一种高透明高耐候PVC薄膜及其制备方法与流程

本技术属于pvc薄膜，尤其涉及一种高透明高耐候pvc薄膜及其制备方法。

背景技术：

1、pvc薄膜凭借优异的力学性能、加工成型性以及成本优势，被广泛应用于建筑采光、温室大棚、户外广告、遮阳制品、工业包装等诸多领域。在户外长期使用的场景中，行业对pvc薄膜同时提出了高透明与高耐候的双重性能要求：既需要具备85%以上的透光率、较低的雾度以保障光学使用效果，又需要具备优异的抗紫外老化能力，延长户外使用寿命。为平衡二者的性能矛盾，现有技术逐步发展出多层共挤结构的高透明高耐候pvc薄膜，通过将紫外线吸收剂集中设置在受光侧面层、芯层保持低紫外线吸收剂含量的分层设计，试图实现耐候性能与透明性能的解耦，是当前该类产品的主流技术路线。

2、但是，现有多层共挤结构的高透明高耐候pvc薄膜，在实际生产与应用中仍难以同时达到理想的高透明与长效耐候效果。究其原因，在高温共挤出加工过程中，面层内的小分子紫外线吸收剂会沿质量分数梯度自发发生跨层热扩散，一方面导致面层的紫外线吸收剂被稀释流失，pvc薄膜整体的抗紫外老化能力达不到设计预期，户外长期使用仍易出现黄变、脆化问题；另一方面会造成芯层被紫外线吸收剂污染，芯层的光学纯度下降，直接导致pvc薄膜整体透光率降低、雾度升高，最终使得分层解耦的设计优势被大幅削弱，无法充分发挥多层结构的性能潜力，难以满足高端户外场景对高透明与长效耐候兼具的使用需求。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种高透明高耐候pvc薄膜及其制备方法，可以改善多层共挤结构的pvc薄膜因紫外线吸收剂发生跨层非受控热扩散，导致分层功能解耦的设计优势被削弱、难以同时兼顾高透光低雾度与长效耐候性的问题。

2、为实现上述申请目的，本技术采用的技术方案如下：

3、第一方面，本技术提供一种高透明高耐候pvc薄膜，所述高透明高耐候pvc薄膜包括沿厚度方向依次层叠设置并通过共挤出一体成型的耐候面层、功能过渡层和高透芯层，所述耐候面层通过所述功能过渡层与所述高透芯层相连接；

4、所述耐候面层的厚度为12~18μm，所述耐候面层由pvc组合物制成，所述pvc组合物包括紫外线吸收剂，所述耐候面层中紫外线吸收剂的质量分数为1.5%~4%；

5、所述高透芯层的厚度为80~150μm，所述高透芯层由pvc组合物制成，所述高透芯层中紫外线吸收剂的质量分数不超过0.3%；

6、所述功能过渡层的厚度为8~12μm，所述功能过渡层中紫外线吸收剂的质量分数，自所述功能过渡层与所述耐候面层的界面至所述功能过渡层与所述高透芯层的界面呈单调递减。

7、本技术提供的高透明高耐候pvc薄膜，包括沿厚度方向依次层叠设置并通过共挤出一体成型的耐候面层、功能过渡层和高透芯层，耐候面层通过功能过渡层与高透芯层相连接，该结构特征通过共挤一体成型有利于提升层间结合强度，降低分层缺陷出现的可能性，功能过渡层作为中间缓冲结构能够为缓解紫外线吸收剂跨层扩散提供结构基础，同时能够实现各层功能的明确分区；耐候面层的厚度为12~18μm，该厚度范围有利于使面层容纳足量紫外线吸收剂以实现长效紫外防护，同时能够将高紫外线吸收剂含量带来的光学损耗控制在较低水平，降低面层过厚拉低pvc薄膜整体透光性的可能性；耐候面层由pvc组合物制成，pvc组合物包括紫外线吸收剂，以pvc组合物为面层基体有利于提升其与pvc薄膜整体的加工相容性与力学性能匹配性，添加紫外线吸收剂能够赋予面层核心的紫外光拦截防护功能；耐候面层中紫外线吸收剂的质量分数为1.5%~4%，能够有效吸收入射的紫外光，为pvc薄膜提供长效耐候防护，同时处于合理添加区间，能够降低紫外线吸收剂过饱和析出影响面层光学性能的可能性；高透芯层的厚度为80~150μm，该厚度的高透芯层作为pvc薄膜的主体结构，有利于提升pvc薄膜整体的力学性能与结构强度，同时凭借其大厚度占比有助于维持pvc薄膜整体高透光、低雾度的基础属性；高透芯层由pvc组合物制成，芯层采用pvc组合物基体与面层材质体系一致，有利于提升共挤成型时的层间结合力与加工稳定性，降低材质差异引发界面光学缺陷的可能性；高透芯层中紫外线吸收剂的质量分数不超过0.3%，芯层极低的紫外线吸收剂含量能够降低紫外线吸收剂对可见光的吸收与散射，有利于维持芯层的高光学纯度，能够为pvc薄膜整体的高透明性提供支撑；功能过渡层的厚度为8~12μm，该厚度的功能过渡层具备充足的缓冲空间，能够容纳加工过程中跨层扩散的紫外线吸收剂，降低紫外线吸收剂直接渗透污染高透芯层的可能性，同时不会因厚度过大增加额外的光学损耗；功能过渡层中紫外线吸收剂的质量分数，自功能过渡层与耐候面层的界面至功能过渡层与高透芯层的界面呈单调递减，该梯度质量分数分布拆分了耐候面层与高透芯层间的突变质量分数差，能够降低紫外线吸收剂跨层扩散的驱动力，同时形成渐变的折射率分布，减少层间界面的光散射，能够兼顾抑制扩散与维持高透明性的双重需求。

