【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于辐射酯冷，涉及一种轻薄辐射冷却降温膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着社会的高度发展，人们对致冷的需求日益增加，因此获得一种高效环保的降温手段刻不容缓，比如被动式日间辐射冷却技术。该技术可以有效阻止波长范围约在250～2500nm的太阳光能量输入，同时把自身热量通过波长为8～13μm的大气透明窗口选择性辐射到温度接近0k的寒冷外太空，进而实现无需能耗的高效降温甚至致冷，现已成为一个新兴的研究热点。
2、为了使日间辐射冷却器件具备上述光谱选择性，研究人员开发了一系列基于光子晶体和超材料的辐射冷却器件，并在户外降温性能测试中取得了一定的冷却效果。但是受限于复杂的制造工艺，基于有序光子晶体的辐射冷却材料难以实现大面积制备。随着纳米科学技术的迅速发展，在功能器件的制作中，无序介质正在发挥越来越重要的作用。将无序介质与聚合物光子学结合以实现多波段的光谱调控，已经成为实现日间辐射冷却材料规模化制备的一种有效途径。特别是基于无序多孔结构的高分子膜，因为不涉及填料的使用，而更容易实现低成本和轻质化，近年来在国内外学界得到了普遍关注与广泛研究。
3、目前，限制辐射冷却材料广泛应用的关键问题之一是材料降温功能与服用性能之间的矛盾。高孔隙率和足够厚度是获取高太阳光反射性能的重要前提，但高孔隙率势必弱化材料的力学性能，厚度的增加则会牺牲材料的柔性。因此，兼顾“薄、轻、冷、强”是辐射冷却材料走向市场的基本条件，但现有材料难以同时满足。
技术实现思路
1、本专利技术
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种轻薄辐射冷却降温膜的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)将氟碳树脂基聚合物、双组份溶剂混合，搅拌至完全溶解，得到氟碳树脂基聚合物溶液；所述双组分溶剂为丙酮与不易挥发有机溶剂的混合溶剂；所述丙酮与不易挥发有机溶剂的质量比为0.25～4∶1；
5、(2)将步骤(1)中得到的氟碳树脂基聚合物溶液与水混合，搅拌，得到纺丝液；
6、(3)以步骤(2)中得到的纺丝液为原料进行静电纺丝，使纤维膜沉积在收集板表面，干燥，得到轻薄辐射冷却降温膜。
7、上述的制备方法，进一步改进的，步骤(1)中，所述氟碳树脂基聚合物与双组分溶剂的质量比为1～2∶10；所述氟碳树脂基聚合物为聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯中的至少一种；所述不易挥发有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、二甲亚砜中的至少一种。
8、上述的制备方法，进一步改进的，步骤(2)中，所述水与双组份溶剂的质量比≤1∶10。
9、上述的制备方法，进一步改进的，步骤(2)中，所述水与双组份溶剂的质量比为0.1～1∶10。
10、上述的制备方法，进一步改进的，步骤(1)中，所述搅拌在温度为25℃～80℃下进行。
11、上述的制备方法，进一步改进的，步骤(2)中，所述搅拌在温度为25℃～80℃下进行；所述搅拌的时间≥10min。
12、上述的制备方法，进一步改进的，步骤(3)中，采用静电纺丝机进行静电纺丝；所述静电纺丝的工艺条件为：纺丝温度为15℃～35℃，纺丝湿度为20％～60％，纺丝液的推进速度为0.6ml/h～2ml/h，喷丝针头与收集板之间的距离为12cm～30cm，纺丝电压为8kv～12kv，滚筒收集器转速为50rpm～500rpm。
13、作为一个总的技术构思，本专利技术还提供了一种轻薄辐射冷却降温膜，所述轻薄辐射冷却降温膜由上述的制备方法制得。
14、上述的轻薄辐射冷却降温膜，进一步改进的，所述轻薄辐射冷却降温膜是由纤维堆积而成的多孔薄膜；所述纤维的直径为50nm～1.8μm；所述轻薄辐射冷却降温膜的孔径为0.1μm～7μm；所述轻薄辐射冷却降温膜的孔隙率为55％～85％；所述轻薄辐射冷却降温膜的厚度为80μm～400μm。
15、作为一个总的技术构思，本专利技术还提供了一种上述的轻薄辐射冷却降温膜的应用，所述应用为以轻薄辐射冷却降温膜为原料用于加工成轻薄织物。
16、上述的应用，进一步改进的，所述轻薄织物包括汽车遮阳伞、车衣、防晒衣、防晒篷布、手持遮阳伞中的其中一种。
17、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
18、(1)针对现有辐射冷却材料不能兼具“薄、轻、冷、强”的缺陷，本专利技术中创造性的提出了一种轻薄辐射冷却降温膜的制备方法，采用静电纺丝法进行制备，并通过优化纺丝液的组分，可制备直径与反射光波长相当、表面光滑、韧性高的纤维材料，进而可利用这些纤维复合成薄且多孔结构丰富的薄膜，由此在确保薄膜厚度薄、质量轻、抗拉伸强度高的前提下也能显著提升薄膜对太阳光的反射性能和自身的红外辐射性能，并最终形成兼具“薄、轻、冷、强”的辐射冷却降温膜，具体来说：以氟碳树脂基聚合物为原料，它是一种半结晶性聚合物，从溶剂析出时，容易发生结晶，因而更容易通过调控聚合物纤维的形貌和晶型以实现薄膜材料的“薄、轻、冷、强”；在此基础上，通过优化纺丝液的配方以有效调控聚合物纤维的形貌和晶型，其中通过将氟碳树脂基聚合物溶于由丙酮和不易发挥有机溶剂的双组分溶剂中，可利用丙酮来稀释纺丝液的浓度并降低纺丝液的粘度，同时利用丙酮的快速挥