一种聚酯类辐射冷却降温膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种聚酯类辐射冷却降温膜及其制备方法和应用，该膜的制备包括：将聚酯类聚合物、溶剂、聚合物添加剂、钛酸酯偶联剂制成铸膜液；将铸膜液涂覆在支撑膜表面，对所得湿膜进行静置，再浸泡在非溶剂凝固浴中，由此制得聚酯类辐射冷却降温膜。本发明专利技术聚酯类辐射冷却降温膜具有抗拉强度高、界面结合强度高、柔性性能优异、隔热降温性能优异等优点，可随意弯折卷曲，能够适用于各自不同性质、形状的基体，有利于聚酯类辐射冷却降温膜的推广和应用，使用价值高，应用前景好。本发明专利技术制备方法具有工艺简单、操作方便、对设备要求低、溶剂及非溶剂可回收利用、生产成本低、成膜效率高等优点，适合规模化的工业生产，对节能环保具有重要意义。要意义。要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种聚酯类辐射冷却降温膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于隔热材料
，尤其涉及一种聚酯类辐射冷却降温膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]阳光暴晒下，为达到无能耗的隔热降温目的，可以在基体(建筑物、帐篷、停车棚、车或其他设备)表面覆盖辐射冷却降温膜或直接设置在基体上方。但是，目前市面上同类产品几乎都只能部分阻隔太阳光能量的进入，而无法实现内部热量的高效散出，比如铝箔。现有隔热膜产品常常用铝箔来反射太阳光，虽然铝箔能够反射红外热，但其无法辐射红外热，因此散热效果极差，并且还存在如下问题：铝箔会吸收紫外光，导致部分太阳光热量的进入到内部；铝箔与衬底的结合强度较差，且耐腐蚀、耐候性较差，上述缺陷的存在限制了现有隔热膜产品的使用寿命和隔热效果。往隔热膜中引入辐射型填料，虽然能够改善散热问题，但是该填料型隔热膜产品的性能容易受到填料分布均匀性的影响，而且引入的填料会增加膜的面密度。因此，上述问题的存在，使得现有隔热膜产品难以满足更高的应用要求，不利于其推广和应用。
[0003]辐射冷却技术是一种通过与寒冷外太空交换辐射能来冷却物体的方法，能显著降低制冷所需能耗，从而减少对环境的负面影响，现已成为一个新兴的研究热点。为达到降温效果，要求材料仅在8～13μm的大气窗口波段有强辐射能力以实现热量的充分导出，在0.3～2.5μm的太阳光波段有强反射能力以阻止太阳光热量的传入。为了使日间辐射致冷器件具备严格的光谱选择性，研究人员开发并报道了一系列基于超材料的辐射致冷材料和器件，并在户外降温性能测试中取得了一定的致冷效果，其中基于无序多孔结构的高分子膜因为具备规模化制备潜力而被深入研究，比如氟碳树脂PVDF、聚硅氧烷PDMS、聚乙烯PE基多孔膜。虽然这些多孔膜的光谱性能表现出一定的光谱选择性，基本满足辐射冷却要求，但力学性能尚有较大提升空间。聚酯薄膜是目前市面上应用最广的一种热塑性高分子塑料薄膜，因其综合性能优良而受到广大消费者的青睐，通常为无色透明、有光泽，机械性能优良，刚性、硬度及韧性高，耐穿刺，耐摩擦，耐高温和低温，耐化学药品性、耐油性、气密性和保香性良好，是常用的复合薄膜基材之一。例如，聚对苯二甲酸乙二酯(PET)是一种商业化的半结晶芳香族聚酯，具备非常优异的机械、化学和热性能，性价比较高，是热塑性聚酯中最重要的品种，而且基于PET多孔膜的应用市场也非常巨大，常用作光反射膜、分离膜、光转化农膜及各种功能膜的支撑体，但几乎没有将PET基多孔膜用于辐射冷却领域的报道。开发辐射冷却用高性能PET多孔膜不仅有助于解决现有材料的力学性能、低成本规模化制备等瓶颈问题，而且对拓展以PET为代表的聚酯薄膜的应用领域具有重要意义。
[0004]现有PET多孔膜常用的制备方法有熔融拉伸法、微孔发泡法、径迹刻蚀法和模板法。但用这些方法制备的PET多孔膜难以直接用于辐射冷却降温，因为孔形态单一，孔隙率偏低，难以实现多波段光反射特性的协同调控。在本申请专利技术人的前期研究中，利用非溶剂致相分离法在柔性支撑膜上制备了一层PET多孔膜，表现出良好的太阳光反射能力和大气
窗口内的红外辐射能力，但是因为PET分子刚性较大，制备成高孔隙的多孔结构后脆性更大，不耐弯折，且非常容易与底部支撑膜剥离；同时，高太阳光反射率依赖于多孔膜厚度，而增加厚度会促进球粒结构的增多，进一步破坏多孔膜的力学性能。与此同时，在本申请专利技术人的实际研究过程中还发现：对聚酯这一类结晶性聚合物而言，非溶剂/溶剂/聚酯三元体系在热力学上很容易发生由结晶引发的固
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液分相，从而得到球粒结构，在动力学上也容易伴随结晶和长大，促进球粒形成，而球粒结构的大量存在极易造成多孔膜的力学性能变差，显然，现有制备工艺中，由聚酯类聚合物制备的高孔隙率多孔膜仍然存在力学性能不能满足要求的缺陷。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种兼顾优异光谱选择性和力学性能的聚酯类辐射冷却降温膜及其制备方法和应用。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种聚酯类辐射冷却降温膜的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)将聚酯类聚合物、溶剂、聚合物添加剂、钛酸酯偶联剂混合，搅拌至完全溶解，得到铸膜液；所述聚合物添加剂与聚酯类聚合物的质量比≤20％；所述钛酸酯偶联剂与聚酯类聚合物的质量比≤4％；
[0009](2)将步骤(1)中得到的铸膜液涂覆在支撑膜表面，得到湿膜；
[0010](3)将步骤(2)中得到的湿膜进行静置，浸泡在非溶剂凝固浴中，清洗，干燥，得到聚酯类辐射冷却降温膜。
[0011]上述的制备方法，进一步改进的，步骤(1)中，所述聚合物添加剂与聚酯类聚合物的质量比为5％～20％；所述钛酸酯偶联剂与聚酯类聚合物的质量比为0.1％～2％。
