一种双波段高发射率辐射制冷膜及制备方法与流程

本发明涉及辐射制冷，具体涉及一种双波段高发射率辐射制冷膜及制备方法。

背景技术：

1、传统空间热调控系统是通过对整个空间加热和制冷的方式达到温度调控目的，此过程往往伴随着大量的能源消耗，由此产生的能源浪费和环境污染问题给人类生产生活带来极为不利的影响。在全球电力能耗中，制冷占据主要部分，如此大的制冷耗能将对人类生产经济造成严重威胁。因此通过降低空间冷量需求，不仅能够实现有效经济的个人舒适，更对人类可持续发展具有积极意义。辐射制冷技术是一种新型制冷方式，与目前大多数的制冷方式不同，辐射制冷技术为被动式制冷技术，无需任何电力输入，对降低全球能耗和环境保护具有救济的推动作用。有望应用于城市建筑和设施的制冷降温，降低城市制冷能耗，促进环境保护和能源利用的和谐发展，未来将可能会给能源领域带来重大变革。

2、地球上所有的物体包括动植物都会放出热辐射，辐射波长各不相同，其中一部分被大气层反射和吸收，另一部分处于特定波长范围的辐射波能穿透大气层，直接逃逸到更冷的外太空，达到自身冷却的目的，辐射冷却也是地球自身的降温方式。大气层对不同波长的电磁波有着不同的透过率，透过率较高的波段称为“大气窗口”，如0.3～2.5μm，3.5～5.0μm，8～14μm。辐射制冷技术通过辐射体材料选择和微观结构调控，使得辐射体在“大气窗口”波段范围内具备高发射率，且在0.3～2.5μm太阳光谱波段具有高反射率，利用这种光谱选择性调控的方式有效的辐射热量并阻挡能量输入，由此达到制冷的目的。辐射制冷膜最重要的两个性能指标是大气窗口波段的发射率和太阳光谱波段的反射率，大气窗口波段的发射率、太阳光波段的反射率越高，辐射制冷效果越好。

3、公开号为cn 214027574 u的中国专利公开了一种制冷膜、包括制冷膜的制品，包括基层以及一次层叠设置于所述基层上的反射层、胶粘剂层和含氟树脂层，制冷膜在7～14μm波段的发射率大于等于93％，在300～2500nm波段的反射率大于等于92％。公开号为cn110216927 b的中国专利公开了一种复合辐射制冷膜，包括顶层以及设于顶层下方的反射层，反射层对至少一部分太阳辐射具有高反射率，顶层包括一种或多种聚合物，聚合物在7～14μm波段具有不低于80％的发射率。公开号为cn 111114031 a的中国专利公开了一种辐射制冷复合膜和辐射制冷制品，包括基体层以及分布于所述基体层中的填料，所述辐射制冷薄膜在7～14μm大气窗口的发射率≥80％、300～2500nm波段的热反射率≥10％，可以有效降低在使用过程中的光污染，且保证优异的辐射制冷效果。公开号为cn 112797666 a的中国专利公开了一种辐射制冷膜及其制品，辐射制冷膜包括层叠设置的载体层、反射层和发射层，所述发射层为所述辐射制冷膜的入光侧，所述发射层的材料为含c-f键的聚合物，所述载体层的材料为含c-c键和/或c-o键的聚合物，c-f键在～13μm的大气窗口波段具有很强的吸收性，且在8～10μm的波段具有很强的吸收峰，所以含c-f键的聚合物具有非常优异的光谱选择性，在不需要添加辐射制冷颗粒的条件下在8～14μm“大气窗口”波段具有优异的发射率。现阶段已发表辐射制冷材料，通过材料选择和结构调控，实现在8～14μm“大气窗口”的高发射率，均为单波段高发射率材料，且该波段频率较低，发射波能量较弱。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种双波段高发射率辐射制冷膜及制备方法，以解决现有辐射制冷材料均为单波段高发射率材料，且该波段频率较低，发射波能量较弱，辐射散热效率相对偏低等问题。

2、为解决上述技术问题，本发明目的之一是提供一种双波段高发射率辐射制冷膜，该辐射制冷膜由重量百分含量计的下列原料制备：

3、

4、进一步地，所述膜基底为环氧树脂、聚氨酯、苯丙树脂、有机硅树脂的均聚物及共聚物中的任意一种及以上，优选为环氧树脂、有机硅树脂和苯丙树脂。

5、进一步地，所述第一填料选自聚丙烯腈(pan)，丙烯腈-丁二烯共聚物(丁腈橡胶)，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs树脂)，丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物，丙烯腈-氯乙烯共聚物及丙烯腈-丙烯酸酯共聚物中的任意一种及以上，优选为聚丙烯腈和丙烯腈-丁二烯共聚物。

