一种聚合物基辐射制冷薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚合物基辐射制冷薄膜及其制备方法，属于新材料制备技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物基辐射制冷薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及新材料制备
，尤其涉及一种聚合物基辐射制冷薄膜及其制备方法
。

技术介绍

[0002]在目前的研究中，基于在大气窗口（8‑
13
μ
m
）波段可以高效透射辐射能量，能够直接与深空（～
3k
）进行热交换而降低物体温度，研究者们设计了许多新型材料可以实现物体的被动制冷
。
聚合物光子学依赖于其独有的经济性和拓展性而在天空辐射制冷领域被广泛研究与发展，可以利用随机分布光学谐振腔的超材料实现更有效的天空辐射制冷
。
比较常见的是在聚合物基质中掺杂纳米二氧化硅和纳米二氧化钛等颗粒
。
在最近的研究中，通过大气窗口能够实现的制冷功率最高可达到
100W/m2以上，但是以我国南方地区为例，地面所接收到的太阳午间辐射功率却超过了
1000W/m2，二者相差一个数量级
。
为了达到可观的制冷效果，选择的聚合物基质应该在太阳能波段拥有极低的吸收率，如聚甲基丙烯酸甲酯（
PMMA
）
、
聚甲基戊烯（
TPX
）和聚乙烯（
PE
）等
。
其中，聚合物基质中分子键的振动和转动可以引起材料对特定波段的吸收，并且该吸收峰主要分布在近
、
中红外波段，因此聚合物基质可以在红外光谱范围内实现固定的多峰位和峰宽的吸收，同时聚合物基质中掺杂的无机颗粒，因其声子极化而在特定波长范围内产生强烈的热吸收，根据
Kirchhoff
定律（基尔霍夫定律），强烈的声子极化可以使材料在中红外波长范围内产生强烈的热发射
。
微球的尺寸较小会产生尖锐的共振，这会将高红外发射率仅限制在极化子共振波长的狭小范围，并且共振会引入强反射率，进一步降低整体发射率
。
而较大的尺寸可以表现出明显更宽的带宽吸收，激发高阶电核磁共振
。
这样，聚合物基质与掺杂的纳米颗粒结合就可以实现薄膜在大气窗口的高发射率和太阳辐射波段的高透过率，从而实现优秀的制冷效果
。
[0003]然而，常见的纳米颗粒，如纳米二氧化硅粒子，表面含有大量羟基，表面自由能极高，合成过程中容易缩合发生团聚，不利于纳米二氧化硅粒子在聚合物材料中的分散
。
在常见的卷对卷
、
吹塑和静电纺丝等聚合物薄膜的加工工艺中很难有效解决掺杂的纳米颗粒团聚的问题，常见的解决方案是对纳米颗粒表面进行改性以降低其表面的自由能，达到掺杂的纳米颗粒在聚合物基质中均匀分散的目的
。
但仍不可避免地因所添加的含量高等其他因素造成部分团聚和分散效果较差的现象
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种聚合物基辐射制冷薄膜及其制备方法，解决二氧化硅颗粒在聚合物中分散性差，影响辐射制冷薄膜制冷效果的技术问题
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供一种聚合物基辐射制冷薄膜的制备方法，包括以下步骤：将一种或多种聚合物基熔体进行堆叠形成两层以上的层状聚合物基熔体；所述层状聚合物基熔体经过倍增得到多层聚合物基熔体；
所述多层聚合物基熔体经挤出
、
冷却成型得到聚合物基辐射制冷薄膜；其中，至少一种所述聚合物基熔体包括聚合物和二氧化硅
。
[0006]在本申请的一些实施例中，至少一种所述聚合物包括以下至少一种基团：
C
‑
O
‑
C、C
‑
H、C
‑
O、C
‑
N、C
‑
Cl、C
‑
F、C=O。
[0007]在本申请的一些实施例中，所述聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯（
PMMA
）
、
聚甲基戊烯（
TPX
）
、
聚碳酸酯（
PC
）
、
聚对苯二甲酸乙二醇酯（
PET
）
、
聚丙烯（
PP
）
、
聚乙烯醇（
PVA
）
、
丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物（
ABS
）
、
聚乙烯（
PE