发，促使粘度较低的纺丝液在接触空气后，其中聚合物浓度急剧增加，由此在射流喷射过程中可形成高浓度射流，进而有利于获得较粗(直径较大)的纤维，纤维直径变粗，缺陷变少，可提高其强度，但是由于丙酮的快速挥发也会增加纺丝液的粘度和纺丝成本，不利于纺丝流动的稳定性，而且得到的纤维表面不够光滑平整，基于此，本专利技术中，在氟碳树脂基聚合物溶液中还添加了水，在水和丙酮的协同作用下，无需过度提高聚合物的浓度和用量，即可获得直径相当且表面光滑平整的粗纤维，同时还节约了聚合物的用量，更为重要的是，水的加入，可在丙酮挥发时破坏纺丝液所处于热力学亚稳定状态，使纺丝液失稳并发生相分离，从而加速射流中聚合物的凝固，此时不仅有助于获得致密的纤维，而且使得高分子来不及规则排列，有利于降低纤维的结晶度，进而有利于提高分子链的变形性，宏观上的表现为韧性改善，所以，水的引入有效解决了高浓度纺丝液难以得到光滑平整粗纤维这一难题；进一步的，本专利技术中还优化了双组分溶剂中丙酮与不易挥发有机溶剂的质量比为0.25～4∶1，通过优化双组分溶剂中丙酮的含量，不仅可以提高纺丝液的可纺丝性，从而有利于将高浓度纺丝液转化成表面光滑平整且较粗的纤维，而且也能有效调控纺丝液的凝固速率，从而有利于形成半干纤维，并将半干纤维无序堆积在收集板表面形成孔隙率较高的松散结构，即可形成纤维间孔隙丰富的多孔薄膜，由此不仅可以通过增加材料孔隙率来提高纤维膜的韧性，而且可在厚度较薄的前提下实现薄膜的高反射和高辐射，进而在确保薄膜轻薄的前提下也使得薄膜具有优异隔热降温本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种轻薄辐射冷却降温膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氟碳树脂基聚合物与双组分溶剂的质量比为1～2∶10；所述氟碳树脂基聚合物为聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯中的至少一种；所述不易挥发有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲亚砜中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述水与双组份溶剂的质量比≤1∶10。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述水与双组份溶剂的质量比为0.1～1∶10。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述搅拌在温度为25℃～80℃下进行；
6.根据权利要求1～4中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，采用静电纺丝机进行静电纺丝；所述静电纺丝的工艺条件为：纺丝温度为15℃～35℃，纺丝湿度为20％～60％，纺丝液的推进速度为0.6mL/h～2mL/h，喷丝针头与收集板之间
7.一种轻薄辐射冷却降温膜，其特征在于，所述轻薄辐射冷却降温膜由权利要求1～6中任一项所述的制备方法制得。
8.根据权利要求7所述的轻薄辐射冷却降温膜，其特征在于，所述轻薄辐射冷却降温膜是由纤维堆积而成的多孔薄膜；所述纤维的直径为50nm～1.8μm；所述轻薄辐射冷却降温膜的孔径为0.1μm～7μm；所述轻薄辐射冷却降温膜的孔隙率为55％～85％；所述轻薄辐射冷却降温膜的厚度为80μm～400μm。
9.一种如权利要求7或8所述的轻薄辐射冷却降温膜的应用，其特征在于，所述应用为以轻薄辐射冷却降温膜为原料用于加工成轻薄织物。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述轻薄织物包括汽车遮阳伞、车衣、防晒衣、防晒篷布、手持遮阳伞中的其中一种。
...【技术特征摘要】
1.一种轻薄辐射冷却降温膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氟碳树脂基聚合物与双组分溶剂的质量比为1～2∶10；所述氟碳树脂基聚合物为聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯中的至少一种；所述不易挥发有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、二甲亚砜中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述水与双组份溶剂的质量比≤1∶10。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述水与双组份溶剂的质量比为0.1～1∶10。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述搅拌在温度为25℃～80℃下进行；
6.根据权利要求1～4中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，采用静电纺丝机进行静电纺丝；所述静电纺丝的工艺条件为：纺丝温度为15℃～3...
【专利技术属性】
技术研发人员：王璟，纪澄，孙骏宇，白书欣，
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：
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