6、进一步地，所述第二填料选择具有高折射率白色微纳粉体材料，折射率范围为1.5～3.0，选自二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆、氧化锌、氧化镁、氧化铈、氧化铝、碳化硅、氮化硅、氮化硼、氮化铝、硫酸钡、碳酸钡、碳酸钙、硅酸铝、滑石粉及高岭土中的任意一种及以上，优选为二氧化钛、二氧化锆、氧化铝和氮化硼。

7、进一步地，分散剂选自xys-3500、xys-5800、xys-2800、xys-5260及聚羧酸盐分散剂5040中的任意一种及以上。

8、进一步地，所述流平剂选自byk-333、byk-348、byk-345、byk-349及xys-5779中的任意一种及以上。

9、基于同一发明构思，本发明还提供一种双波段高发射率辐射制冷膜的制备方法，具体步骤如下：

10、s1：常温下将填料、膜基底及分散剂研磨分散，充分混合均匀，再加入流平剂后，研磨处理1～5min，得到混合料；

11、s2：将s1制得的混合料消泡处理，混合料采用静置消泡或真空消泡，静置消泡1h以上，或者在真空条件下消泡处理5～20min；

12、s3：将s2消泡后的混合料制作成膜状，固化成型，固化温度0～80℃，得到双波段高发射率辐射制冷膜。

13、进一步地，根据成型工艺实际操作及所选胶体材料的粘度，所述s1膜基底及填料预处理；采用适当的溶剂对膜基底树脂胶体或乳液进行稀释，稀释后再进行填料分散；填料粉体提前进行烘干处理，除去粉体中水分。

14、进一步地，所述s3辐射制冷膜采用喷涂、刮涂或自流平中任意一种工艺方法制作成膜状，常温或加热固化成型。

15、进一步地，所述s1中第一填料粒径为0.1～50μm，优选为10～30μm；第二填料粒径为0.05～30μm，优选为0.1～10μm。

16、本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种技术效果：

17、本发明能够实现双“大气窗口”波段同时具有高的发射率及大于90％的太阳光反射率。该辐射制冷膜具有辐射制冷功能，能够将自身热量以特定波长的电磁波的形式通过“大气窗口”排放到温度接近绝对零度的外部太空，以达到自身冷却的目的。

技术特征：

1.一种双波段高发射率辐射制冷膜，其特征在于，该辐射制冷膜由重量百分含量计的下列原料制备：

2.根据权利要求1所述的双波段高发射率辐射制冷膜，其特征在于：所述膜基底为环氧树脂、聚氨酯、苯丙树脂、有机硅树脂中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的双波段高发射率辐射制冷膜，其特征在于：所述第一填料为聚丙烯腈(pan)，丙烯腈-丁二烯共聚物(丁腈橡胶)，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs树脂)，丙烯腈-丙烯酸甲酯共聚物，丙烯腈-氯乙烯共聚物，丙烯腈-丙烯酸酯共聚物中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的双波段高发射率辐射制冷膜，其特征在于：所述第二填料为二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆、氧化锌、氧化镁、氧化铈、氧化铝、碳化硅、氮化硅、氮化硼、氮化铝、硫酸钡、碳酸钡、碳酸钙、硅酸铝、滑石粉、高岭土中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的双波段高发射率辐射制冷膜，其特征在于：分散剂为xys-3500、xys-5800、xys-2800、xys-5260、聚羧酸盐分散剂5040中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的双波段高发射率辐射制冷膜，其特征在于：所述流平剂为byk-333、byk-348、byk-345、byk-349、xys-5779中的一种或多种。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的双波段高发射率辐射制冷膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的双波段高发射率辐射制冷膜的制备方法，其特征在于，所述s3辐射制冷膜采用喷涂成膜工艺方法制作成膜状，喷涂成膜包括如下步骤：

9.根据权利要求7所述的双波段高发射率辐射制冷膜的制备方法，其特征在于，所述s3辐射制冷膜采用刮涂成膜工艺方法制作成膜状，刮涂成膜包括如下步骤：

10.根据权利要求7所述的双波段高发射率辐射制冷膜的制备方法，其特征在于：所述s3辐射制冷膜采用自流平成膜工艺方法制作成膜状，自流平成膜包括如下步骤：

技术总结本发明涉及辐射制冷技术领域，具体涉及一种双波段高发射率辐射制冷膜及制备方法。该材料是将第一填料粉体、第二填料粉体与膜基底材料及其他辅助添加剂，按比例混合均匀，消泡后，制作成薄膜状，固化后得到辐射制冷膜材料。本发明能够实现双“大气窗口”波段同时具有高的发射率及大于90％的太阳光反射率。该辐射制冷膜具有辐射制冷功能，能够将自身热量以特定波长的电磁波的形式通过“大气窗口”排放到温度接近绝对零度的外部太空，达到自身冷却。技术研发人员：吕凌霄,王昊,祁贝贝受保护的技术使用者：内蒙古航天红峡化工有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/29