图2为本发明第二较佳实施例的隔热膜示意图。
[0025]图3为本发明第三较佳实施例的隔热膜示意图。
[0026]图4为本发明第四较佳实施例的隔热膜示意图。
[0027]图5为本发明第五较佳实施例的隔热膜示意图。
[0028]图6为本发明第六较佳实施例的隔热膜示意图。
[0029]图7为本发明第七较佳实施例的隔热膜示意图。
[0030]图8为本发明复合钨氧碳化物的制造方法流程图。
[0031]图9为本发明复合钨氧碳氯化物的制造方法流程图。
[0032]图10为本发明隔热材料的穿透率光谱。
[0033]图11为本发明隔热膜的制造方法流程图。
[0034]其中，附图标记说明如下:
[0035]10:隔热膜
[0036]11:基材
[0037]12、12’:隔热层
[0038]13:离型膜
[0039]14:硬化层
[0040]15:黏胶层
[0041]16:接合层
[0042]S21:步骤 21
[0043]S22:步骤 22
[0044]S23:步骤 23
[0045]S24:步骤 24
[0046]S25:步骤 25
[0047]S31:步骤 31
[0048]S32:步骤 32
[0049]S33:步骤 33
[0050]S34:步骤 34
[0051]S35:步骤 35
[0052]541:步骤41
[0053]S42:步骤 42
[0054]S43:步骤 43
[0055]S44:步骤 44
【具体实施方式】
[0056]体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，然其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图式在本质上系当作说明之用，而非用以限制本发明。
[0057]为解决现有技术所采用的氧化妈(tungsten oxide)或氧化妈复合粒子(composite tungsten oxide)等隔热涂料所制得的隔热膜的可靠度问题，本发明主要目的在于提供一种可兼具有高透明及高红外线阻隔，且能提升稳定性及可靠度的隔热膜。请参阅图1，其为本发明第一较佳实施例的隔热膜示意图，如图所示，本发明隔热膜10包含一基材11以及一隔热层12，该隔热层12形成于该基材11的一第一表面上，主要由一隔热材料所构成，其中该隔热材料包含一复合钨氧碳化物或一复合钨氧碳氯化物，该复合钨氧碳化物或该复合钨氧碳氯化物具有碳掺杂，且碳掺杂含量小于等于I原子百分比(atomicpercentage, at% )，且较佳介于0.5-1原子百分比。
[0058]该复合钨氧碳化物的化学式为WO3y-X (at % ) C，其中C为掺杂碳，W为钨，O为氧，x、y均为正数，且符合以下条件:0<χ<1及0<y<0.6 ;该复合钨氧碳氯化物的化学式为CsaWO3 yClb-x(at% )C，其中C为掺杂碳，Cs为铯，W为妈，O为氧，Cl为氯，x、y、a、b均为正数，且符合以下条件:0<x<l;0<y<0.5;0<a<l&0<b<0.5。
[0059]本发明的隔热膜兼具高透明及高隔热双重效果，适用于做为阻隔红外线材料使用，且红外线阻隔率经1000小时的QUV老化测试衰退小于5%，亦即本发明的隔热膜具有长期品质稳定性，使用可靠度大大提升，故可供产业上利用。再者，本发明制程只需要进行单一步骤热处理，故具有制程简单及成本低廉的特点。
[0060]本发明隔热膜采用的复合钨氧碳化物或复合钨氧碳氯化物能兼具高透明及高隔热双重效果并增加使用可靠度的原理说明如下:掺杂金属离子虽然可以提高复合钨氧氯化物的红外线阻隔效果，但是掺杂金属也会成为电子与空穴的复合(recombinat1n)中心，因此不利于光电子的传递，因此使用一段时间其红外线的阻隔效果会大大的降低。透过X射线光电子能谱(XPS)分析，掺杂碳可以降低胃03的能隙因而增加WO3光响应的电流，进而WO3在表面会形成电化学反应，使得表面的晶格氧含量会下降，同时也会降低六价钨离子
因此掺杂碳的评03可以使六价钨离子W6+转换形成五价钨离子W5+，进而增加五价钨离子W5+及氧的吸附量的含量，而五价钨离子W5+能增加电子与空穴分离的效率，透过紫外-可见漫反射吸收光谱(DRS)分析知道，掺杂碳的漏3可以增加近红外线阻隔的效果，透过场发射扫描式电子显微镜(FESEM)的观察，掺杂碳不会明显改变WO3的形态与粒径大小。经由XRD分析，掺杂碳扩散进入WO3的晶格，导致WO3产生晶格畸变(lattice distort1n)，进而使掺杂碳的WO3具有较高的红外线阻隔效果，但太多的晶格畸变会降低电子的迀移率(mobility)，所以掺杂碳的含量需要被控管。透过紫外可见漫反射(DRUVS)分析，在波长380-780nm范围，掺杂碳的WO3具有较低的反射率，因此可以增加可见光区域的穿透率。经由上述分析，掺杂碳的评03除了具有较高的可见光穿透率与红外线阻隔效果外，也因为五价钨离子W5+能降低红外线阻隔率的衰退，而大大提升使用的可靠度。
