一種柔性太陽能保溫液晶聚合物薄膜及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種柔性太陽能保溫液晶聚合物薄膜及其制作方法，屬于太陽能利用技術。
【背景技術】
[0002]當今是技術迅猛發展的時代，對能源的消耗越來越大，因此對節能環保的要求越來越高。太陽能作為可再生的清潔能源受到廣泛關注。
[0003]目前利用太陽能的一種方式是農業領域的溫室塑料大棚，白天利用陽光升溫大棚，通過減少對流保持塑料大棚的溫度，但是普通的塑料薄膜無法在夜間阻隔棚內物體的紅外輻射，造成較大的熱量損失。
[0004]利用太陽能的另一種方式是太陽能熱水器，將光能轉化為熱能，儲蓄在比熱較大的水等液態物質之中，然后加以利用，盡管利用保溫材料和真空等減小了熱量的對流和傳導損失，但到夜間，熱量通過集熱管的紅外輻射，仍然有較大的熱量損失。
[0005]這類太陽能的利用方式由于物體的紅外輻射，在夜間存在著較大的熱量損失問題。
[0006]PDLC是目前一種常見的改變光學反射率的薄膜材料，通過在H)LC薄膜兩側施加電場的與否，改變薄膜里液晶微滴中的液晶分子的排列有序性，達到控制roLC薄膜光學反射率的目的，這一方式存在制造工藝復雜、成本高，改變薄膜的光線反射率需要控制裝置，應用成本高、控制過程存在耗能等諸多問題。
[0007]偶氮類化合物在外界光的作用下，會發生分子異構行為，即在紫外光等高能光線的照射下，偶氮分子會異構到高能結構態，分子形態發生一定的形態；在高能光消失后，通過紅外光或熱馳豫，偶氮分子會回復到低能結構態，分子形態恢復為原來的形態。

【發明內容】

[0008]本發明的目的在于考慮上述問題而提供一種夜間可反射紅外線的柔性太陽能保溫液晶聚合物薄膜。
[0009]本發明的另一目的在于提供一種操作簡單，方便實用的柔性太陽能保溫液晶聚合物薄膜的制作方法。
[0010]本發明的技術方案是:本發明的柔性太陽能保溫薄膜，包括有如下組份:液晶占比58.5%?78.5%、偶氮染料占比1%?3%、聚合物占比19.5%?39.5%。
[0011]本發明柔性太陽能保溫薄膜的制作方法，包括如下步驟:
1)將液晶、偶氮染料、聚合物預聚體在暗室中或紅光下充分混合均勻；
2)涂布成厚度為10-500um的液膜；
3)用紫外光照射0.5-30分鐘，引發聚合反應，使液晶和偶氮染料形成微滴分布在聚合物中，制得柔性太陽能保溫液晶聚合物薄膜。
[0012]本發明針對紅外輻射造成的熱量損失問題，使用偶氮液晶聚合物制備的柔性太陽能保溫液晶聚合物薄膜白天能夠透射太陽光，實現對薄膜覆蓋物體的升溫；夜間能對所覆蓋物體的紅外輻射予以反射，使紅外輻射不會向外散失，從而實現更好的保溫效果。本發明柔性太陽能保溫液晶聚合物薄膜利用太陽光中的高能光來轉換薄膜的透射和反射，自身不用消耗能量，亦不需要附加的控制設備，方便大規模使用和推廣，特別適合于農業生產的塑料保溫大棚和太陽能熱水器等應用。
[0013]現有液晶聚合物薄膜是將液晶以微小液滴的形態分布在聚合物中，利用液晶材料的光折射率各向異性的特點，在電場條件不同的情況下實現薄膜的透明和不透明的應用。普通液晶聚合物薄膜，液晶的取向是通過透明電極施加外加電場來控制的，即通過施加在電極的電壓控制薄膜的透明率。
[0014]偶氮化合物是一種在高能光的照射下能夠發生分子內部結構變化的同分子式的物質，當高能光線不存在時，其內部分子會馳豫回原來的狀態。
[0015]使用偶氮、液晶和聚合物制備的柔性太陽能保溫薄膜，在太陽光高能光成分的照射下，實現對偶氮分子的光致異構，誘導聚合物薄膜里液晶微滴中的液晶分子產生有序性，偶氮液晶聚合物薄膜對于入射的太陽光呈現透明狀態，從而加溫薄膜覆蓋下的物體和空氣；在夜間無太陽光時，偶氮分子恢復原有狀態，液晶微滴中的液晶分子失去有序性，偶氮液晶聚合物薄膜呈現不透明狀態，對于薄膜覆蓋下物體散發的紅外線進行反射，從而減少能量損失，達到更佳的保溫效果。
[0016]本發明提出的柔性太陽能保溫(液晶)薄膜是通過太陽光中的紫外成分照射偶氮材料，引發偶氮材料的分子異構來實現液晶的取向控制，因此無需附加控制設施，自動完成透明和不透明的轉換，極大地方便應用實施。
