超疏水PVDF-HFP/氧化硅气凝胶复合膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种超疏水PVDF

Superhydrophobic pvdf-hfp/ silica aerogel composite membrane and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
超疏水PVDF
‑
HFP/氧化硅气凝胶复合膜及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种气凝胶复合膜的制备方法，特别涉及一种超疏水PVDF
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HFP/氧化硅(SiO2)气凝胶复合膜及其制备方法，以及在辐射制冷领域的应用，属于复合材料


技术介绍

[0002]目前，传统的建筑供暖、通风和空调系统的能耗占全球总能耗的17％。由于电力主要来自化石燃料，使用传统的冷却技术会使地球变暖加剧。此外，冷却系统中使用的制冷剂产生的温室气体加剧了全球变暖。这种更严重的全球变暖将增加对冷却的需求，形成恶性循环。因此降低这部分能耗，可以有效缓解能源危机。
[0003]被动式降温技术可以有效减少主动制冷能耗，有关产品也层出不穷，如专利CN 110133778 A所述的反光膜、专利CN 105733384 A所述的热反射涂料、专利CN 110983474 A所述的遮阳布等。但是这类产品只能部分阻止太阳光能量的进入，且无法实现内部热量的有效散出，因此降温效果有限。近几年来，被动式辐射致冷技术因其出色的降温效果成为了研究热点。为了实现低于环境温度的绝对致冷，该技术要求材料在大气热红外窗口(8
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13μm)具备高辐射率，促使热量尽可能多地穿过大气层抛向外太空；同时在其他波段则要保持高反射率，以阻止太阳热辐照(0.3
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2.5μm)和周围环境热辐射(中波红外波段，2.5
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8μm)等能量的额外输入。具有上述严格的光谱选择性特征的材料理论上可以实现58℃的降温。虽然目前已经报道了较多具有规模化制备潜力的辐射致冷材料，而且它们能够实现太阳光波段的强反射和大气窗口内的高辐射率，但是选择性辐射特征不够明显，对中波红外仍存在较强吸收，因此损害了材料的致冷效能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种超疏水PVDF
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HFP/氧化硅气凝胶复合膜及其制备方法，以克服现有技术中的不足。
[0005]本专利技术的另一目的还在于提供所述超疏水PVDF
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HFP/氧化硅气凝胶复合膜在辐射制冷领域中的应用。
[0006]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
[0007]本专利技术实施例提供了一种超疏水PVDF
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HFP/氧化硅气凝胶复合膜的制备方法，其包括：
[0008]提供PVDF
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HFP聚合物，将所述PVDF
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HFP聚合物溶于丙酮或丙酮/水复合溶剂中，形成均匀的聚合物溶液；
[0009]向所述聚合物溶液中加入氧化硅气凝胶，形成PVDF
‑
HFP/氧化硅气凝胶混合溶液；
[0010]对所述PVDF
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HFP/氧化硅气凝胶混合溶液进行成膜处理，形成膜结构；
[0011]对所述膜结构进行干燥处理，获得超疏水PVDF
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HFP/氧化硅气凝胶复合膜。
[0012]本专利技术实施例还提供了由前述制备方法制得的超疏水PVDF
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HFP/氧化硅气凝胶复
合膜。
[0013]本专利技术实施例还提供了所述超疏水PVDF
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HFP/氧化硅气凝胶复合膜在辐射致冷领域中的应用。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0015]1)本专利技术提供的超疏水PVDF
‑
HFP/SiO2气凝胶复合膜的制备方法，提出以气凝胶作为功能基元改性传统聚合物光学性能，从而实现其辐射致冷性能，从气凝胶应用角度以及辐射致冷领域看，都是一种新的设计思路，有望在现有基础上获得重要突破；
[0016]2)本专利技术提供的超疏水PVDF
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HFP/SiO2气凝胶复合膜的制备方法，通过提升太阳光反射率以及红外发射率，不仅与传统的复合体系相比具有提高其隔热性能、疏水性等，而且有望引入优异的辐射致冷性能，实现材料功能上的突破。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，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的附图。
[0018]图1是本专利技术实施例1所获得的超疏水PVDF
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HFP/SiO2气凝胶复合膜的SEM照片；
[0019]图2是本专利技术实施例2所获得的超疏水PVDF
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HFP/SiO2气凝胶复合膜的SEM照片；
