专利名称：一种温控太阳辐射通透的节能窗涂布膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及纳米光学领域，具体地说是一种含复合纳米材料的吸收红外光和可见 光的温控太阳辐射通透的节能窗涂布膜。
背景技术：
抵达地面的太阳能波长(290-4000nm)主要被分为三个波段紫外辐射(波长入 =290-400nm)，可见光(λ = 400-760nm)，红外辐射(λ = 760nm-lmm)；其中红外辐射又进 一步被分为近红外 IRA( λ = 760-1440nm)，中红外 IRB( λ = 1440_3000nm)，远红外 IRC( λ =3000-lmm)。虽然红外光IR的光子能比紫外光UV低，但是太阳的总转化能中IR占54%， 而UV只占7%。太阳红外辐射能中最主要的部分是IRA，因为抵达地面的太阳能中30%的 能量是在IRA范围内的。在炎热的夏天，室内，车厢及船舱等有窗户的空间都需要用制冷，寒冷的冬天有需 要取暖。这些消耗了大量的能源。化石能源的消耗，破坏和污染了环境，排放了二氧化碳，加 剧了温室效应。我国建筑能耗中建筑使用能耗占80-90%，其中65%用于空调和采暖。为 此，在高温天气里，能够有效地阻挡太阳光的辐射，而在低温天气里，又能够有效地吸收太 阳光的辐射，可以大大降低空调的使用率，从而达到节能的目的。
发明内容
本发明的目的是制造一种在高温天气里能够有效地阻挡而在低温天气里又能够 有效地吸收太阳光的辐射的温控太阳辐射通透节能窗涂布膜。本发明采用如下技术方案本发明是以一种复合纳米材料的红外光及可见光的吸收功能，结合具有温敏特性 材料制备具有特定功能的节能窗涂布膜。复合纳米材料是一种金纳米棒和三种金纳米片的混合物。辅料为稳定纳米材料的 高分子，如聚乙烯吡咯烷酮、巯基聚乙二醇和半胱氨酸等。基料为温敏特性的聚氨酯。复合纳米材料的加入量在保证高温天气红外光完全吸收的基础上，涂层表面的温 度调节复合纳米涂层对可见光和红外光的透过率。本发明的优势在于1、本发明产品在高温环境中可以完全吸收红外光，有效阻挡太阳光中热效应最强 的红外光部分节能窗内部环境温度上升，控制而当环境(涂布层表面)温度降低时，红外光 和可见光的透过率就开始上升，使节能窗内部环境温度上升，同类专利和产品中不具有这 种功能；2、本发明产品因其消光功能是源于其中的纳米结构，所以不存在光漂白或使用时 间长，导致其抗红外光功能下降等问题，从而可以延长使用寿命，降低原材料的消耗和环境 垃圾的产生。
图1吸收峰在840nm处的金纳米棒的电镜图。图2吸收峰分别在llOOnm，1400nm和1800nm处的金纳米片的电镜图。图3吸收率计算示意图。图4膜厚为50微米的温控太阳辐射通透的节能窗涂布膜在10、20及45°C时的光 谱图。
具体实施例方式实施例1，金纳米棒的制备取5mL 0. 2M十六烷基溴化铵(CTAB)水溶液放入烧杯中，搅拌下滴加5mL5 X 10_4M 氯金酸水溶液。再快速加入0.6mL新鲜配制的0. OlM硼氢化钠水溶液。溶液由浅黄色变为 棕黄色。继续搅拌2分钟，于25°C环境静置2小时后作为种子液备用。在25°C环境下，取2. 5mL 0. 2M CTAB水溶液置于烧杯中，加入0. 125mL 4X ICT3M硝 酸银水溶液。再加入2. 5mL IX IO-3M氯金酸水溶液，混合均勻后加入30 μ L 0. 0788Μ抗坏 血酸水溶液，溶液由深棕黄色变为无色后再加入IOyL IM盐酸，在27 30°C环境下加入 14yL上述的种子液。静置30分钟，即得金纳米棒悬浮液。所得金纳米棒的电镜和光谱见 附图1。