本發明(ming)涉及輻(fu)射制冷(leng)，具體是一種近紅外高反(fan)射型具有自(zi)清潔能力的輻(fu)射制冷(leng)涂料。

背景技術：

1、近年來，用于(yu)制(zhi)冷和供(gong)暖的(de)(de)能(neng)源消耗增加(jia)，導致全球(qiu)二氧(yang)化(hua)碳水平上升(sheng)，隨后“城市熱島”效應加(jia)劇(ju)。夏季(ji)，在使用空調的(de)(de)情況下(xia)，溫室氣體排放(fang)(fang)量(liang)(liang)占(zhan)總(zong)排放(fang)(fang)量(liang)(liang)的(de)(de)10％，占(zhan)總(zong)用電量(liang)(liang)的(de)(de)15％。在太(tai)(tai)陽能(neng)領域，太(tai)(tai)陽能(neng)光伏(fu)模塊(kuai)的(de)(de)一個主要挑戰(zhan)是由(you)覆蓋玻(bo)璃引起(qi)的(de)(de)光學(xue)效率和光譜(pu)吸(xi)收(shou)的(de)(de)損失(shi)。由(you)于(yu)灰塵積聚，這(zhe)可能(neng)導致輸出功率降低約3％至50％。日(ri)間輻(fu)射(she)(she)冷卻技術主要依賴于(yu)太(tai)(tai)陽光譜(pu)帶的(de)(de)反射(she)(she)和大(da)(da)氣窗口帶的(de)(de)熱輻(fu)射(she)(she)。這(zhe)項技術有可能(neng)大(da)(da)大(da)(da)改善建筑(zhu)物的(de)(de)溫度(du)控(kong)制(zhi)，從而減少對風扇和空調等其他部(bu)件的(de)(de)需求。

2、在長期(qi)運行過程(cheng)中，特別是在潮(chao)濕地區，可能會嚴重影響pdrc材(cai)料(liao)的(de)(de)性(xing)能。人們迫切地期(qi)望(wang)開發出具有自清潔能力(li)的(de)(de)節能高效的(de)(de)冷卻模式和冷卻材(cai)料(liao)。

3、日間(jian)輻(fu)(fu)射(she)(she)制(zhi)冷(leng)(leng)材(cai)(cai)(cai)料(liao)在太陽輻(fu)(fu)射(she)(she)波段(0.3-2.5μm)的(de)反射(she)(she)率(lv)和大氣(qi)窗口波段(8-13μm)的(de)發射(she)(she)率(lv)應該都較高，才能滿足良好(hao)的(de)制(zhi)冷(leng)(leng)效(xiao)果。然而(er)，輻(fu)(fu)射(she)(she)制(zhi)冷(leng)(leng)技術卻(que)因(yin)以(yi)下(xia)(xia)問題受(shou)到(dao)限制(zhi)：(1)早期為(wei)了追求高反射(she)(she)率(lv)在銀、鋁表面涂(tu)覆(fu)一(yi)種聚合物來提(ti)高發射(she)(she)率(lv)，但(dan)是長期工作(zuo)條件下(xia)(xia)，表面發生(sheng)氧(yang)化，制(zhi)冷(leng)(leng)性(xing)能下(xia)(xia)降，由(you)于(yu)存(cun)在反光金屬(shu)，會造成“光污(wu)染”(2)一(yi)些研究者為(wei)了獲得高性(xing)能的(de)輻(fu)(fu)射(she)(she)制(zhi)冷(leng)(leng)材(cai)(cai)(cai)料(liao)，采(cai)用(yong)(yong)(yong)靜電紡絲、刻蝕(shi)、沉積多層薄(bo)膜等方法，但(dan)其制(zhi)備工藝卻(que)相對(dui)復雜，難(nan)以(yi)實現大規模制(zhi)備。(3)輻(fu)(fu)射(she)(she)冷(leng)(leng)卻(que)材(cai)(cai)(cai)料(liao)由(you)于(yu)表面有(you)灰(hui)塵對(dui)高反射(she)(she)粒子、高發射(she)(she)材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)覆(fu)蓋，對(dui)于(yu)表面的(de)微納結構造成破壞(huai)，嚴(yan)重(zhong)限制(zhi)了輻(fu)(fu)射(she)(she)冷(leng)(leng)卻(que)性(xing)能(4)因(yin)此，探(tan)索(suo)涂(tu)料(liao)或油漆等噴涂(tu)應用(yong)(yong)(yong)模式，將具有(you)自清(qing)潔性(xing)能的(de)輻(fu)(fu)射(she)(she)制(zhi)冷(leng)(leng)材(cai)(cai)(cai)料(liao)適用(yong)(yong)(yong)于(yu)多種場(chang)景。

