用于日间辐射冷却纺织品的无VOC涂料及其应用

本发明涉及日间辐射冷却，尤其涉及一种用于日间辐射冷却纺织品的无voc涂料及其应用。

背景技术：

1、随着人口的增长、工业化的快速发展和社会的发展，空调的能源需求达到了前所未有的水平，加速了全球变暖。值得注意的是，空调中使用的制冷剂是导致全球变暖的最大因素之一。辐射冷却作为一种被动式冷却解决方案，有望成为一种绿色技术，在没有任何电力输入和温室气体排放的情况下有效降低能源消耗。

2、被动式日间辐射冷却(pdrc)材料通过8-13μm红外波段之间的大气窗口向外太空辐射热量。然而，由于太阳光直射和来自环境的非辐射热，对白天的辐射冷却提出了严峻的挑战。最近的研究通过利用特殊的结构和材料，如光子结构材料、多层结构体系、金属介质体系以及超材料等，实现了日间辐射冷却的突破，而这些结构和材料既不具有成本效益，也不具有可扩展性。

3、为了促进大规模辐射冷却的实施，为日间辐射冷却量身定制的可扩展聚合物基材料被开发出来，如p(vdf-hfp)和ptfe被用于pdrc，这是由于其固有振动频率与大气窗口的重叠(8-13μm)。相转化法受到越来越多的关注，聚合物基日间辐射冷却涂料由于其在建筑上的大规模应用潜力而在发展中处于领先地位。然而，相转化法通常涉及大量的voc排放，造成环境污染和严重的健康问题。鉴于此，创造高性能的辐射冷却涂料仍然是一个具有挑战性的任务。

4、申请专利公开号为cn 116836592 a中提供了一种辐射冷却涂料的制备方法，其特征在于：所述反射型填料为10份，荧光填料10份，成膜物10份，有机溶剂50份。该方法制备的辐射冷却涂料中的聚硅氧烷树脂和二氧化硅具有大量硅氧键，在8-14μm波段具有优异的辐射率。但是有机溶剂200#溶剂油的使用会对环境造成一定的负面影响。

5、申请专利公开号为cn 114016300 a中提供了一种具有被动辐射冷却功能的涂层纺织品及其制备方法。该方法通过在纺织品表面构建聚合物多级孔结构，有效增加了对太阳光的反射率，从而使其辐射制冷效果提高。此外，该涂层纺织品使其具有抗紫外性和疏水性。但是，在聚合物溶解过程中丙酮的使用还是会对环境造成污染，这与环境友好型社会的构建相违背。

技术实现思路

1、本发明提供了一种用于日间辐射冷却纺织品的无voc涂料，经过该无voc涂料整理的纺织品具有较好的日间辐射冷却效果和耐洗牢度。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种用于日间辐射冷却纺织品的无voc涂料，由一种或多种有机硅粒子和/或无机粒子与含有氟化丙烯酸酯聚合物的水性聚合物乳液共混制成；

4、所述的有机硅粒子为聚甲基三烷氧基微球、聚苯基三烷氧基微球、聚乙烯基三烷氧基微球、聚环氧基烷氧基微球、聚甲基乙烯基烷氧基微球和聚甲基苯基烷氧基微球中的至少一种；

5、所述的无机粒子为二氧化硅、二氧化钛、氧化锌和磷酸铝中的至少一种；

6、所述的有机硅粒子和/或无机粒子的粒径为0.5-10μm。

7、经本发明的无voc涂料整理后的织物具有较好的日间辐射冷却效果，并且耐洗牢度性能优异，经多次洗涤后，织物仍能具有较好的日间辐射冷却效果。

8、在选择水性聚合物乳液时，首先要考虑聚合物与基材的粘结性能，这样能确保涂料与基材之间的附着牢度；其次是聚合物成膜前后的透明度对加入其中的粒子的光谱性能的影响；最后要考虑聚合物的耐候性。

9、优选的，氟化丙烯酸酯聚合物由丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、2-全氟丁基乙基丙烯酸酯在水中进行乳液聚合得到。