实施例2，金纳米片的制备0.2ml 的氯金酸水溶液，0.6ml IOOmM的硼氢化钠水溶液，0. 5ml IOmM柠檬酸 钠依次加入到19ml水中。搅拌2分钟后溶液变成橘红色。静置2小时后取一定量橘红色 溶液加入以下溶液中氯金酸水溶液0. 103ml IOOmM抗坏血酸溶液0. 2ml, 0. 2M CTAB 溶液5ml，0. 5mM碘化钾溶液1. 5ml及IOml水的混合溶液。静置反应4小时，加入一定浓度 的NaCl，与圆底烧瓶中自然沉降12小时，将上清倒光，再向烧瓶内加入纯水，超声处理5分 钟，加入纯水从透明变绿色，即得金纳米片悬浮液。80,60和40ul橘红色溶液加入量可以分 别得到吸收峰在1100、1400和ISOOnm的金纳米片悬浮液。所得金纳米片的电镜和光谱见 附图2。实施例3，温控太阳辐射通透的节能窗涂布膜将吸收峰在840nm，消光强度为1. O的金纳米棒悬浮液IOOml加到IOOml的Img/ ml的聚乙烯吡咯烷酮中室温(20-25)搅拌24小时，在2000转/分钟离心20分钟，去上清，
收集沉淀。将吸收峰在llOOnm，消光强度为1. O的金纳米片悬浮液IOOml加到IOOml的Img/ ml的聚乙烯吡咯烷酮中室温(20-25)搅拌24小时，在1500转/分钟离心20分钟，去上清，
收集沉淀。将吸收峰在1400nm，消光强度为1. O的金纳米片悬浮液IOOml加到IOOml的Img/ ml的聚乙烯吡咯烷酮中室温(20-25)搅拌24小时，在1200转/分钟离心20分钟，去上清，
收集沉淀。将吸收峰在1800nm，消光强度为1. O的金纳米片悬浮液IOOml加到IOOml的Img/ ml的聚乙烯吡咯烷酮中室温(20-25)搅拌24小时，在1200转/分钟离心20分钟，去上清，
收集沉淀。
4
在将上述四种沉淀合并加温敏聚氨酯漆重悬，调吸光度至6. 0-10. 0即可。涂敷的 膜厚为30-80微米。为膜厚为50微米的涂布膜在10、20及45°C时的光谱图见附图3 (其中 10°C时，可见光通过近乎100%，红外光通过30% ；20°C时，可见光通过近乎90%，红外光通 过10%左右；45时，可见光通过近乎80%，红外光近乎全阻挡。吸收率计算方法用全波长 分光光度计测定本涂布膜的透过模式的光谱，光谱曲线以上部分的面积占的百分比即为吸 收率，计算示意图见附图4。以下涉及吸收率的计算都按此方法)。实施例4，温控太阳辐射通透的节能窗涂布膜将吸收峰在840nm，消光强度为1. 0的金纳米棒悬浮液IOOml加到IOOml的Img/ ml的巯基聚乙二醇水溶液中室温(20-25)搅拌24小时，在2000转/分钟离心20分钟，去
上清，收集沉淀。将吸收峰在llOOnm，消光强度为1. O的金纳米片悬浮液IOOml加到IOOml的Img/ ml的巯基聚乙二醇水溶液中室温(20-25)搅拌24小时，在1500转/分钟离心20分钟，去
上清，收集沉淀。将吸收峰在1400nm，消光强度为1. O的金纳米片悬浮液IOOml加到IOOml的Img/ ml的巯基聚乙二醇水溶液中室温(20-25)搅拌24小时，在1200转/分钟离心20分钟，去
上清，收集沉淀。将吸收峰在1800nm，消光强度为1. O的金纳米片悬浮液IOOml加到IOOml的Img/ ml的巯基聚乙二醇水溶液中室温(20-25)搅拌24小时，在1200转/分钟离心20分钟，去
上清，收集沉淀。在将上述四种沉淀合并加温敏聚氨酯漆重悬，调吸光度至6. 0-10. O即可。涂敷的 膜厚为30-80微米。实施例5，温控太阳辐射通透的节能窗涂布膜将吸收峰在840nm，消光强度为1. O的金纳米棒悬浮液IOOml加到IOOml的Img/ ml的半胱氨酸水溶液中室温(20-25)搅拌24小时，在2000转/分钟离心20分钟，去上清，
