采用热刮涂制备具有光谱选择性聚乙烯多孔膜的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用热刮涂制备具有光谱选择性聚乙烯多孔膜的方法。采用热刮涂的方法，将聚乙烯

【技术实现步骤摘要】
采用热刮涂制备具有光谱选择性聚乙烯多孔膜的方法


[0001]本专利技术属于聚乙烯多孔膜
，涉及一种采用热刮涂法制备的聚乙烯多孔膜。

技术介绍

[0002]聚乙烯由于其在大气窗口（8
‑
13μm）几乎没有吸收，因此让其有了成为良好的辐射制冷阻挡层材料的潜力。目前普通的商用聚乙烯保鲜膜常被用来降低辐射制冷装置对流传热，无法起到反射和遮挡太阳光的作用。近些年来，基于聚合物的多孔结构成为优化太阳光反射率的主要方式，通过米氏散射，与光波波长相近的微结构与太阳光波长发生干涉，从而产生散射。并通过调节微结构的形貌和大小来优化反射率。基于热诱导相分离（TIPS）技术的聚乙烯气凝胶第一次被应用到了辐射制冷领域（[1] Leroy A , Bhatia B S , Kelsall C C , et al. High
‑
performance subambient radiative cooling enabled by optically selective and thermally insulating polyethylene aerogel. Science Advances, 2019, 5(10):eaat9480.）在6mm厚度的情况下呈现出在整个太阳光谱内92.2%净反射率、在大气窗口79%的透过率和28mW/mK的热导率。并在理想情况下达到了13℃的日间降温幅度，因此基于热诱导相分离（TIPS）技术的热压、模具（[2] Zhang, J. , et al. "A flexible film to block solar radiation for daytime radiative cooling." Solar Energy Materials and Solar Cells 225(2021):111029.）和3D打印（[3] KZhou, et al. "Three
‑
Dimensional Printable Nanoporous Polymer Matrix Composites for Daytime Radiative Cooling." Nano Letters (2021).）制备多孔聚乙烯材料的技术被陆续开发出来，证明了聚乙烯多孔体系辐射制冷的潜力。
[0003]目前，由于高太阳光反射率和大气窗口透过率，聚乙烯多孔体系已经越来越多的应用到辐射制冷领域。但是对于这种体系仍然存在亟需解决的问题。首先，这种多孔体系多为气凝胶，近年来逐渐开发了几种薄膜的制备方法。然而其厚度限制了红外透过率的进一步提高。例如在同样的质量分数下，2.7mm的聚乙烯气凝胶要比5.5mm的聚乙烯气凝胶红外透过率高25%（[4] Yang, M. , et al. "A Bioinspired "Skin" with Cooperative Thermo
‑
Optical Effect for Daytime Radiative Cooling." ACS Applied Materials & Interfaces (2020).）。并且，较低的厚度给了聚乙烯质量分数更大的选择范围，不像传统聚乙烯气凝胶所要求的极低的质量分数（～5%），就可以达到很高的太阳光反射率和红外透过率。最近，采取机械模具热压的方法将聚乙烯多孔膜的厚度降低到了320μm，并且获得了更高的红外透过率（～87%）（[2] Zhang, J. , et al. "A flexible film to block solar radiation for daytime radiative cooling." Solar Energy Materials and Solar Cells 225(2021):111029.）。并且通过优化表面形貌保留了很高的太阳光反射率。但是其红外透过率仍有较大的提升空间，并且基于机械热压的方法，无法大规模连续制造，这也限制了具有光谱选择性的聚乙烯多孔膜的规模化应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于一种制备聚乙烯多孔膜的方法。本专利技术将热刮涂的方法应用于聚乙烯气凝胶制备，减薄了厚度，保证了多孔材料的高反射，提高了多孔材料的大气窗口透过率，和生产效率。
[0005]实现本专利技术的技术方案如下：一种采用热刮涂制备聚乙烯多孔膜的方法，包括以下步骤：步骤一，将高密度聚乙烯和固体石蜡混合加热直至完全溶解；步骤二，转移预热的耐热玻璃板上；步骤三，将步骤二所得溶液刮涂成膜，并冷却凝固；步骤四，将凝固的薄膜揭下，用正己烷反复萃取；步骤五，冷冻干燥。
[0006]较佳的，步骤一中，高密度聚乙烯是指密度大于0.95g/cm3的聚乙烯，高密度聚乙烯和固体石蜡的质量百分比为6~10:94~90，优选质量百分比为10：90。
[0007]较佳的，步骤二中，转移到预热90~150℃的耐热玻璃板上。
[0008]较佳的，步骤三中，用湿膜制备器将溶液刮涂成膜，并冰浴冷却凝固，膜厚度为1000微米。
[0009]较佳的，步骤四中，在超声波清洗仪中用正己烷反复萃取。
[0010]与现有技术相比，本专利技术具有以下有特点：（1）本专利技术采用刮涂法制备聚乙烯多孔材料，通过调节聚乙烯和固体石蜡的配比以及刮涂的厚度来实现了对薄膜厚度和孔隙结构的调整。聚乙烯多孔膜具有优秀的光谱选择性，具有98%的太阳光反射率和目前辐射制冷聚乙烯多孔材料最高的大气窗口透过率(92%)。
[0011]（2）本专利技术采用固体石蜡作为聚乙烯溶剂，与采用液体石蜡作为溶剂相比可以强化湿膜强度，便于后期萃取成孔。
[0012]（3）刮涂法与现有的聚乙烯多孔材料的模具，热压，3D打印等方法相比较具有更简易的设备要求，以及更好的连续制造潜力。
附图说明
[0013]图1是本专利技术热刮涂法制备聚乙烯多孔薄膜的流程示意图。
[0014]图2是实施例1制备得到的聚乙烯多孔薄膜光学显微镜厚度示意图。
[0015]图3是实施例1制备得到的聚乙烯多孔薄膜扫描电镜显微结构示意图。
[0016]图4是实施例2制备得到的以液体石蜡为溶剂的聚乙烯多孔膜。
[0017]图5是实施例1制备得到的聚乙烯多孔薄膜的太阳光反射率曲线图。
[0018]图6是实施例1制备得到的聚乙烯多孔薄膜的红外透过率曲线图。
[0019]图7是实施例1制备得到的聚乙烯多孔薄膜的日间辐射制冷装置图。
[0020]图8是实施例1制备得到的聚乙烯多孔薄膜的日间辐射制冷曲线图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明
本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0022]结合图1，本专利技术所述的一种采用热刮涂制备聚乙烯多孔膜的方法，包括以下步骤：步骤一，将高密度聚乙烯和固体石蜡混合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用热刮涂制备具有光谱选择性聚乙烯多孔膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将高密度聚乙烯和固体石蜡混合加热直至完全溶解；步骤二，转移预热的耐热基板上；步骤三，将步骤二所得溶液刮涂成膜，并冷却凝固；步骤四，将凝固的薄膜揭下，用正己烷反复萃取；步骤五，冷冻干燥。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，高密度聚乙烯是指密度大于0.95g/cm3的聚乙烯。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，高密度聚乙烯和固体石蜡...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾宇，曹迪，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：