[0020]图3是本专利技术实施例3所获得的超疏水PVDF
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HFP/SiO2气凝胶复合膜的SEM照片；
[0021]图4是本专利技术实施例4所获得的PVDF
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HFP膜的SEM照片；
[0022]图5是本专利技术实施例5所获得的超疏水PVDF
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HFP/SiO2气凝胶复合膜的SEM照片；
[0023]图6是本专利技术实施例6所获得的超疏水PVDF
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HFP/SiO2气凝胶复合膜的SEM照片；
[0024]图7是本专利技术实施例7中测试时采用的实验装置图；
[0025]图8是本专利技术实施例7中对实施例1
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4得到的PVDF
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HFP/SiO2气凝胶复合膜测试的温度曲线图。
具体实施方式
[0026]鉴于目前都是利用氧化硅颗粒进行填充，而氧化硅气凝胶具有超低的热导率，不仅可以提供极高的中红外发射率还可以阻隔大部分外部的热量，大幅度提高了辐射致冷的效果。因此本案专利技术人经长期研究，提出本专利技术的制备方法，主要是将PVDF
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HFP聚合物溶于丙酮与水的混合溶液，再将氧化硅气凝胶加入所述溶液，形成PVDF
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HFP/SiO2气凝胶混合溶液，然后把所述混合溶液形成膜结构，最后把所述膜结构进行干燥处理，形成超疏水PVDF
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HFP/SiO2气凝胶复合膜。
[0027]通过本专利技术的制备方法，可以实现复合膜太阳光反射率以及红外发射率的提高，不仅与传统的复合体系相比具有提高其隔热性能、疏水性等，而且有望引入优异的辐射致冷性能，实现材料功能上的突破。将本专利技术实施例得到的PVDF
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HFP/SiO2气凝胶复合膜用于户外实验，可以实现在无源条件下的致冷。
[0028]如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
[0029]本专利技术实施例的一个方面提供的一种超疏水PVDF
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HFP/氧化硅气凝胶复合膜的制
备方法包括：
[0030]提供PVDF
‑
HFP聚合物，将所述PVDF
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HFP聚合物溶于丙酮或丙酮/水复合溶剂中，形成均匀的聚合物溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超疏水PVDF
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HFP/氧化硅气凝胶复合膜的制备方法，其特征在于，包括：提供PVDF
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HFP聚合物，将所述PVDF
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HFP聚合物溶于丙酮或丙酮/水复合溶剂中，形成均匀的聚合物溶液；向所述聚合物溶液中加入氧化硅气凝胶，形成PVDF
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HFP/氧化硅气凝胶混合溶液；对所述PVDF
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HFP/氧化硅气凝胶混合溶液进行成膜处理，形成膜结构；对所述膜结构进行干燥处理，获得超疏水PVDF
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HFP/氧化硅气凝胶复合膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述PVDF
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HFP聚合物的数均分子量为100000～130000；和/或，所述丙酮/水复合溶剂中丙酮与水的质量比为1∶0～6∶1；和/或，所述聚合物溶液中PVDF
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HFP聚合物的质量分数为5～15wt％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括：将所述聚合物溶液在室温～50℃下搅拌混合均匀；优选的，所述搅拌采用的转速为200～2000rmp，所述搅拌的时间为1～24h。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述氧化硅气凝胶的尺寸为100nm～50μm；和/或，所述氧化硅气凝胶的比表面积为100～1200m2/g；和/或，所述氧化硅气凝胶的接触角为0～160
°
；和/或，所述氧化硅气凝胶的热导率为0.001～0.06W/m
·
k；和/或，所述氧化硅气凝胶的堆积密度为0.003～0.6g/cm3。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述氧化硅气凝胶与PVDF
‑
HFP聚合物的质量比为0.1～15∶100；和/...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锦，刘玲，吕争强，胡东梅，李清文，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：