【附圖說明】
[0017]圖1所示為普通液晶聚合物薄膜結構示意圖，1為各向同性的透明聚合物，2為液晶分子處于無序排列的液晶微滴，3為液晶分子在電場作用下有序排列的液晶微滴，4為液晶微滴中的液晶分子，5為透明導電電極。
[0018]圖2所示為本發明偶氮液晶聚合物薄膜結構示意圖，1為各向同性的透明聚合物，6為低能態偶氮類分子耦合下液晶分子無序排列的液晶微滴，7為高能態偶氮類分子誘導下液晶分子有序排列的液晶微滴，8為偶氮液晶微滴中的液晶分子，9為低能態的偶氮類分子，10為高能態的偶氮類分子。
[0019]圖3所示為本發明中偶氮類化合物光致異構示意圖，11為偶氮類分子的低能態，12為偶氮類分子的高能態，當偶氮分子收到高能光的照射時，吸收光的能量，分子形態發生變化，異構成高能態；當高能光不再照射時，高能級形態的偶氮類分子在紅外低能光照射下或通過熱馳豫的方式回復為低能態。
【具體實施方式】
[0020]實施例1:
將以下組分:液晶E7占比68.5%、甲基紅偶氮染料占比2%、聚合物預聚體(自帶光引發劑)占比29.5%，在紅光或暗處充分攪拌均勻；涂布成厚度50um的液膜；使用紫外燈照射10分鐘，完成聚合物的聚合反應，制成柔性太陽能保溫液晶聚合物薄膜。
[0021]實施例2:
將以下組分:液晶E7占比74.5%、甲基黃偶氮染料占比1%、聚合物預聚體(自帶光引發劑)占比24.5%，在紅光或暗處充分攪拌均勻；涂布成厚度30um的液膜；使用紫外燈照射20分鐘，完成聚合物的聚合反應，制成柔性太陽能保溫液晶聚合物薄膜。
[0022]實施例3:
將以下組分:液晶E9占比64%、甲基紅偶氮染料占比1%、聚合物預聚體(自帶光引發劑)占比35%，在紅光或暗處充分攪拌均勻；涂布成厚度30um的液膜；使用紫外燈照射3分鐘，完成聚合物的聚合反應，制成柔性太陽能保溫液晶聚合物薄膜。
[0023]以上實施例形成的柔性太陽能保溫薄膜，取代普通的塑料薄膜，在白天透過太陽光，夜間不透明，所覆蓋的物體的紅外輻射不致散失，從而更有效地利用太陽能。
[0024]上述實施例用來解釋說明本發明，而不是對本發明進行限制，在本發明的精神和權利要求的保護范圍內，對本發明做出的任何修改和改變，都落入本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種柔性太陽能保溫液晶聚合物薄膜，其特征在于包括有如下組份:液晶占比58.5%?78.5%、偶氮染料占比1%?3%、聚合物占比19.5%?39.5%。2.根據權利要求1所述的柔性太陽能保溫液晶聚合物薄膜的制作方法，其特征在于包括如下步驟: 1)將液晶、偶氮染料、聚合物預聚體在暗室中或紅光下充分混合均勻； 2)涂布成厚度為10-500um的液膜； 3)用紫外光照射0.5-30分鐘，引發聚合反應，使液晶和偶氮染料形成微滴分布在聚合物中，制得柔性太陽能保溫液晶聚合物薄膜。
【專利摘要】本發明是一種柔性太陽能保溫液晶聚合物薄膜及其制作方法。包括有如下組份：液晶占比58.5%～78.5%、偶氮染料占比1%～3%、聚合物占比19.5～39.5%。本發明柔性太陽能保溫液晶聚合物薄膜的制備方法，包括如下步驟：1）將液晶、偶氮染料、聚合物預聚體在暗室中或紅光下充分混合均勻；2）涂布成厚度為10-500um的液膜；3）用紫外光照射0.5-30分鐘，引發聚合反應，使液晶和偶氮染料形成微滴分布在聚合物中，制得柔性太陽能保溫液晶聚合物薄膜。本發明制備的柔性太陽能保溫液晶聚合物薄膜，在太陽光中高能光的照射下，能加溫薄膜覆蓋下的物體和空氣；在夜間無太陽光時，對于薄膜覆蓋下物體散發的紅外線進行反射，從而減少能量損失，達到更佳的保溫效果。
【IPC分類】C09K19/54
【公開號】CN105316003
【申請號】CN201510805839
【發明人】項穎, 徐鳴亞, 邢休東
【申請人】廣東工業大學
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年11月20日