[0061]在一实施例中，该基材为一透明基材，例如可为但不限于玻璃、聚对苯二甲酸乙二酯膜(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚乙稀(PE)、聚丙稀酸树酯(Acrylic Resin)、芳香族聚酯(Polyarylate ;PAr)、芳香族聚酯(Cyclo Olefin Polymer ;C0P)、聚甲基丙稀酸脂(PMMA)、聚丙稀(PP)、低密度聚乙稀(LDPE)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚砜(polysulfones)、聚醚砜(PES)、聚氨酯(PU)、聚亚酰胺(PI)、聚偏氟乙烯(PVDF)、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、聚乙烯砜(PVS)和热固型薄膜如纤维互衍生物(cellulose derivatives)、或聚亚酰胺(PI)或聚酰亚胺恶挫(polyimide benzoxazoles)等高分子薄膜。
[0062]为了将隔热膜黏贴于建筑物或汽车的玻璃上，隔热膜更包含一黏胶层，主要由感压胶(pressure sensitive adhesive, PSA)所构成。在一实施例中，感压胶可与隔热材料混合后再涂布于基材上，亦即将隔热层及黏胶层整合为同一结构层。请参阅图2，其为本发明第二较佳实施例的隔热膜示意图，如图所示，本发明隔热膜10包含基材11、与黏胶层整合的隔热层12’、及离型膜13。与黏胶层整合的隔热层12’的其中一面贴附于基材11的第一表面上，另一面则可直接黏贴于建筑物或汽车的玻璃上，而离型膜13则是提供隔热膜10于非使用状态的保护，当使用者欲将隔热膜10黏贴于建筑物或汽车的玻璃上时，只要将离型膜13撕开即可。
[0063]在一实施例中，感压胶可为压克力感压胶或有机硅感压胶。
[0064]请参阅图3，其为本发明第三较佳实施例的隔热膜示意图。相较于图2，本实施例的隔热膜10更包含一硬化层(hard coat) 14，其形成于基材11的第二表面上，亦即设置于隔热膜10的最顶层，用以增加隔热膜10的整体强度，避免隔热膜10产生刮痕。
[0065]在一实施例中，硬化层14主要由感光性压克力树脂所构成，例如但不限于多官能(甲基)丙稀酸酯，单独的或与其他多官能或单官能(甲基)丙稀酸酯((meth)acrylates)，如苯硫基丙稀酸酯(phenylth1ethyl acrylate)、己二醇二丙稀酸酯(hexaned1l diacrylate)、乙氧基乙基丙稀酸酯(ethoxyethyl acrylate)、丙稀酸苯氧基乙酯(phenoxyethyl acrylate)、氛乙基(单)丙稀酸酯(cyanoethyl (mono) acrylate)、异冰片酯(isobornyl acrylate)、十八燒基丙稀酸酯(octadecyl acrylate)、丙稀酸异癸酯(isodecyl acrylate)、丙稀酸月桂酯(lauryl acrylate)、β -羧乙基丙稀酸酯(beta-carboxyethyl acrylate)、丙稀酸四氢糖酯(tetrahydrofurfuryl acrylate)、二腈丙稀酸酯(dinitrile acrylate)、五氟苯基丙稀酸酯(pentaf luorophenyl acrylate)、硝基苯基丙稀酸酯(nitrophenyl acrylate)、2_苯氧基乙基丙稀酸酯(2-phenoxyethylacrylate)、2_ 苯氧基乙基甲基丙稀酸酯(2-phenoxyethyl methacrylate)、2，2，2_ 三氟甲基(甲基)丙稀酸酯(2，2，2-trif IuoromethyI (meth) acrylate)、二乙二醇二丙稀酸酯(diethylene glycol diacrylate)、三甘醇二丙稀酸酉旨(triethylene