PET窗膜行业现状及发展前景

摘要：玻璃窗膜是由PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）基膜和丙烯酸压敏剂（PSA）组成的多层聚酯膜复合光学产品，通过在玻璃表面粘贴一层薄膜，可以提高玻璃的性能和强度，具有隔热、隔热、节能、防爆、防紫外线、隐私保护和安全等功能。近年来，PET窗膜广泛应用于汽车、建筑门窗等领域，我国大约有90%的小型汽车会选择PET窗膜。本文首先介绍了PET窗膜的发展过程，讨论了活性稀释剂和光引发剂的种类和用量对聚酯窗膜硬度、耐磨性和附着力的影响，最后讨论了PET窗膜的发展趋势。

关键词：PET；窗膜；耐磨加硬涂料

一、PET窗膜技术的发展历程

第一代PET窗膜的结构为PETi和PSA+染料，价格便宜，使用寿命短，易褪色。第二代PET窗膜结构为耐磨涂层、PET铝涂层、橡胶涂层、PET窗膜和PSA，价格相对较低，使用寿命为3-5年，可以用作汽车侧门和建筑隔热膜。第三代PET窗膜结构包括耐磨层、PET磁控溅射、胶粘涂层、PET窗膜、PSA等，具有使用寿命长、透光率高的特点，常用于汽车前挡板。第四代PET窗膜的结构包括耐磨层、PET窗膜、PSA纳米绝缘层、PET窗膜和PSA，具有高透光率和高红外阻隔率。

二、PET窗膜制备的影响因素

（一）活性稀释剂对PET窗膜性能的影响

活性稀释剂是一种含有可聚合官能团的有机小分子稀释剂，根据各可聚合官能团的含量，可分为单官能团活性稀释剂、双官能团活性稀释剂和多官能团活性稀释剂。活性稀释剂不仅可以调节低聚物的粘度，还可以调节体系的粘度，参与光固化反应，影响涂膜的性能。因此，选择合适的活性稀释剂是耐磨UV涂料设计的重要内容。

活性稀释剂用作薄膜的稀释剂和交联剂，活性稀释剂的交联密度适合单体交联和固化对涂层耐磨性的影响，可以提高涂层的附着力和耐磨性，但硬度低，固化速度慢。

TPGDA作为活性稀释剂时，膜层硬度降低，但耐磨性更好；TMPTA作为活性稀释剂时，双键密度越大，涂层硬度越高，但固化收缩越大，耐磨性越差。三官能团活性单体是一种反应活性高、交联密度高、固化速度快的稀释剂，它可以使树脂交联，产生更多的残余单体，增加涂层的收缩率，提高涂层的硬度，但会增加脆性，降低强度。当粘合剂和漆膜磨损时，它们会大量剥离，从而降低耐磨性。双官能团活性单体交联固化虽然可以提高粘接强度、耐磨性和硬度，但固化速度稍慢。而将与各种活性稀释剂结合，可以起到协同作用，提高涂层硬度，获得更高的固化速率，提高附着力和耐磨性。

（二）光引发剂对PET窗膜性能的影响

紫外光引发剂是紫外光固化体系的重要组成部分，能吸收紫外线能量，并通过活性中心引发聚合。使用光引发剂时应考虑以下因素：（1）选择合适的固化剂后漆膜颜色不会发生变化；（2）为了提高生产效率，窗膜的生产速度非常快，一般为25m/min，因此有必要提高光引发剂的引发效率；（3）单体应完全固化，无异味。

在此基础上，常使用高活性的a-羟基烷基二苯甲酮光引发剂应用于PET窗膜的工业生产，最简单的结构是2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮和1-羟基环苯基丙酮，这也是中国最常见的两种光引发剂。在丙烯酸体系中使用时，光解不产生取代苄基结构，不易引起薄膜发黄。

（三）ATO（纳米掺锑二氧化锡）含量对PET窗膜隔热性能的影响

太阳辐射能量主要集中在200～2500nm的波长范围内，太阳光谱能量主要分布在可见光和近红外区域（后者的50%），因此不同剂量的ATO（与固体粘合剂相比）对PET窗膜可见光和红外透过率的影响不同，具体如下：

（1）空白PET窗膜无光谱选择性，PET薄膜的可见光和红外透过率均在90%以上。添加ATO后，相应PET窗膜的透射率低于空白PET窗膜，并随ATO剂量的增加而降低，空白PET窗膜的可见光透射率大于70%，近红外透射率随ATO剂量的增加而显著降低。

（2）当w（ATO）大于6%时，近红外透射极限远大于可见光透射极限（1100nm时下降幅度较大，1800nm时下降幅度小于10%）；

（3）当w（ATO）≥9%时，1800nm的近红外透射主要是由于ATO的特殊结构。在制备ATO的过程中，Sb5+溶解在SnO2中并在高温下烧结形成氧空位和自由载流子图案。当外部红光照射到PET窗膜表面时，由于入射光源低于等离子体的固有振动频率，一部分热辐射能量被载体吸收，另一部分被等离子体反射。因此，PET窗膜对热辐射的阻隔作用是由于其吸收、反射、吸收和红外屏蔽，从而产生良好的隔热效果。