4、在(zai)目前的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)些(xie)研究中(zhong)(zhong)，如公(gong)(gong)開號為(wei)cn?108250873?a(室外全(quan)天候太(tai)陽(yang)光反射(she)(she)(she)與(yu)紅外輻射(she)(she)(she)制(zhi)冷(leng)(leng)涂料(liao)(liao))通過(guo)添(tian)加微(wei)(wei)(wei)米級鍍金(jin)屬(shu)片(pian)狀體(ti)(ti)，或(huo)(huo)微(wei)(wei)(wei)米級鍍金(jin)屬(shu)球(qiu)形體(ti)(ti)于(yu)涂料(liao)(liao)體(ti)(ti)系中(zhong)(zhong)，并(bing)采用(yong)分(fen)(fen)層涂布的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)式，鍍金(jin)屬(shu)片(pian)狀結構(gou)通過(guo)涂裝(zhuang)方(fang)向(xiang)實現(xian)太(tai)陽(yang)光高(gao)反射(she)(she)(she)及紅外高(gao)輻射(she)(she)(she)，從(cong)而達到被動式制(zhi)冷(leng)(leng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)效(xiao)果(guo)。如公(gong)(gong)開號為(wei)cn?114933731?a(分(fen)(fen)級粒(li)徑(jing)微(wei)(wei)(wei)球(qiu)與(yu)孔復合(he)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)聚(ju)(ju)(ju)合(he)物(wu)基(ji)(ji)輻射(she)(she)(she)制(zhi)冷(leng)(leng)材(cai)(cai)料(liao)(liao)及其制(zhi)備方(fang)法)分(fen)(fen)級粒(li)徑(jing)微(wei)(wei)(wei)球(qiu)與(yu)孔復合(he)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)聚(ju)(ju)(ju)合(he)物(wu)基(ji)(ji)輻射(she)(she)(she)制(zhi)冷(leng)(leng)材(cai)(cai)料(liao)(liao)，以膜、薄片(pian)或(huo)(huo)涂層形式的(de)(de)(de)(de)(de)(de)單層結構(gou)，它以聚(ju)(ju)(ju)合(he)物(wu)材(cai)(cai)料(liao)(liao)作為(wei)基(ji)(ji)底，在(zai)基(ji)(ji)底中(zhong)(zhong)均勻分(fen)(fen)布大粒(li)徑(jing)微(wei)(wei)(wei)球(qiu)材(cai)(cai)料(liao)(liao)、小(xiao)粒(li)徑(jing)微(wei)(wei)(wei)球(qiu)材(cai)(cai)料(liao)(liao)和微(wei)(wei)(wei)孔。這些(xie)專利只是在(zai)不(bu)同聚(ju)(ju)(ju)合(he)物(wu)添(tian)加不(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)填料(liao)(liao)，是想(xiang)通過(guo)添(tian)加不(bu)同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)無機填料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)式來實現(xian)反射(she)(she)(she)率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)提升，但由于(yu)填料(liao)(liao)在(zai)聚(ju)(ju)(ju)合(he)物(wu)分(fen)(fen)散不(bu)均勻的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)因，沒(mei)有(you)考慮填料(liao)(liao)在(zai)聚(ju)(ju)(ju)合(he)物(wu)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)散性(xing)，存在(zai)輻射(she)(she)(she)制(zhi)冷(leng)(leng)涂層散射(she)(she)(she)效(xiao)率(lv)較(jiao)低的(de)(de)(de)(de)(de)(de)局限。

