一种非颜料法多孔全反射隔热降温聚合物薄膜及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种非颜料法多孔全反射隔热降温聚合物薄膜的制备方法，该方法借助具有不相容体系的多组分多相聚合物共混物，采用溶剂萃取技术构筑特殊结构，实现制备的聚合物材料和薄膜具有完全反射或近似全反射的太阳光谱的作用。该方法步骤为：①在高速混合机中加入热塑性弹性体、助剂于低转速混合，继续加入环烷烃油后启动高速混合至温度达到70±5℃，转至低转速加入聚烯烃树脂再混合；②控制双螺杆温度180～210℃，混合均匀的物料经过双螺杆挤出机后各组分分散均匀，熔体从机头挤出进入另一台单螺杆挤出机得到母料；③将母料根据需要成型，将成型聚合物材料在溶剂中萃取去除热塑性弹性体和环烷烃油后得到非颜料法多孔全反射隔热降温聚合物材料。

【技术实现步骤摘要】
一种非颜料法多孔全反射隔热降温聚合物薄膜及制备方法
本专利技术涉及一种聚合物材料及其制备方法，更具体地说涉及一种非颜料法多孔全反射隔热降温聚合物薄膜及制备方法。
技术介绍
太阳辐射通过大气后，其强度和光谱能量分布都发生变化。太阳电磁辐射中99.9％的能量集中在红外区、可见光区和紫外区。到达地面的太阳辐射主要分布在紫外区(290～400nm)、可见光区(400～700nm)和近红外区(700～2500nm)，其中红外区占太阳辐射总能量中最多，约52％；其次是可见光区，占太阳辐射总能量的约43％；紫外区占太阳辐射总能量的比例最小，约5％。太阳能作为绿色能源，除了其有益性以外，有时也会带给人类生活不便的另一面。例如，在夏季天气较为晴朗的情况下，强烈的太阳辐射直接导致夏季炎热的天气，这给室外和室内人们的工作、学习和生活均造成影响。为此，在炎热的夏季人们需要使用空调、风扇等降温设备。大量使用降温设备会消耗大量能源，给人类的可持续发展带来威胁和挑战，汽车、建筑等行业迫切需要新型隔热材料。为了应对这种现况，研究人员不断探索新型功能材料，如太阳光谱选择性透过材料、太阳光谱选择性吸收材料、太阳光谱全反射材料等。针对太阳能在炎热夏季给人类带来弊端，研究建筑等行业应用的主要是设计太阳光谱全反射材料，所谓的太阳光谱全反射材料的制备原理，就是要求材料能够最大限度地反射在地面上观测到的波长为295～2500nm太阳能，从而起到降温效果的目的。例如在建筑物的外墙和顶部铺设这种太阳光谱全反射材料，在炎热的夏季可以通过有效反射太阳光谱达到建筑物室内降温的目的。聚合物材料，尤其是通用聚烯烃材料，具有强度较高、加工性能好、耐溶剂、耐热性较好、价格低等一系列优点，是制备太阳光谱全反射材料综合性能较好的优选材料之一。国际期刊文献SolarEnergyMaterialsandSolarCells,2013,117:577-584，InternationalJournalofPolymerAnalysisandCharacterization,2013，18:257-268报道了采用紫外-可见-近红外分光光度计，测试了聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-辛烯共聚聚烯烃弹性体(POE)、乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)等多种聚烯烃树脂在200～400nm紫外区、400～700nm可见光区、700～2500nm近红外区和200～2500nm的总太阳能反射率分别为5～34％、4～31％、2～23％和3～25％。针对聚合物基体树脂反射率较低，尤其是产生热效应显著的近红外区域的反射率低的情况，目前研究较多的是聚合物/功能无机填料复合降温材料，其原理就是利用功能无机粒子折射率高具有非常强的反射太阳光谱作用实现聚合物-无机功能填料复合材料降温作用，通常使用较多的无机功能填料有二氧化钛、氧化锌、三氧化二锑、钛酸钡、钛酸锶等。国际期刊文献ConstructionandBuildingMaterials,2019,223:928-938报道了采用HDPE和POE并用，通过复配二氧化钛制备了紫外区、可见光区、近红外区和总太阳能反射率分别为18～19％、87～93％、54～57％和66～70％功能复合材料，炎热的夏季户外实测具有很好的降温效果，可用于建筑等行业。CeramicsInternational,2019,45:16078-16087报道了采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复配钛酸锶制备了紫外区、可见光区、近红外区和总太阳能反射率分别为23～26％、69～82％、41～68％和53～72％功能复合材料，研究结果表明，利用钛酸锶制备的复合材料降温效果显著，结合PMMA的耐候性可用于制备户外长期使用的遮阳材料。尽管研究人员一直在持续努力，但是聚合物/无机粒子功能复合材料的太阳光谱总反射率依然低于75％，距离所谓的太阳光谱全反射材料还有较大的提升空间。此外现有技术中，公开号为CN106674870A专利技术专利公开了一种功能型改性ABS异型材基站天线外罩，通过加入金红石型二氧化钛、三氧化二锑、钛酸钡中的一种或其组合反射太阳能，避免基站天线外罩在使用过程中因太阳能辐射所引起的温度升高效应，保证天线使用过程中的温度相对稳定；金红石型二氧化钛、三氧化二锑、钛酸钡加入实现太阳能总反射率高达70％以上，实际降温效果明显。公开号为CN108752831A、CN108559167A专利技术专利分别公开了十溴二苯乙烷与三氧化二锑组成的阻燃-协效剂，同时加入二氧化钛，在保证阻燃性的条件下，可以进一步提高苯乙烯类树脂和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的太阳光谱反射率和降温性能，这里的有机化合物十溴二苯乙烷也具有反射太阳光谱的作用，设计的聚合物基复合材料的太阳能总反射率更是高达77.4％，具有很好的降温效果。