简而言之，w（AT0）≥  6%，PET窗膜具有明显的光谱选择性，可见光透过率大于70%，对近红外光的反射有显著影响（透过率约为20%），隔热效果好。考虑到价格，6%是最合适的。同时，随着ATO用量的增加，可见光和红外透过率降低。在w（ATO）≥ 6%的条件下，随着老化时间的增加，红外透过率逐渐增加，说明老化过程中原子聚集，具有一定的隔热效果，可以满足应用要求，因为当粒径大于可见光波长时，纳米粒子的光谱选择性显著降低。

三、PET窗膜的发展前景

（一）无机材料在PET窗膜领域的应用

纳米无机材料可以显著提高有机材料的光学、电学和磁学性能，广泛应用于日常生活中，尤其是无机纳米粒子的填充量，大大提高了有机高分子材料的热稳定性和机械强度。无机材料在PET窗膜中的应用能保持高分子材料的透明性、加工性和柔韧性，广泛应用于建筑、汽车、电子、家具等领域。

将CWO、ATO和ITO等无机纳米颗粒与有机树脂结合，制备具有红外阻隔功能的高红外透明无机纳米复合膜，提供了一种具有紫外和红外阻隔功能的纳米有机复合膜，同时保持足够的可见光透射率。

为了将有机-无机复合膜应用于窗膜领域，为了不影响人们的视觉效果，首先必须获得良好的可见光清晰度。相对透明的薄膜可以直接从可与PET载体溶解的有机颜料中获得。然而，这些有机染料在紫外线照射下容易褪色和变黄。因此，迫切需要开发稳定性好、着色力强的有机纳米材料。

为了将无机材料应用于PET窗膜，单分散粒子的形态对其影响不大，其核心是确保纳米粒子在无机载体中的分散稳定性，对太阳阻隔膜具有良好的实用效果。

（二）基于氮化钛纳米颗粒的PET柔性膜

在应用于窗膜领域的有机-无机复合薄膜中，重要的是首先获得良好的可见光清晰度，因为它不影响人类的视觉观察效果。直接使用PET载体可获得相对清晰的膜，可直接使用PET载体相互溶解的有机颜料。因此，人们迫切需要开发稳定性好、着色性强的无机纳米材料。

对于无机材料在窗膜领域的应用，粒子的形态和单分散性的影响不大，核心是保证纳米粒子在有机载体中的分散粒径和分散稳定性，换句话说，确保纳米颗粒在有机载体中的分散尺度小于可见光带的十分之一。可见光的散射可以忽略，尺度不均匀性可以阻挡更多的太阳波段。对太阳阻挡膜有较好的实用效果。

在许多无机材料中，氮化钛（TIN）是一种典型的氮化物，其晶体结构与NaCl一样属于平面中心立方晶格。一般来说，粒径较大的氮化钛粉末通常呈现黄棕色和黑棕色，但超细氯化钛粉末通常呈现黑色，氮化钛薄膜呈现金黄色。简而言之，氮化钛具有高硬度、高熔点、良好的化学稳定性、低的化学导电性，而氮化钛具有高导电性，其高导电性主要具有不含Ti3+的三维轨道电子。此外，产生了更高的电子浓度（几乎与金属相同）。这种高电子浓度已被发现，氮化钛纳米颗粒具有更强的局部表面等离子体共振吸收，共振吸收峰位于可见光波段，这为基于氮化钛纳米粉末的可见光着色提供了理论指导，并且氮化钛纳米颗粒即使在分散状态下也显示出常见的蓝色。

研究发现，氮化钛纳米颗粒在可见光区域具有较强的吸收，氮化钛纳米颗粒具有等离子体共振吸收效应，共振吸收峰位于可见光区域，纳米氮化钛粉末对可见光波段的吸收显著提高。此外，使用少量粉末可以获得具有高可见光屏蔽力的薄膜，并且高速覆盖膜的厚度减小。同时，氮化钛基薄膜也具有很高的稳定性和耐候性。

基于氮化钛纳米粉体的有机薄膜具有在可见光下等离子体共振吸收引起的深着色机理，该复合材料非常稳定，并且具有耐老化的优点，因此在老化1000小时后光谱曲线几乎没有变化。氮化钛纳米粉末可用于制备深色有机复合薄膜。

采用熔融共聚法制备了一种基于氮化钛纳米颗粒的PET薄膜，其拉伸厚度约为40μm，雾度计约为0，并且氯化钛纳米颗粒在PET薄膜中具有很好的分散性，共视光的散射可以忽略不计。薄膜几乎没有雾影，具有良好的应用价值。

结束语

本文针对PET窗膜的发展及研究现状，研究PET窗膜材料的影响因素及发展前景，通过对研究进展的总结，探索了涂层改性和共聚改性的方法，使PET窗膜材料在紫外线屏蔽效果出色的同时保持良好的透光性，促进PET窗膜的发展。

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