glycoldiacrylate)、三甘醇二甲基丙稀酸酯(triethylene glycol dimethacrylate)、三丙二醇二丙稀酸酯(tripropylene glycol diacrylate)、四甘醇二丙稀酸酯(tetraethyleneglycol diacrylate)、新戊二醇二丙稀酸酯(neopentyl glycol diacrylate)、丙氧基化新戊二醇二丙稀酸酯(propoxylated neopentyl glycol diacrylate)、聚乙二醇二丙稀酸酯(polyethylene glycol diacrylate)、四甘醇二丙稀酸酯(tetraethyleneglycol diacrylate)、双酷 A 环氧二丙稀酸酉旨(bisphenol A epoxy diacrylate)、1，6-己二醇二甲基丙稀酸酯(1，6-hexaned1l dimethacrylate)、三轻甲基丙燒三丙稀酸酯(trimethylol propane triacrylate)、乙氧基化三轻甲基丙燒三丙稀酸酯(ethoxylatedtrimethylol propane triacrylate)、丙基化三轻甲基丙燒三丙稀酸酯(propylatedtrimethylol propane triacrylate)、三(2_ 轻乙基)异氰脲酸酯三丙稀酸酯(tris (2-hydroxyethyl)-1socyanurate triacrylate)、季戊四酉享三丙稀酉爱酉旨(pentaerythritoltriacrylate)、苯硫基乙基酉旨(phenylth1ethyl acrylate)、丙稀酉爱 naphthloxyethyl 丙稀酸酯(naphthloxyethyl acrylate)、EBECRYL130 环状二丙稀酸酯(EBECRYL 130cyclicdiacrylate，可购自 Cytec Surface Specialties, West Paterson，Ν.J.)、环氧丙稀酸酯RDX80095 (epoxy acrylate RDX80095，可购自 Rad-Cure Corporat1n, Fairfield, N.J.) >CN120E50 (可购自 Sartomer，Extonj Pa.)、或其混合物。
[0066]请参阅图4，其为本发明第四较佳实施例的隔热膜示意图。在本实施例中，隔热层与硬化层整合为同一结构层，故如图4所示，本实施例的隔热膜10包含基材11、黏胶层15、离型膜13、以及与硬化层整合的隔热层12’，其中，黏胶层15及离型膜13依序设置在基材11的底层，用以使隔热膜10具有方便使用者黏贴的功能，而与硬化层整合的隔热层12’则设置在基材11的顶层，用以提供隔热效果，同时增加隔热膜10的整体强度。
[0067]本发明的隔热材料除可应用于前述的单基材隔热膜外，亦可应用于双基材的隔热膜。请参阅图5，其为本发明第五较佳实施例的隔热膜示意图。在本实施例中，隔热膜10包含双层基材11，且双层基材11之间通过接合层16将双层基材11互相贴合。藉由双层基材11的设置，可更加强化整体隔热膜的结构强度。
[0068]举例来说，接合层16可由感压胶或贴合胶构成，其中，贴合胶可为单液型聚氨酯(PU)贴合胶、双液型聚氨酯(PU)贴合胶、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)贴合胶、或其混合物，但不以此为限。
[0069]在本实施例中，隔热层及黏胶层整合为同一结构层，故如图5所示，本实施例的隔热膜10包含双层基材11、设置于双层基材11之间的接合层16、设置于双层基材11底层的与黏胶层整合的隔热层12’与离型膜13、以及设置在基材11顶层的硬化层14。
[0070]请参阅图6，其为本发明第六较佳实施例的隔热膜示意图。在本实施例中，隔热层与硬化层整合为同一结构层，故如图6所示，本实施例的隔热膜10包含双层基材11、设置于双层基材11之间的接合层16、设置于双层基材11底层的黏胶层15与离型膜13、以及设置在基材11顶层的与硬化层整合的隔热层12’。
[0071]请参阅图7，其为本发明第七较佳实施例的隔热膜示意图。在本实施例中，隔热层与接合层整合为同一结构层，故如图7所示，本实施例的隔热膜10包含双层基材11、设置于双层基材11之间且与接合层整合的隔热层12’、设置于双层基材11底层的黏胶层15与离型膜13、以及设置在基材11顶层的硬化层14。藉由双基材的设置，使其能保护双基材间的隔热层，更能达到增加隔热膜使用寿命的功效。
