一种耐热、可降解的辐射制冷薄膜及其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种耐热、可降解的辐射制冷薄膜及其制备方法和用途，涉及辐射制冷技术领域，该薄膜包括依次设置的辐射制冷层、反射层和保护层，其中，所述辐射制冷层包括聚乳酸基体以及分散于所述聚乳酸基体中的制冷微粒和选择性成核剂，所述聚乳酸基体包括聚L‑乳酸与聚D‑乳酸的熔融混合物、光稳定剂和偶联剂，所述反射层为金属层。本发明专利技术利用聚乳酸中两种最为常见的对映立构体聚L‑乳酸与聚D‑乳酸的熔融共混得到立构复合晶体对聚乳酸辐射制冷薄膜进行改性，提高了其耐热性能，拓宽了应用范围。

A heat-resistant and degradable radiation refrigeration film and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种耐热、可降解的辐射制冷薄膜及其制备方法和用途
本专利技术涉及辐射制冷
，且特别涉及一种耐热、可降解的辐射制冷薄膜及其制备方法和用途。
技术介绍
进入21世纪，人类面临着越来越严峻的石化能源枯竭问题，过度的能源消耗也导致温室气体过量排放，从而引起全球变暖和各种极端气候变化。因此，人们一方面在努力开发新的绿色可再生能源如氢能、太阳能、风能、水伏能等，另一方面，也在积极寻找降低能源消耗的新路径。此时，辐射制冷，作为一种零能耗、安全高效清洁的被动冷却方式，在过去几年内受到了越来越多的关注，在节约能源方面极具应用前景。在众多的辐射制冷新材料中，我们特别关注一种具有日间辐射制冷功能的高分子复合薄膜，它是由美国科罗拉多大学的科研团队在2017年首次研制成功的，通过在高分子-制冷微球复合薄膜表面镀银或镀铝，实现全天候的辐射制冷。这种高分子薄膜材料具有较好的柔性，可适应不同曲率的表面，有广泛的应用场景，此外，它还具有成本低廉，工艺简单等优点。然而在现有的公开资料中，所涉及的高分子薄膜基材主要包括TPX、PET、PE、PMMA、PS等具有高透明度的通用树脂材料，但这些材料一般不可降解，废弃之后容易对自然环境造成比较大的污染。在“限塑令”越来越严格的今天，这种材料的使用将越来越受到限制。聚乳酸(PLA)，作为一种高度透明的易加工可降解树脂材料，可成为上述不可降解树脂材料的良好替代者。除了上述性能，聚乳酸还具有无毒、高强度、可生物相容、可再生等优良性能以及在绿色塑料中相对较低的生产成本，现已在生物医药、包装工业、农业、化妆品、汽车、电子等领域获得广泛应用。聚乳酸存在三种立体异构体，即聚L-乳酸(PLLA)，聚D-乳酸(PDLA)和消旋聚乳酸(PDLLA)，其中最为常见的为对映立构体PLLA和PDLA。尽管聚乳酸(以市场上最为常见的PLLA为例)是熔点约为170℃的半结晶聚合物，可是它的结晶速率非常低，在通常的加工条件下一般只能得到耐热性能非常差的无定形产品，其热变形温度不到60℃，这大大限制了它的应用范围，比如在车用领域，夏日阳光直射下外层车身温度可达70度以上，此时聚乳酸辐射制冷车衣并不适用。因此，有必要对聚乳酸辐射制冷薄膜进行改性，以拓展其应用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种耐热、可降解的辐射制冷薄膜，此薄膜具有耐热、可降解性能。本专利技术的另一目的在于提供一种耐热、可降解的辐射制冷薄膜的制备方法，工艺简单、利于推广。本专利技术的又一目的在于提供一种耐热、可降解的辐射制冷薄膜在辐射制冷领域中的应用。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本专利技术提供了一种耐热、可降解的辐射制冷薄膜，包括依次设置的辐射制冷层、反射层和保护层，其中，所述辐射制冷层包括聚乳酸基体以及分散于所述聚乳酸基体中的制冷微粒和选择性成核剂，所述聚乳酸基体包括聚L-乳酸与聚D-乳酸的熔融混合物、光稳定剂和偶联剂，所述反射层为金属层。进一步地，所述辐射制冷层厚度为35-80μm，按照重量份数计，所述辐射制冷层包括聚L-乳酸50-85份、聚D-乳酸15-50份、选择性成核剂0.1-1份、制冷微粒2-19份、光稳定剂0.1-1份和偶联剂0.02-0.19份。进一步地，所述聚L-乳酸和聚D-乳酸的质量比为1-5.67:1。进一步地，所述选择性成核剂为含水滑石的磷酸酯的铝配合物、多壁碳纳米管接枝的聚乳酸、苯基磷酸锌、对二甲苯双烷基脲或商用TMB-5成核剂中的至少一种。进一步地，所述反射层为镀银，其厚度为0.08-0.25μm。进一步地，所述保护层为氧化硅镀层，其厚度为0.04-0.18μm。进一步地，所述制冷微粒为二氧化硅、三氧化二铝、二氧化钛或碳化硅中的至少一种。进一步地，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550，KH560，KH570中的至少一种，含量为所述制冷微粒重量的0.5-1wt％；所述光稳定剂为UV326、UV329、UV1164、UV5050、SORB2020、UV-P中的至少一种。本专利技术还提供了一种如上所述的耐热、可降解的辐射制冷薄膜的制备方法，其包括：S1，预处理：干燥聚L-乳酸和聚D-乳酸，并通过偶联剂对制冷微粒进行表面处理得到预处理制冷微粒；S2，混料：将干燥后的聚L-乳酸和聚D-乳酸混合并加热至60-70℃，搅拌下依次加入选择性成核剂、光稳定剂和预处理制冷颗粒，并继续搅拌15-30min，测定水含量低于0.1wt％时，出料得混合物；S3，挤出造粒：将上述混合物加入双螺杆挤出机进行加工，其中，螺杆长径比为30-60:1，挤出机温度为200-210℃，螺杆转速为50-300rpm，经水冷、切粒和干燥得到母粒；S4，流延成膜：将所述母粒投入流延机中，通过T型模口流延至激冷辊上成膜得到流延膜，其中，流延温度为220-230℃，螺杆转速20-80rpm，激冷辊温度为20-60℃；S5，在所述流延膜上镀膜制得反射层和保护层。本专利技术还提供了一种如上所述的耐热、可降解的辐射制冷薄膜的用途，用于车衣、座椅罩、建筑物、线缆、基站、户外帐篷。本专利技术实施例提供的耐热、可降解的辐射制冷薄膜、制备方法及其用途的有益效果如下：(1)本专利技术提供的耐热、可降解的辐射制冷薄膜以聚乳酸为基体材料，易加工、可降解，且具有无毒、高强度等优良性能以及在绿色塑料中相对较低的生产成本。通过利用聚乳酸中两种最为常见的对映立构体聚L-乳酸与聚D-乳酸的熔融共混得到立构复合晶体，该立构复合晶体的熔点约为220℃，比聚L-乳酸与聚D-乳酸各自的纯手性晶体高出约50℃，提高了聚乳酸薄膜材料的耐热性能。(2)本专利技术通过在辐射制冷薄膜的辐射制冷层添加选择性成核剂，提高了立构复合晶体的结晶速率和含量，细化了晶粒，有利于进一步提升样品的耐热性能，同时增强了薄膜的透明性。其可实现太阳直射条件下大于97W/m2的制冷效果，耐受≥95℃的环境温度。同时赋予了聚乳酸材料更佳的机械性能，在废弃之后降解性能良好，节能环保、成本低，拓宽了其应用范围。(3)本专利技术提供的耐热、可降解的辐射制冷薄膜的制备方法原料来源丰富、工艺简单、有利于工业化推广。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例提供的耐热、可降解的辐射制冷薄膜的结构示意图。附图标记汇总如下：1-辐射制冷层；2-反射层；3-保护层。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。其中，聚L-乳酸源自美国NatureworksLLC公司，左旋光学纯度不低于96％，重均分子量为8-40万道尔顿。聚D-乳酸源自荷兰Pur本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐热、可降解的辐射制冷薄膜，其特征在于，包括依次设置的辐射制冷层、反射层和保护层，其中，所述辐射制冷层包括聚乳酸基体以及分散于所述聚乳酸基体中的制冷微粒和选择性成核剂，所述聚乳酸基体包括聚L-乳酸与聚D-乳酸的熔融混合物、光稳定剂和偶联剂，所述反射层为金属层。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐热、可降解的辐射制冷薄膜，其特征在于，包括依次设置的辐射制冷层、反射层和保护层，其中，所述辐射制冷层包括聚乳酸基体以及分散于所述聚乳酸基体中的制冷微粒和选择性成核剂，所述聚乳酸基体包括聚L-乳酸与聚D-乳酸的熔融混合物、光稳定剂和偶联剂，所述反射层为金属层。


