【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纺织领域，特别涉及了一种ca/mg11(hpo3)8(oh)6膜及其制备方法、应用。
技术介绍
1、热舒适是个体对外界环境的主观感受。从事体育、军事和其他特殊行业的人员，如建筑工人、消防队员和医务人员，常常暴露在极端高温环境中，这可能会导致工作生产率降低和健康相关问题。如棉花等传统纺织品，由于其较低的太阳反射率会吸收大部分太阳能，同时不高的红外透射率阻碍了人体热辐射的有效消散，因此存在缺乏热舒适的风险。因此，纺织品具有日间辐射冷却功能变得尤为关键。
2、被动辐射冷却(prc)是解决未来冷却需求的最有前途的技术，它通过反射太阳光和辐射热量来实现冷却而无需任何能量输入，这将对能源环境产生重大影响。
3、许多材料在可见光-近红外和中红外(mir)两个不同波长区域实现了这种光谱选择性特征。例如，在自然生物(如蝴蝶和银蚁)中发现了光谱选择性辐射冷却。受这些自然存在的冷却材料的启发，多层光子结构被报道为顶部热辐射层和底部太阳反射金属。金属层银可以反射阳光，以减少太阳的热量增益，而顶部的薄膜干涉被设计为增强大气窗口的热发射。带有图案结构的双层超表面也被报道用于剪裁大气窗口表面的光谱发射度。这些结构在太阳光光谱波段上是允许阳光透过，被底部的金属层反射。但对于提高太阳反射率，采用高反射率的银，铝金属材料开发精细复杂的光子结构、微纳仿生结构和超材料等。这些材料对于加工工艺和环境要求较高，生产成本也较高，难以大规模的应用和推广。反射金属层和无规分布的无机粒子层组成的结构，因为在背面一个额外的贵金属涂层需要辐射冷却
4、随机分布的结构是实现这种光谱选择性的另一种方法。一般情况下，底层金属反射层提供较高的太阳反射率，而sio2、tio2、caco3、baso4或al2o3等无机颗粒随机分布的层由于其红外分子振动与大气窗口重叠，导致高发射率。这些无机颗粒随机分布在以聚合物基质中。然而，由于这些粉体具有较强的紫外吸收光谱和较低的近短波红外(近红外到短波红外，～0.7-2.5μm)反射率，导致它们具有相对有限的太阳反射率(～0.85)。另外，尽管嵌入纳米粒子的纳米聚乙烯，其具有选择性光谱特性，显示出强大的热管理能力，但其无纺布性质、耐水洗性，柔软性等服用性能可能会阻碍其作为可穿戴纺织品的进一步应用。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本申请提供了一种通过用多孔结构中的光散射空隙提高太阳反射率到90％水平的ca/mg11(hpo3)8(oh)6膜。ca/mg11(hpo3)8(oh)6膜具有醋酸纤维三维多孔聚合物和内部分布的mg11(hpo3)8(oh)6所具有的光学谐振器的组合优点，具有90％以上太阳反射以及高中红外透射的光谱选择性辐射纺织材料，用于高效的白天和夜间被动辐射制冷。
2、本专利技术公开了一种ca/mg11(hpo3)8(oh)6膜，所述ca/mg11(hpo3)8(oh)6膜为多孔网络结构，由mg11(hpo3)8(oh)6填入醋酸纤维素ca中形成。
3、分层有序的孔隙或纤维产生光散射空气空洞的多孔结构可以提高光学性能，从而获得更好的冷却效果。强烈的阳光背向散射发生在空隙间的界面上。根据米氏散射(mie-scattering)理论，当纤维直径或孔隙大小与电磁波波长相当的时候，在特定的波长处纤维或孔隙将表现出高反射率性能；而当微粒粒径小于电磁波波长的十分之一时，则适用瑞利散射(rayleigh-scattering)理论，表现出在一定的波长区间出现高反射率性能。这些多孔的壁或纤维增加了太阳反射率。专利技术人在研究中发现，醋酸纤维素(ca)所形成的多孔结构具有高反射率的性能，多孔结构提供的光散射孔隙具有具有高反射率。
4、区别于现有技术，本技术方案使用可生物降解的醋酸纤维素(ca)，形成网络形态的多孔结构。mg11(hpo3)8(oh)6凭借红外区活性的分子键及较高的表现出高红外发射率。ca/mg11(hpo3)8(oh)6膜通过ca的-oh与mg11(hpo3)8(oh)6晶体上的-oh、mg原子结合，产生氢键和mg-o提供ca与mg11(hpo3)8(oh)6的结合力。ca/mg11(hpo3)8(oh)6膜具有醋酸纤维三维多孔聚合物和内部分布的mg11(hpo3)8(oh)6所具有的光学谐振器的组合优点，具有90％以上太阳反射以及高中红外透射的光谱选择性辐射纺织材料，用于高效的白天和夜间被动辐射制冷。
5、在一些实施例中，所述ca/mg11(hpo3)8(oh)6膜的太阳反射率高于90％。太阳平均反射率根据下面公式计算：
6、
7、其中r(λ)是辐射制冷材料的光谱反射率，isolar(λ)是太阳强度光谱，λ1＝0.3μm，λ2＝2.5μm。r(λ)通过采用配有积分球的紫外/可见/近红外(uv-vis-nir)分光光度计测试得到。is(λ)参考自astm g173-03(2020)。经ca/mg11(hpo3)8(oh)6膜数据计算得太阳平均反射率为92.2％。