[0072]以下将进一步说明本发明的隔热材料及隔热膜的制造方法。
[0073]图8为本发明复合钨氧碳化物(WO3 y-x (at%)C)的制造方法流程图。首先，将钨酸与过氧化氢均匀混合成熔胶(Sol)，再用金属触媒网将过氧化氢分解移除，得到溶液A(步骤S21)。在一实施例中，此步骤将适量的钨酸与过氧化氢在适当温度，例如30-50°C，给予均匀混合成熔胶，再用金属触媒网，例如白金网，将残留的过氧化氢给予催化及分解为氧气和水而移除。接着，将四丁基氢氧化胺([CH3(CH2)3]4Ν0Η)与乙醇混合成溶液B(步骤S22)，例如调制成20-30%四甲基氢氧化铵-乙醇溶液，其中四丁基氢氧化胺为一种阳离子表面活性剂。之后，将溶液A与溶液B以共沉积法生成沉淀物(步骤S23)。
[0074]接着，对沉淀物进行时效后，加热烘干得到掺杂碳的WO3前躯体(步骤S24)。在一实施例中，步骤S24对沉淀物进行10-18小时的时效反应后，再以50-80°C加热烘干得到掺杂碳的胃03前躯体。最后，在高温的真空或氢气还原气氛下进行烧结，制得复合钨氧碳化物粉体(步骤S25)。在一实施例中，步骤S25在400-800°C高温的真空或氢气还原气氛下烧结一段时间，例如1-3小时，以制得单斜晶体结构的复合钨氧碳化物粉体，其化学式为WO3 y_x(at%)C，其中C为掺杂碳，W为钨，O为氧，x、y均为正数，且符合以下条件:0 < x彡I及O < y < 0.6。该复合钨氧碳化物具有碳掺杂，碳会扩散进入WO3的晶格，且碳掺杂含量小于等于I原子百分比(atomic percentage, at% )，且较佳介于0.5-1原子百分比。
[0075]前述烧结制程是将粉体置入管状炉或方形炉(以下简称高温炉)中进行高温烧结，烧结条件以2?10°C /min的升温速率，同时通入氢气(H2)或在真空的环境下，将高温炉的烧结温度从室温升至温度400-800°C后，持续I?2小时的单次烧结热处理，待降温冷却后，即制得化学式为WO3 ~x(at% )C的复合钨氧碳化物烧结粉体。于热处理中通入氢气或真空的目的，是为了避免造成部份复合钨氧碳化物还原成氧化钨(WO3)，而减弱近红外线阻隔特性，且同时通氢气可以延长复合钨氧碳化物的耐候性，进而延长使用时效性。
[0076]进行单次烧结热处理步骤时，将高温炉的升温速率控制在每分钟2?10°C，且维持固定温度对复合钨氧碳化物进行预定时间的烧结热处理，对于复合钨氧碳化物具有达成干燥以及退火的目的。经过上述热处理的复合钨氧碳化物粉体，具有化学组成稳定性，且变异性缩小，不会生成不当元素比例的复合钨氧碳化物，更具有良好的近红外线区域吸收特性。
[0077]本发明的复合钨氧碳化物制法只要调整碳元素的添加量及在适当高温炉热处理条件下，所制得的复合钨氧碳化物材料的物性，将随着碳含量的变化而呈现不同的红外线阻隔率。
[0078]图9为本发明复合钨氧碳氯化物(CsaWO3 yClb-x(at% )C)的制造方法流程图。首先，将六氯化钨(WCl6)与乙醇混合成溶液A (步骤S31)。在一实施例中，步骤S31取六氯化钨在氩气的保护气氛下溶解于乙醇中而调制成0.01-0.05M的六氯化钨-乙醇溶液。接着，将氯化铯(CsCl)与乙醇混合成溶液B (步骤S32)，例如调制成0.02-0.08M的氯化铯-乙醇溶液。之后，将溶液A与溶液B混合成C溶液(步骤S33)。在一实施例中，溶液A与溶液B按重量百分比WA/WB约0.2%进行混合。
[0079]接着，对C溶液使用准分子激光给予脉冲照射，得到复合钨氧碳氯化物前躯体(步骤S34)。在一实施例中，此步骤使用248nm KrF准分子激光在固定频率(8_15Hz)与能量(6-15mJ)下对C溶液给予脉冲照射。最后，在高温的真空或氢气还原气氛下进行烧结，制得复合钨氧碳氯化物粉体(步骤S35)。在一实施例中，步骤S35在400-800°C高温的真空或氢气还原气氛下烧结一段时间，例如1-3小时，以制得单斜晶体结构的复合钨氧碳氯化物，其化学式为CsaWO3 yClb-x(at% ) C，其中C为掺杂碳，Cs为铯，W为钨，O为氧，Cl为氯，x、y、
a、b均为正数，且符合以下条件:0 < X彡I ;0 < y彡0.5 ;0 < a彡I及O < b彡0.5。该复合钨氧碳氯化物具有碳掺杂，碳会扩散进入复合钨氧氯化物的晶格，且碳掺杂含量小于等于I原子百分比(atomic percentage, at% )，且较佳介于0.5-1原子百分比。
