一种温度自适应辐射降温建筑膜材及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种温度自适应辐射降温建筑膜材及其制备方法，涉及辐射降温技术领域，包括膜材基体及热响应液，所述膜材基体的材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯，所述膜材基体内设置有平行排列的中空管腔，所述热响应液填充于中空管腔内，所述热响应液为将聚(N

【技术实现步骤摘要】
一种温度自适应辐射降温建筑膜材及其制备方法


[0001]本专利技术属于辐射降温
，具体涉及一种温度自适应辐射降温建筑膜材及其制备方法。

技术介绍

[0002]膜结构是近几十年发展起来的一种新型大跨度空间结构，它由具有优良性能的织物(膜材)通过支撑构件(如刚性梁、柱、柔性索)施加张力或给膜内空气加压而形成具有一定刚度的空间结构。膜材是这种大跨度空间结构最重要的组成部分，一般由基质与高分子聚合物组成，即高分子聚合物涂层与基材层按需要的厚度、宽度，通过特定的加工工艺粘合在一起的产物。基质是高强度聚酯纤维，膜材的强度主要由这一层提供，涂层主要保证膜材的密实性。
[0003]相比于地球环境，温度为3K的宇宙空间和5800K的太阳是能量取之不尽的冷源和热源。天空辐射制冷和太阳能光热就是对宇宙空间和太阳的超远距直接利用方式，可获得清洁的冷和热。天空辐射制冷指辐射体利用8—13μm中红外波段的大气窗口向低温宇宙空间辐射散热，达到冷却效果、获得冷量。太阳能光热指光谱选择性吸收涂层吸收太阳辐射，转化为热量。两种技术原理相同、装置相似，如果将两种物理过程集成于同一装置，不仅能实现在高温环境下制冷和在低温天气时集热的双功能特点，同时还能提升装置的时间利用率和能量收益。
[0004]目前，建筑膜材技术存在不能根据环境温度自行调节阳光吸收功率与红外发射功率，即不能实现在低温天气时升高或维持室内温度，而在高温天气时降低室内温度的效果的问题。
[0005]针对上述问题，本领域研究人员对日间辐射制冷材料的结构、制备工艺、调控机理等开展了大量研究，开发出了包括光子晶体辐射制冷等在内的多种日间辐射制冷的方式。
[0006]CN104669745B公开了一种基于光子晶体的建筑物用环保制冷贴膜，该制冷贴膜自上而下依次包括抗刮耐磨层、上基材层、光子晶体制冷层及下基材层，所述的光子晶体制冷层结构式为(AB)4(CD)4(EF)4(GH)4，由第一复合层、第二复合层、第三复合层及第四复合层自上而下依次堆叠而成，并且所述的第一复合层、第二复合层、第三复合层及第四复合层均分别由四层二氧化硅介质层与四层二氧化钛介质层相互交替叠加组合而成。与现有技术相比，本专利技术质轻而薄，利用一维光子晶体禁带原理，经薄膜结构参数设计，能反射掉太阳光中大部分电磁波，同时对建筑物内部向外的热辐射几乎没有影响，用于建筑物墙体时，制冷效果好，有利于降低能耗，绿色环保。
[0007]但是诸如此类现有的建筑膜材无法同时兼具多种优异的性能，光子晶体实现节能降温时，就无法兼具较佳的透光性，需要额外的照明设备来提供室内照明，增加了照明的能源消耗，此外，也无法兼具极佳的强度，机械强度相对较低，建筑造型限制较大，且运输、安装和重复利用较为困难，最重要的是，膜材的防火性能较差，存在较大的安全隐患。因此，亟需本领域技术人员设计出一种新型的建筑膜材。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种实现室内温度的自适应调节,降低室内制热和制冷的能源消耗,提高建筑物的节能性的温度、具有较好透光性、具有良好的机械强度及柔性同时也具有极佳的防火性的自适应辐射降温建筑膜材及其制备方法。
[0009]为了解决上述问题，第一方面，本专利技术提供了一种温度自适应辐射降温建筑膜材，包括膜材基体，所述膜材基体的材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯，其特征在于：所述膜材基体内设置有平行排列的中空管腔，所述中空管腔内填充有热响应液，所述热响应液为将聚(N
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异丙基丙烯酰胺)冻干粉分散在去离子水中形成的溶液或胶体。
[0010]作为优选地，所述中空管腔的内径为0.5—1cm，所述热响应液中聚(N
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异丙基丙烯酰胺)的浓度为1—4％，所述膜材基体厚度为0.8—1.5cm。
[0011]作为优选地，所述膜材基体内设置有加强经线与加强纬线，所述加强经线与加强纬线的材质为聚酰胺纤维。
[0012]作为优选地，所述膜材基体表面设置有降温增强层。
[0013]作为优选地，所述降温增强层为聚偏氟乙烯/钨掺杂二氧化钒/氟化镁/石墨烯复合膜。
[0014]作为优选地，所述聚(N
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异丙基丙烯酰胺)热响应液的临界温度为33℃。
[0015]作为优选地，所述钨掺杂二氧化钒的相变温度为33℃,所述降温增强层在33℃以下表现为低红外发射率,在33℃以上表现为高红外发射率。
[0016]第二方面，本专利技术提供一种温度自适应辐射降温建筑膜材的制备方法，包括以下步骤：
[0017]步骤1：膜材基体的制备
[0018]采用冲压工艺制得膜材基体，在冲压过程中埋入加强经线与加强纬线，膜材基体设置有平行排列的中空管腔，中空管腔一端留有注液口，膜材基体的材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯，加强经线与加强纬线的材质为聚酰胺纤维；
[0019]步骤2：聚(N
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异丙基丙烯酰胺)热响应液的制备