[0012]上述的制备方法，进一步改进的，步骤(1)中，所述聚合物添加剂为聚乙二醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇中的至少一种；所述钛酸酯偶联剂为KR
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12、KR
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9S、TMC
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2、TMC
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311、TMC
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401中的至少一种。
[0013]上述的制备方法，进一步改进的，步骤(1)中，所述聚酯类聚合物与溶剂的质量比为3～25∶75～97；所述聚酯类聚合物为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚芳酯、聚醚砜树脂中的至少一种；所述溶剂为六氟异丙醇、三氟乙酸、二氯甲烷和苯酚中的至少一种；所述搅拌在40℃～80℃下进行。
[0014]上述的制备方法，进一步改进的，步骤(2)中，所述涂覆的方式为刮涂或喷涂；所述支撑膜为柔性支撑膜；所述支撑膜为PET膜、PI膜、PEN膜、PC膜、PES膜；所述湿膜的厚度≤1200μm。
[0015]上述的制备方法，进一步改进的，步骤(3)中，所述静置在空气气氛下进行；所述静置的时间≤15min；所述浸泡的时间为5h～96h；所述非溶剂凝固浴的温度≤50℃；所述非溶剂凝固浴为含有1个碳到8个碳的醇及它们与水的混合液、丙酸乙酯及其与水的混合液中的至少一种；所述含有1个碳到8个碳的醇与水的混合液中水的质量百分含量≤50％；所述丙酸乙酯与水的混合液中水的质量百分含量≤50％。
[0016]上述的制备方法，进一步改进的，步骤(2)中，所述湿膜的厚度为400μm～1200μm。
[0017]上述的制备方法，进一步改进的，步骤(3)中，所述静置的时间为1min～15min；所
述浸泡的时间为5h～96h；所述非溶剂凝固浴的温度为15℃～50℃。
[0018]作为一个总的技术构思，本专利技术还提供了一种聚酯类辐射冷却降温膜，由上述的制备方法制备得到。
[0019]上述的聚酯类辐射冷却降温膜，进一步改进的，所述聚酯类辐射冷却降温膜包括支撑膜和聚酯类光谱选择性多孔膜，所述聚酯类光谱选择性多孔膜负载在支撑膜上；所述聚酯类光谱选择性多孔膜的孔隙率为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚酯类辐射冷却降温膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将聚酯类聚合物、溶剂、聚合物添加剂、钛酸酯偶联剂混合，搅拌至完全溶解，得到铸膜液；所述聚合物添加剂与聚酯类聚合物的质量比≤20％；所述钛酸酯偶联剂与聚酯类聚合物的质量比≤4％；(2)将步骤(1)中得到的铸膜液涂覆在支撑膜表面，得到湿膜；(3)将步骤(2)中得到的湿膜进行静置，浸泡在非溶剂凝固浴中，清洗，干燥，得到聚酯类辐射冷却降温膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚合物添加剂与聚酯类聚合物的质量比为5％～20％；所述钛酸酯偶联剂与聚酯类聚合物的质量比为0.1％～2％。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚合物添加剂为聚乙二醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯醇中的至少一种；所述钛酸酯偶联剂为KR
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12、KR
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9S、TMC
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2、TMC
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311、TMC
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401中的至少一种。4.根据权利要求1～3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述聚酯类聚合物与溶剂的质量比为3～25∶75～97；所述聚酯类聚合物为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚芳酯、聚醚砜树脂中的至少一种；所述溶剂为六氟异丙醇、三氟乙酸、二氯甲烷和苯酚中的至少一种；所述搅拌在40℃～80℃下进行。5.根据权利要求1～3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述涂覆的方式为刮涂或喷涂；所述支撑膜为柔性支撑膜；所述支撑膜为PET膜、PI膜、PEN膜、PC膜、PES膜；所述湿膜的厚度≤1200μm；步骤(3)中，所述静置在空气气氛下进行；所述静置的时间≤15min；所述浸泡的时间为5h～96h；所述非溶剂凝固浴的温度≤50℃；所述非溶剂凝固浴为含有1个碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：王璟，白书欣，安一卓，孙骏宇，纪澄，郭涛涛，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：