[0080]前述烧结制程是将粉体置入管状炉或方形炉(以下简称高温炉)中进行高温烧结，烧结条件以2?10°C /min的升温速率，同时通入氢气(H2)或在真空的环境下，将高温炉的烧结温度从室温升至温度400-800°C后，持续I?2小时的单次烧结热处理，待降温冷却后，即制得化学式为CsaWO3 yClb-x(at% )C的复合钨氧碳氯化物烧结粉体。于热处理中通入氢气或真空的目的，是为了避免造成部份复合钨氧碳氯化物还原成氧化钨(WO3)，而减弱近红外线阻隔特性，且同时通氢气可以延长复合钨氧碳氯化物的耐候性，进而延长使用时效性。
[0081]进行单次烧结热处理步骤时，将高温炉的升温速率控制在每分钟2?10°C，且维持固定温度对复合钨氧碳氯化物进行预定时间的烧结热处理，对于复合钨氧碳氯化物具有达成干燥以及退火的目的。经过上述热处理的复合钨氧碳氯化物粉体，具有化学组成稳定性，且变异性缩小，不会生成不当元素比例的复合钨氧碳氯化物，更具有良好的近红外线区域吸收特性。
[0082]本发明的复合钨氧碳氯化物制法只要调整铯金属元素与碳含量的添加量，在适当高温炉热处理条件下，所制得的复合钨氧碳氯化物材料的物性，将随着共掺杂比率的变化而呈现不同的红外线阻隔率。
[0083]本发明的复合钨氧碳氯化物，含有氯元素及铯金属元素共掺杂制成，其透明隔热效果明显优于其它同族元素或其组合的复合金属钨氧卤化物，更适用于制成高透明的隔热膜。例如，本发明的复合钨氧碳氯化物，其隔热效果优于使用其他卤素族F、Br、I或At元素的复合钨氧碳齒化物。
[0084]图10为本发明隔热材料的穿透率光谱，其中横轴为波长(nm)，纵轴为穿透率(% )。由图10可见，本发明的复合钨氧碳化物及复合钨氧碳氯化物由于具备较佳红外线波段阻隔特性，对于波长为800?2500nm的红外线波段，更有特优吸收能力，且同时具备较佳可见光穿透率，亦即具备高透明及高隔热双重效果，故适用于做为阻隔红外线的高透明高隔热材料，用于进一步制作成透明隔热膜，可贴于建筑物及汽车的玻璃上达成隔热节能的效果。
[0085]图11为本发明隔热膜的制造方法流程图。首先，将前述制得的复合钨氧碳化物或复合钨氧碳氯化物粉体进行细粉化球磨(步骤S41)，再添加助剂，经搅拌及球磨加工后制成浆料(步骤S42)，接着，将浆料与感光性压克力树脂或感压胶混合成透明隔热胶(步骤S43)，再将透明隔热胶涂布在透明基材上，形成透明隔热薄膜(步骤S44)。
[0086]在一实施例中，于步骤S42制作浆料时，除添加助剂外，亦可添加接着剂。接着剂可为但不限于压克力树脂、聚乙烯醇、含有聚乙烯醇固化剂的酚醛树脂、或其混合物。而添加接着剂的目的，是在于增加复合钨氧碳化物或复合钨氧碳氯化物细粉的分散效果。
[0087]在一实施例中，助剂可为但不限于偶合剂、界面活性剂、分散剂、高分子聚合物改质剂、紫外线吸收剂、或其混合物，例如可使用德国毕克化学BYK-1ll分散剂、BYK-085分散剂、或偏磷酸钠(NaPO3)6等。而添加助剂的目的，是在于帮助复合钨氧碳化物或复合钨氧碳氯化物细粉能够达到均匀分散。
[0088]在一实施例中，用以涂布透明隔热胶的透明基材可为但不限于玻璃、聚对苯二甲酸乙二酯膜(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚乙稀(PE)、聚丙稀酸树酯(Acrylic Resin)、芳香族聚酯(Polyarylate ;PAr)、芳香族聚酯(Cyclo Olefin Polymer ;C0P)、聚甲基丙稀酸脂(PMMA)、聚丙稀(PP)、低密度聚乙稀(LDPE)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚砜(polysulfones)、聚醚砜(PES)、聚氨酯(PU)、聚亚酰胺(PD、聚偏氟乙烯(PVDF)、氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)、聚乙烯砜(PVS)和热固型薄膜如纤维互衍生物(cellulose derivatives)、聚亚酰胺(PI)或聚酰亚胺恶卩坐(polyimidebenzoxazoles)等高分子薄膜。