技術實現思路

1、本(ben)發明(ming)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是(shi)針對當前技術(shu)中存(cun)在的(de)(de)(de)(de)局限，提(ti)供一種近(jin)紅(hong)外(wai)高(gao)反射(she)的(de)(de)(de)(de)輻射(she)制冷涂(tu)層的(de)(de)(de)(de)制備方法。該(gai)方法使(shi)用(yong)kh-570對al2o3改性(xing)(xing)處理得到k-al2o3，然后加入到氟(fu)化乙烯(xi)丙(bing)烯(xi)酸酯(fep)中，以提(ti)高(gao)在氟(fu)化乙烯(xi)丙(bing)烯(xi)酸酯中的(de)(de)(de)(de)分散性(xing)(xing)，提(ti)高(gao)輻射(she)制冷涂(tu)層在太陽輻射(she)波(bo)段(duan)的(de)(de)(de)(de)反射(she)率和在大氣(qi)窗口波(bo)段(duan)的(de)(de)(de)(de)發射(she)率。本(ben)發明(ming)的(de)(de)(de)(de)輻射(she)制冷涂(tu)料易于(yu)制備，制冷效果明(ming)顯，在太陽輻射(she)波(bo)段(duan)具有(you)高(gao)的(de)(de)(de)(de)反射(she)性(xing)(xing)能，在中紅(hong)外(wai)波(bo)段(duan)具有(you)高(gao)的(de)(de)(de)(de)發射(she)性(xing)(xing)能。

2、本發明的技術方案為：

3、一種近紅外高反射的輻射制冷涂層(ceng)的制備(bei)方(fang)法，該(gai)方(fang)法包括如下步驟：

4、(1)k-al2o3的(de)制備：將(jiang)硅烷偶聯(lian)劑加入(ru)到(dao)乙醇水(shui)溶(rong)液中，然后使用冰醋酸將(jiang)溶(rong)液的(de)ph值調節至3.5～5.5，靜置10-15分鐘；再將(jiang)al2o3顆粒添加到(dao)其中，并進(jin)行10～30分鐘的(de)超聲處理(li)；然后在60-80℃水(shui)浴(yu)中加熱(re)5～8小時(shi)，經離心、清洗、干(gan)燥爐，得到(dao)改性al2o3顆粒，即k-al2o3。

5、其中(zhong)，所述(shu)步驟(1)中(zhong)kh-570與al2o3的(de)質(zhi)量比(bi)為6：(19-94)；

6、所述的硅(gui)烷偶聯劑(ji)為kh-570；所述的al2o3顆粒(li)的粒(li)徑為0.2?-0.4μm；

7、所述(shu)的(de)干燥為(wei)50-70℃的(de)真空干燥爐中18～24小(xiao)時；乙醇(chun)水溶液中，乙醇(chun)與水質量比為(wei)6～12：1；

8、(2)混合液的制備：將fep、k-al2o3和去(qu)離子(zi)水混合，磁力攪拌3-5h，得到懸浮液；

9、其中，質量比fep:k-al2o3:去離子水＝1：1：(0.8-2.2)；

10、(3)成(cheng)膜：用噴槍(qiang)在基(ji)體表面噴涂一層厚度為30-50μm的(de)純fep預固化層，然后再在預固化層上噴涂步驟(2)得到的(de)混合液，最(zui)后340-350℃下固化3-5min，得到近(jin)紅(hong)外(wai)高反射的(de)輻射制冷(leng)涂層；所述的(de)輻射制冷(leng)涂層的(de)厚度為200μm-300μm；

11、所述(shu)步驟(zou)(3)中(zhong)噴(pen)槍(qiang)的(de)噴(pen)涂壓力為0.6-0.8mpa，噴(pen)嘴的(de)直徑為0.8-1.2mm；噴(pen)槍(qiang)與基體(ti)的(de)距離為12?-17cm。

12、所述的(de)基體為(wei)玻(bo)璃、木(mu)板、塑料(liao)或金屬。

13、所述的(de)涂層在300～2500nm波段展(zhan)現(xian)出卓越的(de)反射率為95.62％～96.03％；同時在大氣窗口區(波長8～13μm)具(ju)備高效(xiao)的(de)發射率為95.81～96.34％；該涂料還在各種潮濕環境具(ju)備超疏水特性(xing)，水接觸角為158.6°～159.3°。

14、與(yu)現(xian)有技術(shu)相比，本發明的有益效果在于(yu)：

15、本發(fa)明在(zai)基(ji)體表(biao)面(mian)制(zhi)備一(yi)層(ceng)薄薄的純(chun)fep預固化層(ceng)以提(ti)高輻(fu)射(she)冷卻(que)材(cai)料與基(ji)體的結合力，然(ran)后采用噴涂法沉積在(zai)基(ji)體上制(zhi)備具有高反射(she)率的輻(fu)射(she)制(zhi)冷涂層(ceng)；其(qi)中以去離(li)子水(shui)作為溶劑，fep實現高發(fa)射(she)率，k-al2o3提(ti)高反射(she)太(tai)陽輻(fu)射(she)和提(ti)升大氣窗口(kou)波(bo)段的發(fa)射(she)率而組(zu)成(cheng)。

