一种辐射制冷材料及其制备方法技术

一种辐射制冷材料及其制备方法属于制冷材料领域，更具体而言，本发明专利技术涉及本一种用可逆加成

【技术实现步骤摘要】
一种辐射制冷材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种具有辐射制冷效果的聚酯树脂及其制备方法，更具体而言，本专利技术涉及本一种用可逆加成
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断裂链转移聚合(RAFT) 方法对N,N
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二甲基丙烯酰胺、丙烯酸或丙烯酸酯类和甲基丙烯酸或甲基丙烯酸酯类等单体共聚得到的交联共聚物，这种聚合物具有良好的辐射制冷性能，并且反射率和透射率等光学性质可以用简单的方法进行可逆调控。

技术介绍

[0002]辐射制冷是一种使温度较高的物体向外界辐射能量以降低温度的方法，在此过程种不需要消耗电能等其他能量，所以是一种环保有前景的制冷方法。具有辐射制冷特性的材料需要在大气透明窗口 (8
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13μm)具有较高的发射率。一般来说夜间辐射制冷的实现相对容易，不过在白天实现日间辐射制冷目前对许多材料来说还是一个挑战。这是由于大部分材料在太阳光的照射下都有不同程度的升温，从而会抵消掉辐射制冷的效果，所以材料除了需要在大气透明窗口有高的发射率，还需要在阳光照射范围(0.3
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2.5μm)处有高的反射率才行，所以对材料的设计和组分的考虑是十分重要的。
[0003]另外目前的辐射制冷材料通常只有固定的光学特性，如固定的反射率和透射率性质。在材料的使用过程中，有时候需要对材料的反射率和透射率等光学性质进行可逆的调控，所以需要设计一种具有可逆调控材料反射率和透射率的辐射制冷材料。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于制备一种新型的聚合物辐射制冷材料，材料具有很好的日间辐射制冷效果，同时可以通过溶剂置换的方法，从而简单、可逆的解决材料反射率和透射率调控的问题。这种辐射制冷材料可以作为降温盖板和建筑材料等方面使用。
[0005]所述的具有可调控光学性质的辐射制冷材料，是由N,N
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二甲基丙烯酰胺、丙烯酸或丙烯酸酯类和甲基丙烯酸或甲基丙烯酸酯类等单体共聚得到的交联共聚物，其结构式如下式所示：
[0006][0007]其中R1为CH3(CH2)
n
,n＝1～11；R2为OH,CH3,CH(CH3)2, CH2CH(CH3)2,CH2CH(C2H5)(CH2)3CH3或CH3(CH2)
x
,x＝1～17；R3为 H或CH3；R4为OH,CH3,CH(CH3)2,CH2CH(CH3)2, CH2CH(C2H5)(CH2)3CH3或CH3(CH2)
x
,x＝1～17；R5为H或CH3；。
[0008]聚合度范围n1＝50～500；n2＝10～500；n3＝10～500；n4＝5～50。
[0009]制备上述聚合物的方法如下：
[0010]首先合成聚N,N
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二甲基丙烯酰胺(PDMA)段聚合物，再合成聚合物网络。在聚合管中加入溶剂，N,N
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二甲基丙烯酰胺(DMA) 单体，RAFT试剂和引发剂，其中溶剂和DMA单体的摩尔比为1:1～8:1，单体和RAFT试剂的摩尔比为50:1～500:1，RAFT试剂和引发剂的摩尔比为10:1～1:1，在40～100℃下反应5～24h，将产物在甲醇中沉淀后可以得到带有RAFT基团的大分子线形聚合物 macro
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PDMA。然后取macro
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PDMA、丙烯酸或丙烯酸酯类单体、甲基丙烯酸或甲基丙烯酸酯类单体、交联剂、引发剂和溶剂置于烧瓶中，溶剂和macro
‑
PDMA的摩尔比为100:1～1000:1，丙烯酸或丙烯酸酯类单体和macro
‑
PDMA的摩尔比为100:1～1:10，丙烯酸或丙烯酸酯类单体和交联剂的摩尔比为1:5～100:1，丙烯酸或丙烯酸酯类单体和甲基丙烯酸或甲基丙烯酸酯类单体的摩尔比为100:1～1:100， macro
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PDMA和引发剂的摩尔比为1:1～100:1，在紫外光照射下或 40～80℃下反应1～12h，反应结束后将产物在乙醇或乙醇/水混合溶液中置换溶剂干燥后可得到样品。
[0011]所述制备方法中溶剂置换的乙醇/水的摩尔比为10:1～1:10，且后面没有特别指出的乙醇/水的比例均是指的是摩尔比。
[0012]所述制备方法中的溶剂包括N,N
‑
二甲基丙烯酰胺(DMF)，N
‑ꢀ
甲基吡咯烷酮(NMP)，四氢呋喃(THF)，二氧六环。
[0013]所述制备方法中的交联剂包括二甲基丙烯酸乙二醇酯，二乙二醇二丙烯酸酯，1,4
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丁二醇二甲基丙烯酸酯，二乙二醇二甲基丙烯酸酯，聚乙二醇二甲基丙烯酸酯，聚(丙二醇)二甲基丙烯酸酯。
[0014]所述制备方法中RAFT试剂结构通式为
