一种具有疏水功能的透明辐射制冷薄膜及其制备方法

一种具有疏水效果的透明辐射制冷薄膜制备方法，属于材料领域、能源领域，材料表界面改性领域，主要涉及高分子材料表面亲疏水改性、制冷降温及自清洁问题，通过涂覆具有疏水效果的透明辐射制冷薄膜能够有效降低基材和所包围环境温度的能力，且因其具有疏水自清洁性能，降低了改性后产品的后续维护的成本。

背景技术：

1、随着社会的高速发展，人们对生活水平的追求也日益提高，而全球变暖和能源短缺这两个问题也凸显在人类面前。为了缓解夏天的炎热和冬天的寒冷，空调等能源输入型降温方式广泛被运用到生活中，以城市建筑能耗为例，已达其总能耗的30%。巨额的碳排放增加使得气候更加恶劣，又让人们进一步依赖能源输入型升降温方式，以此恶性循环，所以这种能源输入性的升降温方式加剧了人类和环境间的矛盾。辐射制冷作为被动的降温方式近年来逐渐进入人们的视野，其利用“大气透明窗”在8-13μm间不吸收辐射的特性，将多余的热量从地球大气层辐射到地球的外部空间，从而实现被动的降温而不消耗任何的能量，通过选择合适的辐射冷却器，可以极大的提升辐射冷却功率。而本文中所制备的辐射制冷膜同时具有疏水效果，进一步降低了产品后续清理维护的成本，符合绿色发展理念等优点，值得研究和推广。

技术实现思路

1、一种具有疏水效果的透明辐射制冷薄膜制备方法。所述的具有疏水效果的透明辐射制冷薄膜，利用滴涂法、旋涂法、刮涂法制得样品。样品展现出可见光透射率最高可达85%及以上。与未涂膜的铝片相比，涂有透明辐射制冷膜的铝片白天样品在阳光辐照强度为700w/m2时表面降温可达15.3℃。该类透明涂层制备方法主要包含以下物质：光固化单体（聚二季戊四醇六丙烯酸酯（dpha）、二缩三丙二醇二丙烯酸酯（tpgda）、季戊四醇四丙烯酸酯（pptta）其中的两种），光引发剂（2-羟基-2-甲基苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、二苯甲酮其中的两种或一种），丙烯酸，交联剂（ n,n’-亚甲基双丙烯酰胺），疏水改性剂（1h,1h,2h,2h-全氟癸基三甲氧基硅烷，十六烷基三甲氧基硅烷,十八烷基三甲氧基硅烷）。

2、其具体制备方法如下：具有疏水效果的透明辐射制冷薄膜是由光固化单体固化成膜，再对其表面羧基化而形成的具有疏水效果的辐射制冷薄膜，所述的光固化单体选自聚二季戊四醇六丙烯酸酯（dpha）、二缩三丙二醇二丙烯酸酯（tpgda）、季戊四醇四丙烯酸酯（pptta）其中的两种。

3、所述的光固化过程中添加有光引发剂为2-羟基-2-甲基苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、二苯甲酮中的一种或两种，所述的引发剂的添加量为光固化单体的0.5 wt %~3wt %。

4、采用羧基化试剂丙烯酸对固化成的膜进行表面羧基化，所述到的羧基化试剂丙烯酸其含量为光固化单体的5wt%-30wt%。

5、进行表面羧基化疏水改性过程中，所用的接枝引发剂为2-羟基-2-甲基苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、二苯甲酮其中的一种或两种，表面接枝引发剂的含量为0.5wt%-3wt%。

6、一种具有疏水效果的透明辐射制冷薄膜的制备方法，包括如下步骤：

7、（1）将光固化单体和光引发剂加入经搅拌混合后形成透明混合溶液；

8、（2）将步骤（1）的混合溶液中，超声分散，使引发剂均匀溶解；

9、（3）将步骤（2）的混合溶液涂在基片上控制厚度为100μm -1200μm，在阳光下固化成型得到透明辐射制冷薄膜。

10、太阳辐照400-600w/m2，照射时长4～8h。

11、透明辐射制冷薄膜用羧基化试剂对其表面进行羧基化，得到亲水的透明辐射制冷薄膜。

12、所述的羧基化试剂为丙烯酸，所述丙烯酸其含量为光固化单体的5wt%-30wt%。

13、用疏水改性液对所述的亲水的透明辐射制冷薄膜进行疏水改性，得到具有疏水效果的透明辐射制冷薄膜。

14、所述的疏水改性液为含疏水改性剂的正己烷溶液；所述的疏水改性液选自1h,1h,2h,2h-全氟癸基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷。

