一种彩色辐射制冷柔性复合薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种彩色辐射制冷柔性复合薄膜及其制备方法，该复合薄膜包括高分子聚合物基底以及掺杂在高分子聚合物基底内的相变微胶囊和颜料；高分子聚合物基底为高聚物/正硅酸四乙酯复合纤维，其中高聚物为聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚酰亚胺或聚二甲基硅氧烷，单根纤维直径为0.1～1μm。其中制备方法包括：S1：制备相变微胶囊；S2：配置高聚物溶胶与正硅酸四乙酯溶液，并在其中掺入颜料和相变微胶囊得到纺丝液，然后通过静电纺丝得到彩色辐射制冷柔性复合薄膜。本发明专利技术同时实现颜色多样、辐射冷却、制备方法简单的彩色辐射制冷柔性复合薄膜，该薄膜柔性好、强度高、稳定性好、安全可靠、制冷效果优异，同时实现了大面积低成本的生产。

【技术实现步骤摘要】
一种彩色辐射制冷柔性复合薄膜及其制备方法
本专利技术属于相变温控与光学温控领域，尤其涉及一种彩色辐射制冷柔性复合薄膜及其制备方法。
技术介绍
随着社会发展，人民的生活水平不断提高，在炎热的夏天，对于空间制冷的需求也在不断增长。然而，传统的制冷方式(如空调，电风扇)需要消耗大量的能源。据国际能源署估计，目前制冷用电已占全球总用电量的10％，而在夏季制冷高峰期更是高达50％，且数值还在逐年增长，这对于整个国家的电力系统都造成了巨大的压力。由此可见，空调方面的节能降耗，以及研究开发制冷降温的新方法、新技术，是刻不容缓的任务，探索研究降低空调能耗的方法已成为新的研究方向。一种“零能耗、零污染”的制冷技术正在不断获得人们的关注：地表上物体的热能就是通过辐射换热，将自身热量以8～13μm地磁波的形式通过“大气窗口”排放到温度接近绝对零度的外部太空，达到自身冷却的目的。通常把这种完全以辐射方式将热量释放到宇宙空间的制冷方式成为辐射制冷。其中，科学家对大气光谱透过特性的分析可以知道，大气层对不同波长的电磁波有不同的透射率，“大气窗口”为透射率较高的波段，例如：0.3～2.5μm，3.2～4.8μm，8～13μm。同时如果赋予辐射体高太阳光反射性能，甚至可以实现在白天太阳光照下的制冷效果。辐射制冷作为一种无能耗的建筑空调手段，得到了蓬勃的发展，表现出了明显的实际意义，并被预言给能源领域带来重大的变革，使人类在环境保护和能源利用两方面得到和谐的发展。由于建筑冷却消耗大量能量，对建筑采用辐射冷却的方式降温可以有效缓解全球能源问题，而现有的辐射冷却材料为了实现在可见光区域的高反射，往往呈现为白色，难以和建筑外观相搭配，所以设计出具有彩色外观的辐射冷却材料并提供一种简易的可以大面积低成本生产辐射制冷器件的制备方法，对于建筑物冷却等领域都具有十分重大的意义。
技术实现思路
本专利技术提供了一种彩色辐射制冷柔性复合薄膜及其制备方法，能够同时实现颜色多样、辐射冷却、制备方法简单的彩色辐射制冷柔性复合薄膜，该薄膜柔性好、强度高、稳定性好、安全可靠、制冷效果优异，同时实现了大面积低成本的生产。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种彩色辐射制冷柔性复合薄膜，包括高分子聚合物基底以及掺杂在所述高分子聚合物基底内的相变微胶囊和颜料；所述高分子聚合物基底为高聚物/正硅酸四乙酯复合纤维，其中高聚物为聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚酰亚胺或聚二甲基硅氧烷，单根纤维直径为0.1～1μm。采用高聚物/正硅酸四乙酯复合纤维作为基底，高聚物/正硅酸四乙酯本身具有对红外光高辐射，而纤维结构中具有很多微孔结构，该微孔结构可对太阳光高反射，使该高聚物/正硅酸四乙酯复合纤维本身具有较好的辐射制冷能力，同时颜料掺入复合纤维中，可以让该复合纤维同时具有各种颜色，但是掺入会带来可吸收部分可见光，从而升温，削弱复合纤维辐射制冷的效果，因此本专利技术还向复合纤维中掺入相变微胶囊，将相变吸热弥补颜料带来的升温弊端，使最终的复合薄膜同时具有多种颜色和优异的辐射制冷效果，同时该复合纤维还具有很好的强度和柔性。优选地，所述相变微胶囊为二氧化硅包裹石蜡的核壳结构微球，其中石蜡为正十六烷、正十七烷、正十八烷、正十九烷、正二十烷或正二十一烷，所述相变微胶囊的直径优选为0.2～1μm，纳米级的相变微胶囊一定程度上不会破坏复合纤维的结构，从而该复合纤维保留优异的辐射制冷效果。优选地，所述相变微胶囊的掺入量为所述复合薄膜总质量的10％～20％，相变微胶囊的掺入量过多，会由于微小颗粒之间的团聚效应对复合纤维本身的纤维结构造成影响，从而不利于材料实现辐射冷却，而相变微胶囊的掺入量过少，则相应的所带来的相变吸热降温效果也会随之降低，因此相变微胶囊的掺入量为复合薄膜总质量的10％～20％。优选地，所述颜料选自：普鲁士蓝、钴蓝、甲基红、亚甲基红、耐晒黄、铬黄中的一种或几种。基于相同的专利技术构思，本专利技术还提供了一种彩色辐射制冷柔性复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：S1；制备相变微胶囊；S2：配置高聚物溶胶与正硅酸四乙酯溶液，并在其中掺入燃料和相变微胶囊得到纺丝液，然后通过静电纺丝得到所述彩色辐射制冷柔性复合薄膜。优选地，所述步骤S2中，掺入颜料和相变微胶囊的质量分数分别为1％和10％～20％，且在40～60℃水浴下磁力搅拌1～2h混合得到纺丝液。优选地，所述步骤S2中，所述静电纺丝正电压为16～25KV，负电压为﹣1.5～﹣1KV，纺丝液流速为2～4mL/h。具体地，所述步骤S1具体为：配置石蜡乳浊液与十六烷基三甲基溴化铵碱性溶液，搅拌后过滤干燥得到所述相变微胶囊。优选地，所述石蜡乳浊液为石蜡/正硅酸四乙酯乳浊液，其中石蜡与正硅酸四乙酯的质量比为1:1～3。优选地，所述十六烷基三甲基溴化铵碱性溶液为由十六烷基三甲基溴化铵、去离子水、无水乙醇、氨水按照1.2:100:80:3～1.2:100:80:5的质量比混合得到，其中氨水的浓度为9～12mol/L。优选地，所述步骤S1中的搅拌后过滤干燥为30～50℃下搅拌10～15h，过滤后在20～30℃下真空干燥。优选地，所述高聚物溶胶为质量分数为6％～18％的高聚物/N,N～二甲基甲酰胺溶胶。优选地，所述正硅酸四乙酯溶液为由正硅酸四乙酯、乙醇、盐酸按10:10:0.8～10:10:1.6的体积比混合得到，其中盐酸的浓度为0.01～0.1mol/L。优选地，所述高聚物溶胶与正硅酸四乙酯溶液混合体积比为8～2:1，且在40～60℃水浴下磁力搅拌1～2h。本专利技术由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：本专利技术的彩色辐射制冷柔性复合薄膜具有彩色外观，利用颜料的混合可以实现多种多样的色彩，该薄膜还具有优异的辐射制冷效果，薄膜在大气窗口波段(8～13μm)的平均发射率高达0.91以上，而且借助相变微胶囊的相变吸热，可在1000W/m2的太阳光照下实现10℃以上的相对降温效果；同时该复合薄膜还具有很好的强度与柔性。附图说明图1为本专利技术的彩色辐射制冷柔性复合薄膜的结构示意图；图2为本专利技术的彩色辐射制冷柔性复合薄膜的实物图；图3为本专利技术实施例1得到的蓝色辐射制冷聚偏氟乙烯基复合薄膜在可见光波段(25～2500nm)的反射率；图4为本专利技术实施例1得到的蓝色辐射制冷聚偏氟乙烯基复合薄膜在大气窗口波段的发射率；图5为本专利技术实施例1得到的蓝色辐射制冷聚偏氟乙烯基复合薄膜在正午(11:00～15:00)的实际降温效果图。附图标记说明：1-掺杂颜料的高聚物/正硅酸四乙酯复合纤维；2-相变微胶囊。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的一种彩色辐射制冷柔性复合薄膜作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。一种彩色辐射制冷柔性复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：S1；制备相变微胶囊，相变微胶囊为二氧化硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种彩色辐射制冷柔性复合薄膜，其特征在于，包括高分子聚合物基底以及掺杂在所述高分子聚合物基底内的相变微胶囊和颜料；/n所述高分子聚合物基底为高聚物/正硅酸四乙酯复合纤维，其中高聚物为聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚酰亚胺或聚二甲基硅氧烷，单根纤维直径为0.1～1μm。/n