[0089]以下则进一步提供制造隔热膜的具体实施例。首先，将细粉化球磨后所得的复合钨氧碳化物或复合钨氧碳氯化物细粉加入溶剂(例如丁酮、甲苯、异丙醇)中，配制成复合钨氧碳化物或复合钨氧碳氯化物细粉占5_30wt %，较佳为27wt %的溶液，并加入5_15wt %，较佳为1wt %的高分子型分散剂，利用100 μ m氧化乾错珠球磨分散，得到粒径小于SOnm的分散浆料。接着将所述分散浆料与感光性压克力树脂混合，配制成分散浆料占5-60wt%，较佳为42wt%的透明隔热胶。将此透明隔热胶以湿式涂布的方式涂在透明基材，例如聚对苯二甲酸乙二酯膜(PET膜)上，于120°C干燥2分钟，给予UV曝光交链后即制得透明隔热薄膜。
[0090]前述实施例的隔热膜是以隔热层与硬化层整合为同一结构层为例做说明，故将分散浆料与感光性压克力树脂混合，且最后可再形成黏胶层及离型膜，完成可供使用者自行黏贴的隔热膜。当然，隔热层亦可与黏胶层整合为同一结构层(亦即将分散浆料与感压胶混合)，且亦可应用于双层基材的结构，在此则不再赘述。
[0091]在一实施例中，基材厚度约50 μπι，与硬化层整合为同一结构层的隔热层厚度约3 μ m，黏胶层厚度约8 μ m，离型膜厚度约23 μ m。当然，各结构层厚度可依需求调整而不受限。
[0092]根据以上步骤所制得的透明隔热薄膜，具有优异的红外线高阻隔性以及可见光高穿透性。而评估本发明的透明隔热薄膜的各项物性，是依据下列的测试方法。
[0093]可见光穿透率(VLT%)测试:采用穿透率光谱仪(HITACHI/U-4100)，依JIS R3106测试标准，测试透明隔热薄膜的可见光穿透率。可见光穿透率越高，代表透明隔热薄膜的透明性越佳。
[0094]红外线阻隔率(IR reject1n^ )测试:采用穿透率光谱仪(HITACHI/U-4100)，依JIS R3106测试标准，测试透明隔热薄膜的红外线阻隔率。测试结果为红外线阻隔率愈高，代表透明隔热薄膜的隔热效果越佳。
[0095]可见光穿透率及红外线阻隔率总指数(VLT%+IR reject1n% ):由上述两种测得数据相加的总合，数值愈高表示透明及隔热效果愈佳。
[0096]以下列举实施例更进一步具体说明本发明隔热膜制法及其物性测量。
[0097]实施例1:
[0098]将适量的钨酸与过氧化氢在30_50°C的适当温度给予均匀混合成熔胶，再用白金触媒网将残留的过氧化氢给予催化及分解为氧气和水而移除，得到溶液A。接着将四丁基氢氧化胺加入乙醇溶液混合调制成25%的四甲基氢氧化胺-乙醇溶液B。将溶液A与溶液B以共沉淀方法生成沉淀物，接着对沉淀物进行12小时时效后，以60°C加热烘干得到掺杂碳的评03前躯体。接着，在500°C氢气气氛下，以升温速率为每分钟2°C的条件烧结I小时，热处理完成之后，制得单斜的复合钨氧碳化物粉体，其中，碳的掺杂量为0.82原子百分比。
[0099]之后，将复合钨氧碳化物粉体研磨成细粉后，加入丁酮溶剂中配制成重量比27%的溶液，并加入重量比10%的高分子型分散剂，利用100 μ m氧化钇锆珠球磨得到含有粒径小于65nm的复合钨氧碳化物分散浆料。将此分散浆料与感光性压克力树脂配成重量比42%的透明隔热胶，将此透明隔热胶以湿式涂布的方式涂3 μπι在50 μπι的PET薄膜上，于120°C干燥2分钟，给予UV曝光交链后即制得透明隔热薄膜。
[0100]进一步对本实例制得的透明隔热薄膜测定波长300?2500nm的可见光穿透率(VLT% )及红外线阻隔率(IR reject1n^ )，测定结果显示VLT%= 70%，IR阻隔率％ =88%, 100hr QUV测试IR阻隔率％= 85%，故IR阻隔率衰退约3%。
[0101]实施例2:
[0102]将5.3g六氯化妈溶于500ml乙醇而调制成溶液A，并取0.5g的氯化铯与10ml乙醇混合而调制成溶液B，接着将溶液A与溶液B混合成溶液C。对溶液C使用248nm KrF准分子激光在固定频率8HZ与能量1mJ下，给予脉冲照射30分钟得到复合钨氧碳氯化物前躯体，接着将前躯体置于500°C氢气气氛下，以升温速率为每分钟2°C的条件烧结I小时，热处理完成之后，制得复合钨氧碳氯化物粉体，其中，碳的掺杂量为0.63原子百分比。
[0103]之后，将复合钨氧碳氯化物粉体研磨成细粉后，加入丁酮溶剂中配制成重量比27%的溶液，并加入重量比10%的高分子型分散剂，利用100 μ m氧化钇锆珠球磨得到含有粒径小于65nm的复合钨氧碳氯化物分散浆料。将此分散浆料与感光性压克力树脂配成重量比42%的透明隔热胶，将此透明隔热胶以湿式涂布的方式涂3 μπι在50 μπι的PET薄膜上，于120°C干燥2分钟，给予UV曝光交链后得到透明隔热薄膜。