2.根据权利要求1所述的耐热、可降解的辐射制冷薄膜，其特征在于，所述辐射制冷层厚度为35-80μm，按照重量份数计，所述辐射制冷层包括聚L-乳酸50-85份、聚D-乳酸15-50份、选择性成核剂0.1-1份、制冷微粒2-19份、光稳定剂0.1-1份和偶联剂0.02-0.19份。


3.根据权利要求1所述的耐热、可降解的辐射制冷薄膜，其特征在于，所述聚L-乳酸和聚D-乳酸的质量比为1-5.67:1。


4.根据权利要求1所述的耐热、可降解的辐射制冷薄膜，其特征在于，所述选择性成核剂为含水滑石的磷酸酯的铝配合物、多壁碳纳米管接枝的聚乳酸、苯基磷酸锌、对二甲苯双烷基脲或商用TMB-5成核剂中的至少一种。


5.根据权利要求1所述的耐热、可降解的辐射制冷薄膜，其特征在于，所述反射层为镀银，其厚度为0.08-0.25μm。


6.根据权利要求1所述的耐热、可降解的辐射制冷薄膜，其特征在于，所述保护层为氧化硅镀层，其厚度为0.04-0.18μm。


7.根据权利要求1所述的耐热、可降解的辐射制冷薄膜，其特征在于，所述制冷微粒为二氧化硅、三氧化二...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈剑洪，唐仕成，庄子哲，刘跃军，钟海长，郑伟，陈曦，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：福建;35