【技术特征摘要】
1.一种彩色辐射制冷柔性复合薄膜，其特征在于，包括高分子聚合物基底以及掺杂在所述高分子聚合物基底内的相变微胶囊和颜料；
所述高分子聚合物基底为高聚物/正硅酸四乙酯复合纤维，其中高聚物为聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚酰亚胺或聚二甲基硅氧烷，单根纤维直径为0.1～1μm。


2.根据权利要求1所述的彩色辐射制冷柔性复合薄膜，其特征在于，所述相变微胶囊为二氧化硅包裹石蜡的核壳结构微球，其中石蜡为正十六烷、正十七烷、正十八烷、正十九烷、正二十烷或正二十一烷。


3.根据权利要求1或2所述的彩色辐射制冷柔性复合薄膜，其特征在于，所述相变微胶囊的直径为0.2～1μm。


4.根据权利要求1所述的彩色辐射制冷柔性复合薄膜，其特征在于，所述颜料选自：普鲁士蓝、钴蓝、甲基红、亚甲基红、耐晒黄、铬黄中的一种或几种。


5.根据权利要求1所述的彩色辐射制冷柔性复合薄膜，其特征在于，所述相变微胶囊的掺入量为所述复合薄膜总质量的10％～20％。


6.一种彩色辐射制冷柔性复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1；制备相变微胶囊；
S2：配置高聚物溶胶与正硅酸四乙酯溶液，并在其中掺入颜料和相变微胶囊得到纺丝液，然后通过静电纺丝得到所述彩色辐射制冷柔性复合薄膜。


7.根据权利要求6所述的彩色辐射制冷柔性复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，掺入颜料和相变微胶囊的质量分数分别为1％和10％～20％，且在40～60℃水浴下磁力搅拌1～2h混合。


8.根据权利要求6所述的彩色辐射制冷柔性复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述静电纺丝正电压为16～25K...

【专利技术属性】
技术研发人员：周涵，李振扬，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31