8、本技术提供的高透明高耐候pvc薄膜，通过在耐候面层与高透芯层之间设置紫外线吸收剂的质量分数单调递减的功能过渡层，可实现以下技术效果：

9、1. 有利于缓解紫外线吸收剂的非受控跨层扩散问题。根据fick第一扩散定律，扩散通量与质量分数梯度呈正相关。本技术通过功能过渡层将耐候面层与高透芯层之间的大质量分数差拆分为耐候面层与功能过渡层、功能过渡层与高透芯层两个小质量分数差，降低了层间界面处的质量分数梯度驱动力，从而减少紫外线吸收剂向高透芯层的迁移量，降低高透芯层光学性能被污染的可能性，同时保留耐候面层的耐候功能，有助于发挥分层功能解耦的设计优势。

10、2. 有利于兼顾高透光性与低雾度。功能过渡层的折射率随紫外线吸收剂的质量分数递减而呈渐变分布，削弱了层间界面处的折射率突变，根据菲涅尔反射原理，可降低界面处的可见光反射损失与散射损失，从而提升pvc薄膜整体透光率、降低雾度。

11、3. 有利于提升层间结合强度。共挤过程中界面处形成的紫外线吸收剂的质量分数梯度过渡区，可使层间分子链缠结更充分，降低明显分层界面带来的结合力不足问题，提升pvc薄膜的整体力学性能与层间剥离强度。

12、总体而言，该结构有助于发挥分层设计的性能潜力，能够同时实现高透光低雾度的光学性能与长效抗紫外老化的耐候性能，适配高端户外场景的使用需求。

13、第二方面，本技术提供一种如第一方面所述的高透明高耐候pvc薄膜的制备方法，包括：

14、分别配制得到耐候面层的pvc组合物、高透芯层的pvc组合物；将所述耐候面层的pvc组合物与所述高透芯层的pvc组合物按40:60~60:40的体积比混合均匀，得到功能过渡层的混合物料；

15、将所述耐候面层的pvc组合物、所述功能过渡层的混合物料、所述高透芯层的pvc组合物分别送入独立的挤出机中，调整各挤出机的挤出温度与螺杆转速，经熔融塑化后分别得到耐候面层熔体、功能过渡层熔体、高透芯层熔体；在熔融塑化状态下，所述耐候面层熔体与所述高透芯层熔体的表观粘度比为0.7~1.3；

16、将所述耐候面层熔体、所述功能过渡层熔体、所述高透芯层熔体送入共挤模头内汇合，控制所述共挤模头内的熔体温度，使紫外线吸收剂在层间界面处热扩散并形成梯度质量分数分布，得到三层复合熔体；

17、将所述三层复合熔体经所述共挤模头挤出成片状，流延至冷却辊表面冷却定型后收卷，得到所述高透明高耐候pvc薄膜。

18、本技术提供的高透明高耐候pvc薄膜的制备方法，分别配制得到耐候面层的pvc组合物、高透芯层的pvc组合物，将耐候面层的pvc组合物与高透芯层的pvc组合物按40:60~60:40的体积比混合均匀，得到功能过渡层的混合物料，可以预先配制出质量分数差异化的层间物料，通过预混得到中间质量分数的功能过渡层物料，从配方源头拆分了耐候面层与高透芯层间的质量分数差，降低了后续共挤过程中紫外线吸收剂的扩散驱动力；将耐候面层的pvc组合物、功能过渡层的混合物料、高透芯层的pvc组合物分别送入独立的挤出机中，调整各挤出机的挤出温度与螺杆转速，经熔融塑化后分别得到耐候面层熔体、功能过渡层熔体、高透芯层熔体，在熔融塑化状态下，耐候面层熔体与高透芯层熔体的表观粘度比为0.7~1.3，通过独立挤出塑化并调控熔体的表观粘度比，以使三层熔体流变性能匹配，减少共挤汇合时出现界面紊乱、层厚不均的问题，为后续稳定的界面扩散提供了均匀的熔体基础；将耐候面层熔体、功能过渡层熔体、高透芯层熔体送入共挤模头内汇合，控制共挤模头内的熔体温度，使紫外线吸收剂在层间界面处热扩散并形成梯度质量分数分布，得到三层复合熔体，通过共挤模头内的温度调控实现界面处的受控热扩散，使紫外线吸收剂在界面处形成平缓的质量分数过渡，减少传统共挤中紫外线吸收剂无控扩散导致芯层被污染、光学性能下降的问题；将三层复合熔体经共挤模头挤出成片状，流延至冷却辊表面冷却定型后收卷，得到高透明高耐候pvc薄膜，通过快速冷却定型及时冻结熔体中的分子分布状态，将界面处的梯度质量分数结构稳定保留在成品pvc薄膜中，以使最终产品的结构与性能符合设计预期。

19、该制备方法整体通过分层配方设计、熔体粘度匹配与共挤模头温度调控的协同作用，解决了现有多层共挤结构的pvc薄膜中紫外线吸收剂非受控跨层扩散、无法兼顾高透光性与长效耐候性的问题，实现了pvc薄膜耐候功能与光学性能的稳定平衡。

20、上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。