[0015][0016]所述制备方法中的引发剂包括2,2
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二乙氧基苯乙酮(DEOP)，偶氮二异丁腈(AIBN)，偶氮二异庚腈(ABVN)。
[0017]本专利技术所述的N,N
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二甲基丙烯酰胺、丙烯酸或丙烯酸酯类和甲基丙烯酸酯类等单体共聚得到的共聚得到的交联共聚物，去除溶剂后可以作为辐射制冷材料使用，这种辐射制冷材料可以使接触表面温度降低，从而达到制冷的效果，并且辐射制冷材料的反射率和透射率可以通过溶剂置换的方式可逆的进行调节。
[0018]本专利技术中反射率和发射率性能通过紫外
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可见光
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红外光谱来评价，通过测量相应波长的反射率和发射率值，来评价辐射制冷材料的性质。用紫外
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可见光
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红外光谱的透射率来表征材料的透明度和透明度变化。
[0019]本专利技术测量在户外环境中的测试辐射制冷材料的实际效果，即将制备好的辐射制冷材料样品(尺寸15
×
15cm2，厚度2mm)放置与具有热反馈功能的绝热热台之中，然后测量放置辐射制冷样品和不放置辐射制冷样品的温度差值。
[0020]本专利技术所述的辐射制冷材料的优越性在于：(1)材料制作方法比较简单，并且可以通过调整组分和后处理方法对材料的透射率和反射率进行调节，从而辐射制冷效果进行调节，并且通过溶剂处理的方式对光学性质的调节是可逆的；(2)辐射制冷材料的效果较好，可以制备出在0.4
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0.7μm波段内平均反射率98％的高反射率样品，样品同时在8
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13μm范围内有平均发射率98％的高发射率值，并且最终可以实现在日间平均6.7℃的降温效果。
附图说明
[0021]图1是样品1,2,3,4在0.25
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2.5μm范围的紫外
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可见光
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近红外反射率光谱图；
[0022]图2是样品1,2,3,4在0.25
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2.5μm范围的紫外
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可见光
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近红外透射率光谱图；
[0023]图3是样品1,2,3,4在4
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种辐射制冷材料，其特征在于，结构式为：其中R1为CH3(CH2)
n
,n＝1～11；R2为OH,CH3,CH(CH3)2,CH2CH(CH3)2,CH2CH(C2H5)(CH2)3CH3或CH3(CH2)
x
,x＝1～17；R3为H或CH3；R4为OH,CH3,CH(CH3)2,CH2CH(CH3)2,CH2CH(C2H5)(CH2)3CH3或CH3(CH2)
x
,x＝1～17；R5为H或CH3；聚合度范围n1＝50～500；n2＝10～500；n3＝10～500；n4＝5～50。2.制备如权利要求1所述的一种辐射制冷材料的方法，其特征在于，首先合成聚N,N
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二甲基丙烯酰胺聚合物，再合成聚合物网络；在聚合管中加入溶剂，N,N
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二甲基丙烯酰胺DMA单体，RAFT试剂和引发剂，其中溶剂和DMA单体的摩尔比为1:1～8:1，DMA单体和RAFT试剂的摩尔比为50:1～500:1，RAFT试剂和引发剂的摩尔比为10:1～1:1，在40～100℃下反应5～24h，将产物在甲醇中沉淀后得到带有RAFT基团的大分子线形聚合物macro
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PDMA；然后取macro
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PDMA、丙烯酸/丙烯酸酯类单体、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸酯类单体、交联剂、引发剂和溶剂置于烧瓶中，溶剂和macro
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PDMA的摩尔比为100:1～1000:1，丙烯酸/丙烯酸酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明杰，孙中鹤，赵天艺，周杭生，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：