但是现有公开技术制备的聚合物基复合材料的太阳能总反射率低于80％，仍然需要进一步改进，更加需要新的颠覆性技术。综上所述，目前在制备太阳光谱全反射聚合物基复合材料中，无机功能填料主要有氧化锌、二氧化钛、三氧化二锑、钛酸钡、钛酸锶等，有机功能有机化合物主要有十溴二苯乙烷等，实现了功能复合材料的太阳光谱高效反射，从而可以实现复合材料具有较好的降温效果。但是目前这种功能复合材料并没有实现理论上的完全反射太阳光谱的复合材料，报道的太阳光谱总反射率低于80％，只有制备完全反射或近似全反射的太阳光谱复合材料才会有非常好的降温效果。因此为了解决了现有技术中存在问题与不足，需要研发一种具有完全反射或近似全反射的太阳光谱复合材料和相应的制备方法以满足工程材料日益发展的需要。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术中存在的问题与不足，提供一种非颜料法多孔全反射隔热降温聚合物材料、聚合物薄膜，该聚合物材料和制备的薄膜具有完全反射或近似全反射的太阳光谱达到降温效果，是一种非颜料法多孔全反射聚合物隔热降温薄膜。该方法不使用任何无机填料，借助具有不相容体系的多组分多相聚合物共混物，采用溶剂萃取技术构筑特殊结构多孔聚合物材料，实现制备的聚合物材料和薄膜具有完全反射或近似全反射的太阳光谱的作用，达到非常好的降温效果。同时本专利技术还提供该非颜料法多孔全反射隔热降温聚合物材料及聚合物薄膜的制备方法，工艺简单，易于工业生产，操作方便。同时萃取液中的溶剂经蒸馏以后可以进一步作为萃取剂循环使用，剩下的萃取物混合物去除溶剂干燥后经粉碎也可以重复使用，生产过程环保，无固体废弃物排出。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术的非颜料法多孔全反射隔热降温聚合物材料的制备方法，其包括以下步骤：①在高速混合机中加入热塑性弹性体、助剂于低转速即500rpm以下搅拌混合，继续加入环烷烃油后启动高速搅拌即1000rpm以上混合至温度达到70±5℃，转至低转速即500rpm以下加入聚烯烃树脂再混合后排料至双螺杆挤出机料斗；②控制双螺杆温度180～210℃，混合均匀的物料经过双螺杆挤出机的强剪切作用使配方中各组分分散均匀，熔体从挤出机机头挤出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非颜料法多孔全反射隔热降温聚合物材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：/n①在高速混合机中加入热塑性弹性体、助剂于低转速即500rpm以下搅拌混合，继续加入环烷烃油后启动高速搅拌即1000rpm以上混合至温度达到70±5℃，转至低转速即500rpm以下加入聚烯烃树脂再混合后排料至双螺杆挤出机料斗；/n②控制双螺杆温度180～210℃，混合均匀的物料经过双螺杆挤出机的强剪切作用使配方中各组分分散均匀，熔体从挤出机机头挤出进入另一台单螺杆挤出机得到母料；/n③将母料根据需要成型后得到聚合物材料，将聚合物材料在溶剂中萃取去除热塑性弹性体和环烷烃油后得到非颜料法多孔全反射隔热降温聚合物材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种非颜料法多孔全反射隔热降温聚合物材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
①在高速混合机中加入热塑性弹性体、助剂于低转速即500rpm以下搅拌混合，继续加入环烷烃油后启动高速搅拌即1000rpm以上混合至温度达到70±5℃，转至低转速即500rpm以下加入聚烯烃树脂再混合后排料至双螺杆挤出机料斗；
②控制双螺杆温度180～210℃，混合均匀的物料经过双螺杆挤出机的强剪切作用使配方中各组分分散均匀，熔体从挤出机机头挤出进入另一台单螺杆挤出机得到母料；
③将母料根据需要成型后得到聚合物材料，将聚合物材料在溶剂中萃取去除热塑性弹性体和环烷烃油后得到非颜料法多孔全反射隔热降温聚合物材料。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的步骤③具体方法如下：控制单螺杆挤出机的挤出温度为165～180℃，通过V型模头和压延装置，再经过冷却定型、牵引、收卷得到厚度均匀的薄膜材料；将薄膜材料在溶剂中萃取去除热塑性弹性体和环烷烃油后得到非颜料法多孔全反射隔热降温聚合物薄膜。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的热塑性弹性体为氢化苯乙烯-异戊二烯热塑性弹性体、丁苯热塑性弹性体或氢化苯乙烯-异戊二烯热塑性弹性体与丁苯热塑性弹性体的组合；所述的聚烯烃树脂为聚丙烯树脂；所述的助剂包括有抗氧剂；所述的溶剂为甲苯，萃取时的温度为70-80℃，萃取时间为不少于48h。


4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述的聚丙烯树脂是均聚聚丙烯、嵌段共聚聚丙烯中的一种或其组合，聚丙烯树脂在载荷2160g、测试温度230℃条件下熔体质量流动速率为4-8g/10min。


5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述的氢化苯乙烯-异戊二烯热塑性弹性体是苯乙烯–异戊二烯–苯乙烯三嵌段共聚物再通过加氢使异戊二烯链段中的双键饱...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军，杨张滨，孙颢瑄，戚燕俐，杨念新，杨气鹏，高玉巧，宋金萍，杨正花，
申请(专利权)人：南京工业大学，江苏新鹏塑化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32