[0020]将N
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丙基丙烯酰胺单体与交联剂丙烯酰胺在室温下溶解于去离子水中，加入催化剂四甲基乙二胺，600rpm涡旋搅拌30分钟后，加入引发剂，室温下600rpm涡旋搅拌反应24小时后得均质液体，将其用液氮预冷冻，然后在
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50℃条件下冷冻干燥72h，制得聚(N
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异丙基丙烯酰胺)冻干粉。将所述冻干粉加入去离子水中，涡旋搅拌30min后得到聚(N
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异丙基丙烯酰胺)热响应液；
[0021]步骤3：钨掺杂二氧化钒/氟化镁/石墨烯复合粉体制备
[0022]在烧杯中加入五氧化二钒V2O5，再以V2O5质量为基准，加入占V2O5质量4％的氧化石墨烯、7％的钨酸铵[(NH4)
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H2(W2O7)6]、210％的草酸、750％的去离子水和200％的无水乙醇，磁力搅拌10min，超声30min，将溶液转移到聚四氟乙烯反应釜中，密封反应釜，在200℃的恒温干燥箱中反应72h，自然冷却到室温，倒去上层透明清液，取出反应釜底部产物分别用去离子水、无水乙醇各清洗3次，加入占V2O5质量70％的氟化镁充分研磨，于恒温干燥箱内80℃干燥2h后得到前驱体粉末，再经研磨后，将前驱体粉末置于瓷方舟中，在氩气氛中以600℃高温煅烧2h，冷却、研磨，即得到钨掺杂二氧化钒/氟化镁/石墨烯复合粉体；
[0023]步骤4：聚偏氟乙烯/钨掺杂二氧化钒/氟化镁/石墨烯复合膜的制备
[0024]准确称取一定质量的聚偏氟乙烯(PVDF)颗粒倒入DMF溶剂中，在60℃温度条件下搅拌直至溶液呈现均匀透明，PVDF的质量分数为8％，称取由步骤3制得的钨掺杂二氧化钒/氟化镁/石墨烯复合粉体加入PVDF溶液中，超声使其均匀分散后，将配制好的混合液倒在平整洁净的玻璃片上，使用41.1μm辊涂棒辊涂均匀后，置于真空干燥箱干燥后脱模，得到聚偏氟乙烯/钨掺杂二氧化钒/氟化镁/石墨烯复合膜；
[0025]步骤5：所述温度自适应辐射降温建筑膜材的制备
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温度自适应辐射降温建筑膜材，包括膜材基体，所述膜材基体的材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯，其特征在于：所述膜材基体内设置有平行排列的中空管腔，所述中空管腔内填充有热响应液，所述热响应液为将聚(N
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异丙基丙烯酰胺)冻干粉分散在去离子水中形成的溶液或胶体。2.根据权利要求1所述的温度自适应辐射降温建筑膜材，其特征在于，所述中空管腔的内径为0.5—1cm，所述热响应液中聚(N
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异丙基丙烯酰胺)的浓度为1—4％，所述膜材基体厚度为0.8—1.5cm。3.根据权利要求1所述的温度自适应辐射降温建筑膜材，其特征在于，所述膜材基体内设置有加强经线与加强纬线，所述加强经线与加强纬线的材质为聚酰胺纤维。4.根据权利要求1
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3任意一项所述的温度自适应辐射降温建筑膜材，其特征在于，所述膜材基体表面设置有降温增强层。5.根据权利要求4所述的温度自适应辐射降温建筑膜材，其特征在于，所述降温增强层为聚偏氟乙烯/钨掺杂二氧化钒/氟化镁/石墨烯复合膜。6.根据权利要求1所述的温度自适应辐射降温建筑膜材，其特征在于，所述聚(N
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异丙基丙烯酰胺)热响应液的临界温度为33℃。7.根据权利要求5所述的温度自适应辐射降温建筑膜材,其特征在于，所述钨掺杂二氧化钒的相变温度为33℃,所述降温增强层在33℃以下表现为低红外发射率,在33℃以上表现为高红外发射率。8.一种温度自适应辐射降温建筑膜材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：膜材基体的制备采用冲压工艺制得膜材基体，在冲压过程中埋入加强经线与加强纬线，膜材基体设置有平行排列的中空管腔，中空管腔一端留有注液口，膜材基体的材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯，加强经线与加强纬线的材质为聚酰胺纤维；步骤2：聚(N
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异丙基丙烯酰胺)热响应液的制备将N
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丙基丙烯酰胺单体与交联剂丙烯酰胺在室温下溶解于去离子水中，加入催化剂四甲基乙二胺，600rpm涡旋搅拌30分钟后，加入引发剂，室温下600rpm涡旋搅拌反应24小时后得均质液体，将其用液氮预冷冻，然后在
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50℃条件下冷冻干燥72h，制得聚(N
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱叶青，
申请(专利权)人：南京师范大学泰州学院，
类型：发明
国别省市：