）中的至少一种；和
/
或，所述聚合物包括改性聚合物，所述改性聚合物包括共混改性聚合物
、
填充改性聚合物
、
化学改性聚合物或复合材料
。
[0008]在本申请的一些实施例中，所述二氧化硅的粒径范围为
200nm—10
μ
m
；和
/
或，所述二氧化硅包括两种粒径范围，一部分所述二氧化硅的粒径范围为
200nm—2
μ
m
，另一部分所述二氧化硅的粒径范围为2μ
m—10
μ
m
，一部分所述二氧化硅的粒径和另一部分所述二氧化硅的粒径不同；和
/
或，所述聚合物基辐射制冷薄膜中二氧化硅的重量占比为
0.1%—10%
；和
/
或，所述聚合物基辐射制冷薄膜中聚合物基质的重量占比为
80%—99.8%
；和
/
或，所述二氧化硅包括疏水二氧化硅
。
[0009]在本申请的一些实施例中，在供料块内将聚合物基熔体堆叠形成两层及以上的层状聚合物基熔体
。
[0010]在本申请的一些实施例中，通过包括层叠倍增器的倍增系统对所述层状聚合物基熔体进行倍增，其中，所述层叠倍增器包括等分层叠倍增器和不等分层叠倍增器中的至少一种；和
/
或，所述层叠倍增器的数量为
1—10
个；和
/
或，所述层叠倍增器的类型包括“一分二式”、“一分三式”、“一分四式”和“一分五式”中的至少一种；和
/
或，多个所述层叠倍增器通过串联形成所述倍增系统
。
[0011]在本申请的一些实施例中，所述聚合物基辐射制冷薄膜的一表面还制备有反射层
。
[0012]在本申请的一些实施例中，制备所述反射层的材料包括金属材料，所述金属材料包括银
、
铝中的至少一种；和
/
或，所述反射层的厚度范围为
50nm—200nm。
[0013]在本申请的一些实施例中，所述聚合物基辐射制冷薄膜的厚度范围为
10
μ
m—2000
μ
m。
[0014]为实现上述目的，本专利技术还提供一种如上所述聚合物基辐射制冷薄膜的制备方法制备得到的聚合物基辐射制冷薄膜
。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种聚合物基辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将一种或多种聚合物基熔体进行堆叠形成两层以上的层状聚合物基熔体；所述层状聚合物基熔体经过倍增得到多层聚合物基熔体；所述多层聚合物基熔体经挤出
、
冷却成型得到聚合物基辐射制冷薄膜；其中，至少一种所述聚合物基熔体包括聚合物和二氧化硅
。2.
根据权利要求1所述聚合物基辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，至少一种所述聚合物包括以下至少一种基团：
C
‑
O
‑
C、C
‑
H、C
‑
O、C
‑
N、C
‑
Cl、C
‑
F、C=O。3.
根据权利要求1所述聚合物基辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，所述聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯（
PMMA
）
、
聚甲基戊烯（
TPX
）
、
聚碳酸酯（
PC
）
、
聚对苯二甲酸乙二醇酯（
PET
）
、
聚丙烯（
PP
）
、
聚乙烯醇（
PVA
）
、
丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯共聚物（
ABS
）
、
聚乙烯（
PE
）中的至少一种；和
/
或，所述聚合物包括改性聚合物，所述改性聚合物包括共混改性聚合物
、
填充改性聚合物
、
化学改性聚合物或复合材料
。4.
根据权利要求1所述聚合物基辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，所述二氧化硅的粒径范围为
200nm—10
μ
m
；和
/
或，所述二氧化硅包括两种粒径范围，一部分所述二氧化硅的粒径范围为
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志鹏，李明，蒋树宝，张放心，刘文，
申请(专利权)人：中国科学技术大学先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：