15、在一些工艺中，（1）将光固化单体（聚二季戊四醇六丙烯酸酯（dpha）、二缩三丙二醇二丙烯酸酯（tpgda）、季戊四醇四丙烯酸酯（pptta））其中的两种以0-5：20的比例）和0.5wt%-3wt%的光引发剂（2-羟基-2-甲基苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、二苯甲酮其中的两种或一种）混合在一起，在40℃-80℃下恒温磁力搅拌0.5h-1h，成为粘稠度一致的透明混合溶液，超声处理。

16、（2）在水平桌面放置铝片，通过将固化液涂在铝片表面形成平整涂层，最后将样品放置在户外阳光下照射4-8h，形成固化光滑透明涂层。

17、（3）取一定量的水于烧杯中，依次加入丙烯酸（5wt%-30wt%），表面接枝引发剂（2-羟基-2-甲基苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、二苯甲酮其中的两种或一种），交联剂（1.0-3.0wt%），室温搅拌、然后超声，使其均匀分散，将步骤（2）形成的样品浸入20-30min，然后将样品置于紫外灯箱中照射10-20h，接枝完成后，用去离子水冲去未聚合的丙烯酸和多余的聚丙烯酸，烘箱60℃-100℃干燥。

18、（4）取正己烷与疏水改性剂混合后搅拌均匀，然后将表面羟基化的辐射制冷涂层浸泡，然后取出，烘箱60℃-100℃干燥，得到具有疏水效果的辐射制冷涂层。

19、本发明的技术方案所制备得到的具有疏水效果的辐射制冷涂层，可见光透光性好，大气透明窗口辐射能力强，能在满足透光性要求的同时具有较好的辐射制冷效果，并且具有优异的疏水效果，能够在一定的条件下实现自清洁的功能，极大的减少了产品后续清理维护的成本。

技术特征：

1.一种具有疏水功能的透明辐射制冷薄膜，其特征在于，具有疏水效果的透明辐射制冷薄膜是由光固化单体固化成膜，再对其表面羧基化而形成的具有疏水效果的辐射制冷薄膜，所述的光固化单体选自聚二季戊四醇六丙烯酸酯（dpha）、二缩三丙二醇二丙烯酸酯（tpgda）、季戊四醇四丙烯酸酯（pptta）其中的两种。

2.根据权利要求1所述的具有疏水效果的透明辐射制冷薄膜，其特征在于，光固化过程中添加有光引发剂为2-羟基-2-甲基苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、二苯甲酮中的一种或两种，所述的引发剂的添加量为光固化单体的0.5 wt %~3 wt %。

3.根据权利要求1所述的具有疏水功能的透明辐射制冷薄膜，其特征在于，采用羧基化试剂丙烯酸对固化成的膜进行表面羧基化，所述到的羧基化试剂丙烯酸其含量为光固化单体的5wt%-30wt%。

4.根据权利要求3所述的具有疏水功能的透明辐射制冷薄膜，其特征在于，进行表面羧基化疏水改性过程中，所用的接枝引发剂为2-羟基-2-甲基苯基丙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、二苯甲酮其中的一种或两种，表面接枝引发剂的含量为0.5wt%-3wt%。

5.一种具有疏水效果的透明辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的具有疏水效果的透明辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，太阳辐照400-600w/m2，照射时长4～8h。

7.根据权利要求5所述的具有疏水效果的透明辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，透明辐射制冷薄膜用羧基化试剂对其表面进行羧基化，得到亲水的透明辐射制冷薄膜。

8.根据权利要求7所述的具有疏水效果的透明辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，所述的羧基化试剂为丙烯酸，所述丙烯酸其含量为光固化单体的5wt%-30wt%。

9.根据权利要求8所述的具有疏水效果的透明辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，用疏水改性液对所述的亲水的透明辐射制冷薄膜进行疏水改性，得到具有疏水效果的透明辐射制冷薄膜。

10.根据权利要求9所述的具有疏水效果的透明辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，所述的疏水改性液为含疏水改性剂的正己烷溶液；所述的疏水改性液选自1h,1h,2h,2h-全氟癸基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷。

技术总结
本文提供一种具有疏水功能的透明辐射制冷薄膜及其制备方法，具有疏水效果的透明辐射制冷薄膜是由光固化单体固化成膜，再对其表面羧基化而形成的具有疏水效果的辐射制冷薄膜，所述的光固化单体选自聚二季戊四醇六丙烯酸酯（DPHA）、二缩三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）、季戊四醇四丙烯酸酯（PPTTA）其中的两种。涉及材料表界面改性，包括以下步骤：制备辐射制冷膜，对其表面羧基化改性而形成的具有疏水效果的透明的制冷薄膜。

技术研发人员：谭新玉,胡伟伟,杨雄波
受保护的技术使用者：三峡大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15