收集沉淀。将吸收峰在llOOnm，消光强度为1. O的金纳米片悬浮液IOOml加到IOOml的Img/ ml的半胱氨酸水溶液中室温(20-25)搅拌24小时，在1500转/分钟离心20分钟，去上清，
收集沉淀。将吸收峰在1400nm，消光强度为1. O的金纳米片悬浮液IOOml加到IOOml的Img/ ml的半胱氨酸水溶液中室温(20-25)搅拌24小时，在1200转/分钟离心20分钟，去上清，
收集沉淀。将吸收峰在1800nm，消光强度为1. O的金纳米片悬浮液IOOml加到IOOml的Img/ ml的半胱氨酸水溶液中室温(20-25)搅拌24小时，在1200转/分钟离心20分钟，去上清，
收集沉淀。在将上述四种沉淀合并加温敏聚氨酯漆重悬，调吸光度至6. 0-10. O即可。涂敷的 膜厚为30-80微米。
权利要求
1.一种温控太阳辐射通透节能窗涂布膜，其特征在于由具有红外吸收的金纳 米材料、辅料和透明基料材料组成，其中金纳米材料、辅料和透明基料的质量比为 0.01-0.2 0.1-2 100-500。
2.根据权利要求1所述的温控太阳辐射通透节能窗涂布膜，其特征在于金纳米材料由 一种金纳米棒和三种金纳米片组成，金纳米棒的消光峰在850士50nm，三种金纳米片的吸收 峰分别在1100 士 100歷、1400士100歷、1700士10011111，金纳米棒和三种金纳米片之间的吸收 峰强度之比为1 1 1 1。
3.根据权利要求2所述的温控太阳辐射通透节能窗涂布膜，其特征在于金纳米棒的横 截面直径7-15nm，长径比为1 4-6。
4.根据权利要求2所述的温控太阳辐射通透节能窗涂布膜，其特征在于吸收峰在 1100 士 IOOnm的金纳米片厚度5_15nm，其边长为60_100nm。
5.根据权利要求2所述的温控太阳辐射通透节能窗涂布膜，其特征在于吸收峰在 1400 士 IOOnm的金纳米片厚度5_15nm，其边长为120_180nm。
6.根据权利要求2所述的温控太阳辐射通透节能窗涂布膜，其特征在于吸收峰在 1700 士 IOOnm的金纳米片厚度5_15nm，其边长为200_380nm。
7.根据权利要求1所述的温控太阳辐射通透节能窗涂布膜，其特征在于辅料为带负电 的水溶性高分子材料或具有巯基的水溶性分子。
8.根据权利要求1所述的温控太阳辐射通透节能窗涂布膜，其特征在于带负电的水溶 性高分子材料为聚乙烯吡咯烷酮，具有巯基的水溶性分子为巯基聚乙二醇或半胱氨酸。
9.根据权利要求1所述的温控太阳辐射通透节能窗涂布膜，其特征在于透明基料为相 变温度在35-80度之间的温敏聚氨酯。
全文摘要
本发明公开了一种温控太阳辐射通透的节能窗涂布膜，由具有红外吸收的金纳米材料、辅料和透明基料材料组成，其中金纳米材料、辅料和透明基料的质量比为0.01-0.2∶0.1-2∶100-500。先将金纳米材料加到辅料中搅拌2-24小时，再将搅拌的混合物加到温敏聚酰胺的基料中搅拌混匀即可。将其涂布在所需部位的外表面，控制其厚度在30-80微米的范围，在阳光下，随涂层表面温度的降低，可见光和红外光的透过率都上升，且随涂层表面温度的升高，可见光和红外光的透过率都降低。
文档编号C09D5/32GK102002312SQ201010554339
公开日2011年4月6日 申请日期2010年11月22日 优先权日2010年11月22日
发明者张枭雄, 朱纯, 李丹阳, 王明春, 程远, 董健, 钱辰, 高倩 申请人:东南大学