8、本专利技术还公开了一种ca/mg11(hpo3)8(oh)6膜的制备方法，包括以下步骤：分散：将mg11(hpo3)8(oh)6晶体分散在醋酸纤维素前驱体溶液中，形成悬浮液；
9、相分离：将悬浮液缓慢倒入水中，发生相分离，形成白色的ca/mg11(hpo3)8(oh)6膜。
10、区别于现有技术，本技术方案使用相分离法，使得mg11(hpo3)8(oh)6埋入醋酸纤维素的网络多孔结构中，ca/mg11(hpo3)8(oh)6膜通过ca的-oh与mg11(hpo3)8(oh)6晶体上的-oh、mg原子结合，产生氢键和mg-o提供ca与mg11(hpo3)8(oh)6的结合力。ca/mg11(hpo3)8(oh)6膜具有醋酸纤维三维多孔聚合物和内部分布的mg11(hpo3)8(oh)6所具有的光学谐振器的组合优点，具有90％以上太阳反射以及高中红外透射的光谱选择性辐射纺织材料，用于高效的白天和夜间被动辐射制冷。
11、在一些实施例中，所述醋酸纤维素前驱体溶液为硅酸纤维素溶于丙酮水溶液；所述醋酸纤维素、丙酮和水的质量比为1-8:100-200:8-12。
12、在一些实施例中，所述醋酸纤维素与mg11(hpo3)8(oh)6晶体的质量比为1:3-8。
13、在一些实施例中，还包括烘干步骤：
14、烘干：将ca/mg11(hpo3)8(oh)6膜置于60℃真空烘箱烘干20-28h。
15、在一些实施例中，所述mg11(hpo3)8(oh)6晶体采用以下步骤进行制备：混合：将四水合乙酸镁和亚磷酸加入去离子水搅拌溶解后；再加入环己胺搅拌得到混合液；所述四水合乙酸镁和亚磷酸的摩尔比为10:5-8；
16、合成：将混合液在高压反应釜中进行化合反应；待反应结束将反应液冷却后抽滤得到固态物本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种CA/Mg11(HPO3)8(OH)6膜，其特征在于，所述CA/Mg11(HPO3)8(OH)6膜为多孔结构，由Mg11(HPO3)8(OH)6填入醋酸纤维素CA中形成。
2.根据权利要求1所述的CA/Mg11(HPO3)8(OH)6膜，其特征在于，所述CA/Mg11(HPO3)8(OH)6膜太阳反射率高于90％。
3.一种CA/Mg11(HPO3)8(OH)6膜的制备方法，其特征在于，所述CA/Mg11(HPO3)8(OH)6膜采用以下步骤进行制备：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述醋酸纤维素前驱体溶液为硅酸纤维素溶于丙酮水溶液；所述醋酸纤维素、丙酮和水的质量比为1-8:100-200:8-12。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述醋酸纤维素与Mg11(HPO3)8(OH)6晶体的质量比为1:3-8。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，还包括烘干步骤：
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述Mg11(HPO3)8(OH)6晶体采用以下步骤进行
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述环己胺与去离子水的体积比为1:4-10。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述化合反应温度为160℃，反应时间为2000min。
10.权利要求1所述的CA/Mg11(HPO3)8(OH)6膜在纺织品制备上的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种ca/mg11(hpo3)8(oh)6膜，其特征在于，所述ca/mg11(hpo3)8(oh)6膜为多孔结构，由mg11(hpo3)8(oh)6填入醋酸纤维素ca中形成。
2.根据权利要求1所述的ca/mg11(hpo3)8(oh)6膜，其特征在于，所述ca/mg11(hpo3)8(oh)6膜太阳反射率高于90％。
3.一种ca/mg11(hpo3)8(oh)6膜的制备方法，其特征在于，所述ca/mg11(hpo3)8(oh)6膜采用以下步骤进行制备：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述醋酸纤维素前驱体溶液为硅酸纤维素溶于丙酮水溶液；所述醋酸纤维素、丙酮和水的质量比为1-8:100-200:...
【专利技术属性】
技术研发人员：董锋，王富城，刘阿景，钱中雅，韩中华，曹俊，李天源，吴建通，
申请(专利权)人：福建华峰新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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