[0104]进一步对本实例制得的透明隔热薄膜测定波长300?2500nm的可见光穿透率(VLT% )及红外线阻隔率(IR reject1n^ )，测定结果显示VLT%= 70%，IR阻隔率％ =89%, 100hr QUV测试IR阻隔率％= 87%，故IR阻隔率衰退约2%。
[0105]实施例3:
[0106]本实施例与实施例1大致相同，差别仅在于溶液B是将四丁基氢氧化胺加入乙醇溶液混合调制成30%的四甲基氢氧化胺-乙醇溶液。检测本实施例所制得的复合钨氧碳化物粉体，得知其碳的掺杂量为0.91原子百分比。进一步对本实例制得的透明隔热薄膜测定波长300?2500nm的可见光穿透率(VLT% )及红外线阻隔率(IR reject1n^ )，测定结果显示VLT%= 70%，IR阻隔率％= 83%，100hr QUV测试IR阻隔率％= 80%，故IR阻隔率衰退约3%。
[0107]实施例4:
[0108]本实施例与实施例1大致相同，差别仅在于溶液B是将四丁基氢氧化胺加入乙醇溶液混合调制成20%的四甲基氢氧化胺-乙醇溶液。检测本实施例所制得的复合钨氧碳化物粉体，得知其碳的掺杂量为0.72原子百分比。进一步对本实例制得的透明隔热薄膜测定波长300?2500nm的可见光穿透率(VLT% )及红外线阻隔率(IR reject1n^ )，测定结果显示VLT%= 70%，IR阻隔率％= 90%，100hr QUV测试IR阻隔率％= 88%，故IR阻隔率衰退约2 0Z0o
[0109]实施例5:
[0110]本实施例与实施例1大致相同，差别仅在于粉体烧结温度为600°C。检测本实施例所制得的复合钨氧碳化物粉体，得知其碳的掺杂量为0.82原子百分比。进一步对本实例制得的透明隔热薄膜测定波长300?2500nm的可见光穿透率(VLT% )及红外线阻隔率(IRreject1n % )，测定结果显示 VLT% = 70%，IR 阻隔率 ％= 90%，100hr QUV 测试 IR 阻隔率％= 88%，故IR阻隔率衰退约2% 0
[0111]实施例6:
[0112]本实施例与实施例1大致相同，差别仅在于粉体烧结温度为400°C。检测本实施例所制得的复合钨氧碳化物粉体，得知其碳的掺杂量为0.84原子百分比。进一步对本实例制得的透明隔热薄膜测定波长300?2500nm的可见光穿透率(VLT% )及红外线阻隔率(IRreject1n % )，测定结果显示 VLT% = 70%，IR 阻隔率 ％= 82%，100hr QUV 测试 IR 阻隔率％= 79%，故IR阻隔率衰退约3%。
[0113]实施例7:
[0114]本实施例与实施例2大致相同，差别仅在于溶液B是取0.4g的氯化铯与10ml乙醇混合调制而成。检测本实施例所制得的复合钨氧碳氯化物粉体，得知其碳的掺杂量为
0.65原子百分比。进一步对本实例制得的透明隔热薄膜测定波长300?2500nm的可见光穿透率(VLT%)及红外线阻隔率(IR代」6(^丨011%)，测定结果显示￥1^%=70%，11?阻隔率％= 83%，100hr QUV测试IR阻隔率％= 81 %，故IR阻隔率衰退约2%。
[0115]实施例8:
[0116]本实施例与实施例2大致相同，差别仅在于溶液B是取0.6g的氯化铯与10ml乙醇混合调制而成。检测本实施例所制得的复合钨氧碳氯化物粉体，得知其碳的掺杂量为
0.61原子百分比。进一步对本实例制得的透明隔热薄膜测定波长300?2500nm的可见光穿透率(VLT%)及红外线阻隔率(IR代」6(^丨011%)，测定结果显示￥1^%=70%，11?阻隔率％= 90%，100hr QUV测试IR阻隔率％= 87%，故IR阻隔率衰退约3%。
[0117]从上述实施例可知，以本发明的复合钨氧碳化物或复合钨氧碳氯化物作为隔热材料所制得的透明隔热薄膜，其在波长300?2500nm的可见光穿透率达70%，而红外线阻隔率达80-90%，亦即，可见光穿透率及红外线阻隔率总指数(VLT% +IR reject1n^ )介于150与160之间，此证实本发明的复合钨氧碳化物或复合钨氧碳氯化物适用于做为阻隔红外线的隔热材料，而且适用于制成透明隔热薄膜，对于波长1000?2500nm的红外线波段具有优异的阻隔特性，对于波长400?780nm可见光波段也显示具备较佳的可见光穿透率。