16、具體體現在；

17、1.所述輻(fu)射制(zhi)冷涂層在太陽輻(fu)射波(bo)段(duan)(0.3-2.5μm)的(de)(de)平(ping)均反射率為96.03％，在大氣窗口波(bo)段(duan)(8-13μm)發(fa)射率為96.34％；在秋(qiu)季達到4.5℃的(de)(de)平(ping)均溫(wen)降。并(bing)且兼顧(gu)了自清潔(jie)性能，具(ju)有159.3°的(de)(de)接觸角。

18、2.所述輻射制(zhi)冷(leng)涂(tu)層(ceng)為(wei)單層(ceng)涂(tu)層(ceng)，制(zhi)備工(gong)藝簡單，成本低，性能好(hao)，可實現大面積制(zhi)備。

19、3.所述(shu)輻射制冷涂層(ceng)具有良(liang)好的(de)自清(qing)潔性(xing)，減(jian)少污染(ran)物對其影響。

20、4.所述(shu)輻射(she)制冷涂層表(biao)面顆粒(li)分散性良好，更好的(de)提高涂層的(de)光學性能，可(ke)應用于，普通(tong)建筑房屋，以及各類太陽能電(dian)池板上(shang)。

技術特征：

1.一種(zhong)近紅外高反射的輻射制冷(leng)涂層的制備(bei)方(fang)(fang)法，其特征為該方(fang)(fang)法包括如下(xia)步驟(zou)：

2.如(ru)權利要(yao)求1所述的(de)近紅外高(gao)反(fan)射的(de)輻射制冷涂層的(de)制備方法(fa)，其特征為所述步驟(3)中噴槍的(de)噴涂壓力為0.6-0.8mpa，噴嘴的(de)直徑為0.8-1.2mm；噴槍與基體的(de)距離為12-17cm。

3.如權利要求1所述的(de)近紅外高反射的(de)輻(fu)射制冷涂層的(de)制備(bei)方法，其(qi)特征為所述的(de)基體為玻(bo)璃、木板(ban)、塑料或(huo)金屬。

4.如權利要求1所述的(de)(de)近紅(hong)外(wai)高反射(she)(she)的(de)(de)輻(fu)射(she)(she)制(zhi)冷涂(tu)層(ceng)的(de)(de)制(zhi)備(bei)方法，其特(te)征為(wei)所述的(de)(de)涂(tu)層(ceng)在300～2500nm波段展(zhan)現出卓越(yue)的(de)(de)反射(she)(she)率為(wei)95.62％～96.31％；同時在大氣窗口區(波長(chang)8～13μm)具備(bei)高效的(de)(de)發射(she)(she)率為(wei)95.81～96.34％；該涂(tu)料水的(de)(de)接觸(chu)角為(wei)158.6°～159.3°。

5.如權利要求1所(suo)述的(de)(de)近紅外(wai)高反射的(de)(de)輻射制冷涂層的(de)(de)制備方法(fa)，其特征為(wei)步(bu)驟(1)乙(yi)醇(chun)水溶液中，乙(yi)醇(chun)與水質量比(bi)為(wei)6～12：1；所(suo)述的(de)(de)al2o3顆粒的(de)(de)粒徑為(wei)0.2-0.4μm。

6.如權利(li)要(yao)求1所(suo)述的(de)近紅外高(gao)反射的(de)輻(fu)射制冷涂(tu)層(ceng)的(de)制備方法(fa)，其特征為所(suo)述的(de)干(gan)燥為50-70℃的(de)真空(kong)干(gan)燥爐中(zhong)18～24小時。

技術總結
本發明為一種近紅外高反射的輻射制冷涂層的制備方法。該方法使用KH?570對Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;改性處理得到K?Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;，然后加入到氟化乙烯丙烯酸酯(FEP)中，以提高在氟化乙烯丙烯酸酯中的分散性，提高輻射制冷涂層在太陽輻射波段的反射率和在大氣窗口波段的發射率及其散射效率。本發明的輻射制冷涂料易于制備，制冷效果明顯，在太陽輻射波段具有高的反射性能，在中紅外波段具有高的發射性能。

技術研發人員：范永哲,周文龍,謝允安,王勝興,馬曉涵,李世杰,馬瑞娜,王珺,杜安,張爽,趙雪
受保護的技術使用者：河北工業大學
技術研發日：
技術公布日：2024/9/19