10、优选的，所述的水性聚合物乳液由以下质量分数的原料通过乳液聚合得到：

11、

12、上述水性聚合物乳液通过乳液聚合得到，不含voc溶剂，对环境友好；上述水性聚合物乳液中，聚合得到的氟化丙烯酸酯聚合物具有c-f键，成膜后聚合物的发射率较纯丙烯酸酯聚合物的要高，使得涂层具有较好的日间辐射制冷效果，并且氟化丙烯酸酯聚合物与织物基底之间具有较好的粘接性能；氟化丙烯酸酯聚合物透明度高，对有机硅粒子和/或无机粒子的光谱性能基本没有影响。

13、进一步优选的，所述的水性聚合物乳液由以下质量分数的原料通过乳液聚合得到：

14、

15、所述的助剂为引发剂。最优选的，所述的助剂为偶氮二异丁腈(aibn)；所述的表面活性剂为1-烯丙氧基-3-(4-壬基苯酚)-2-丙醇聚氧乙烯(10)醚硫酸铵(dns-86)。

16、进一步优选的，水性聚合物乳液的制备方法包括：将原料混合、乳化，得到预乳化液；将预乳化液在惰性气氛下70-100℃聚合1-10h，得到含有氟化丙烯酸酯聚合物的水性聚合物乳液。

17、所述的有机硅粒子可采用现有技术进行制备。

18、优选的，所述的有机硅粒子的制备方法包括：

19、(a)将有机硅单体与水混合，加入助剂a形成反应液，在15～50℃下反应2～10h；所述的助剂a为酸；

20、(b)向步骤(a)的反应混合液中加入助剂b，反应0.01～0.5h后得到有机硅微球材料的悬浮液；所述的助剂b为碱；

21、(c)将步骤(b)的有机硅微球材料的悬浮液分离、干燥，获得所述的有机硅微球材料；

22、所述的有机硅单体为三烷氧基硅烷，包括甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、氨基三甲氧基硅烷、氨基三乙氧基硅烷、环氧基三甲氧基硅烷和环氧基三乙氧基硅烷中的至少一种。

23、所述的有机硅粒子表面有大量纳米级乳突，纳米乳突可以通过瑞丽散射增强有机硅粒子在太阳光谱范围的反射率，在与水性聚合物乳液混合制成涂料并涂覆于纺织品表面时，有机硅粒子表面的纳米乳突结构并未发生变化。

24、优选的，所述的有机硅粒子和/或无机粒子粒径为0.5-1μm。

25、优选的，在有机硅粒子和/或无机粒子、氟化丙烯酸酯聚合物总量中，有机硅粒子和/或无机粒子的质量分数为70-95％，氟化丙烯酸酯聚合物的质量分数为5-30％。

26、随着无voc涂料中有机硅粒子和/或无机粒子的质量分数的提高，涂层材料的反射率也随之提高，但是有机硅粒子和/或无机粒子与纺织品之间的结合牢度逐渐降低。

27、进一步优选的，在有机硅粒子和/或无机粒子、氟化丙烯酸酯聚合物总量中，有机硅粒子和/或无机粒子的质量分数为85-95％，氟化丙烯酸酯聚合物的质量分数为5-15％。

28、本发明通过简单的物理混合法制备得到了用于日间辐射制冷的无voc涂料，该无voc涂料可涂覆于纺织品表面获得日间辐射制冷涂层。

29、本发明的无voc涂料可现配现用。

30、本发明还提供了一种具有日间辐射制冷涂层的纺织品，通过以下方法制备得到：将所述的无voc涂料涂覆在纺织品表面，干燥后获得具有日间辐射制冷涂层的纺织品。

31、所述的无voc涂料被应用于纺织品上的过程包括：将准备好的纺织品浸入所述的无voc涂料中，形成具有日间辐射冷却效果的有机/无机粒子材料涂层。

32、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

33、(1)本发明用于日间辐射冷却纺织品的无voc涂料中的乳液通过乳液聚合法制备得到，制备工艺简单可操作，溶剂为水，不使用有机溶剂，绿色环保；

34、(2)本发明用于日间辐射冷却纺织品的无voc涂料的制备方法简单易实施，可通过简单的物理混合法得到；

35、(3)氟化丙烯酸酯聚合物具有c-f键，成膜后聚合物的发射率高，使得涂层具有较好的日间辐射制冷效果，并且氟化丙烯酸酯聚合物透明度高，对有机硅粒子和/或无机粒子的光谱性能基本没有影响；

36、(4)氟化丙烯酸酯聚合物与织物基底之间具有较好的粘接性能，经该无voc涂料整理的织物具有优异的耐洗牢度。