[0118]再者，实施例1至8的透明隔热薄膜经1000小时的QUV老化测试衰退小于5%，甚至仅有2%的衰退，证明本发明的透明隔热薄膜具有长期品质稳定性，大大提升了透明隔热薄膜的使用可靠度。
[0119]另一方面，从实施例1及实施例3与实施例4的测定结果可知，本发明的复合钨氧碳化物制法只要调整碳元素的添加量及在适当高温炉热处理条件下，所制得的复合钨氧碳化物材料的物性，将随着碳含量的变化而呈现不同的红外线阻隔率。其中，采用20%的四甲基氢氧化胺-乙醇溶液所制得隔热膜(亦即碳的掺杂量为0.72原子百分比)的红外线阻隔率为最高。
[0120]又，从实施例2及实施例7至8的测定结果可知，本发明的复合钨氧碳氯化物制法只要调整铯金属元素的添加量，在适当高温炉热处理条件下，所制得的复合钨氧碳氯化物材料的物性，将随着共掺杂比率的变化而呈现不同的红外线阻隔率，而适当浓度的铯含量可以制得较佳红外线阻隔率的透明隔热薄膜。
[0121]综上所述，本发明提供的复合钨氧碳化物或复合钨氧碳氯化物具备优异的红外线阻隔特性，也具备较佳可见光穿透率，故适用于制成高透明的隔热膜，所制成的隔热膜的可见光穿透率达70 %，且红外线阻隔率均超过80 %，可贴于建筑物及汽车的玻璃上达成隔热节能的效果。本发明的制法能依据市场上的不同用途及需求产制不同隔热及可见光穿透率的复合钨氧碳化物或复合钨氧碳氯化物隔热膜。本发明使用复合钨氧碳化物或复合钨氧碳氯化物制得的透明隔热膜具有下述特点:1.制法中只需单次烧结热处理，制程简单且可节省成本；2.所制得的隔热膜兼具优异红外线阻隔率及可见光穿透率；3.所制得的隔热膜具有长期品质稳定性，使用可靠度大大提升，故可供产业上利用。因此，本发明极具产业价值，爱依法提出申请。
[0122]本发明得由本领域普通技术人员任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附权利要求书所欲保护者。
【主权项】
1.一种隔热膜，其包含: 一基材；以及 一隔热层，形成于该基材上，并由一隔热材料所构成，其中该隔热材料包含一复合钨氧碳化物或一复合钨氧碳氯化物，该复合钨氧碳化物或该复合钨氧碳氯化物具有碳掺杂，且碳掺杂含量小于等于I原子百分比。2.根据权利要求1所述的隔热膜，其中该碳掺杂含量介于0.5-1原子百分比。3.根据权利要求1所述的隔热膜，其中该复合钨氧碳化物的化学式为WO3y-x(at%)C,其中C为掺杂碳，W为钨，O为氧，x、y均为正数，且符合以下条件:0 < X <1及O < y < 0.6。4.根据权利要求1所述的隔热膜，其中该复合钨氧碳氯化物的化学式为CsaWO3 yClb-x (at% )C，其中C为掺杂碳，Cs为铯，W为妈，O为氧，Cl为氯，x、y、a、b均为正数，且符合以下条件:0<x<l;0<y<0.5;0<a<l&0<b<0.5。5.根据权利要求1所述的隔热膜，其中该隔热膜还包含一黏胶层，其形成于该基材的底层，且由感压胶所构成。6.根据权利要求5所述的隔热膜，其中该隔热层与该黏胶层整合为同一结构层。7.根据权利要求1所述的隔热膜，其中该隔热膜还包含一离型膜，其形成于该基材的最底层。8.根据权利要求1所述的隔热膜，其中该隔热膜还包含一硬化层，其形成于该基材的最顶层，且由感光性压克力树脂所构成。9.根据权利要求8所述的隔热膜，其中该隔热层与该硬化层整合为同一结构层。10.根据权利要求1所述的隔热膜，其中该隔热膜包含双层基材，该隔热层形成于该双层基材之间，且该隔热层还包含感压胶或贴合胶。11.一种隔热材料，其为具有碳掺杂的复合钨氧碳化物，其中该复合钨氧碳化物的碳掺杂含量小于等于I原子百分比。12.根据权利要求11所述的隔热材料，其中该复合钨氧碳化物的化学式为WO3 y_x(at%)C，其中C为掺杂碳，W为钨，O为氧，x、y均为正数，且符合以下条件:0 < x彡I及 O < y 彡 0.6。13.一种隔热材料，其为具有碳掺杂的复合钨氧碳氯化物，其中该复合钨氧碳氯化物的碳掺杂含量小于等于I原子百分比。14.根据权利要求13所述的隔热材料，其中该复合钨氧碳氯化物的化学式为CsaWO3 yClb-x (at% )C，其中C为掺杂碳，Cs为铯，W为妈，O为氧，Cl为氯，x、y、a、b均为正数，且符合以下条件:0<x<l;0<y<0.5;0<a<l&0<b<0.5。
【文档编号】B32B27/06GK105984190SQ201510079042
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月13日
【发明人】林宽
【申请人】林宽