[发明专利]一种辐射自降温功能涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种辐射自降温功能涂料及其制备方法，其特征在于由8～14μm红外强选择性辐射纳米功能组合物和含氟树脂组成，含氟树脂固体组分质量占涂料固体组分质量的30％～80％；其中8～14μm红外强选择性辐射纳米功能组合物由纳米二氧化硅、稀土硅酸盐化合物和钼酸盐化合物按照质量比为1:(0.5～2):(0.5～2)组成；稀土硅酸盐化合物化学计量比为SiO₂‑(0.5～2.0)RE₂O₃‑(0.1～1.0)Na₂O；钼酸盐化合物分子式为RMoO₄。本发明的辐射自降温功能涂料，制备工艺简单，可以涂覆在金属、塑料、陶瓷等不同性质的基底材料表面上制成辐射自降温功能涂层，实现零能耗冷却，可节约大量的能源消耗。

技术领域

本发明涉及能源技术领域，尤其涉及一种辐射自降温功能涂料及其制备方法。

背景技术

在现代社会，采用空调对各种类型的建筑物、大功能装置进行降温所消耗的能源占有相当大的比重。随着全球经济的快速发展，能源与环境危机日显突出，发展新型降温技术，减少能源消耗意义重大。

辐射自降温是地面物体通过红外大气窗口将热量传递至外太空，进而降低自身温度的一种物理机制。在太阳光照条件下，物体表面温度的降低主要与几个方面密切相关：第一，对太阳光能量的吸收，要求物体表面对0.3～2.5μm太阳光要有尽可能高的反射；第二，对大气红外辐射能量的吸收，要求物体表面在非大气红外窗口区对周围环境中的大气红外能量有尽可能低的吸收；第三，通过红外窗口向大气环境中排出红外辐射，要求物体表面对8～14μm的红外光能量具有高的辐射。

在现有文献中，已有一些有关辐射自降温功能材料的公开报道。例如，A.P.Raman(Nature,2014,515,540)和M.M.Hossain等(Adv.Opt.Mater.2015,3,1047)报道了运用纳米光刻蚀/等离子沉积等技术构筑出了辐射自降温性能良好的纳米微尺度结构的辐射降温器，但这类辐射降温器制造工艺复杂、成本高，难以大规模生产应用。Ronggui Yang等(Science，2017，355,1062)报道了利用玻璃微球与聚合物均匀混合并镀上高反射金属膜制成的辐射自降温器，但由于玻璃微球在红外光谱区的选择性吸收辐射性能不强，这种辐射降温器尚未满足应用需求。在辐射降温涂料方面，现有报道较多涉及的一些含有钛白粉、反射隔热粉、半导体硫化物等无机填料的聚合物功能涂料，但是这些无机填料在紫外-可见-近红外太阳光谱区以及8～14μm“大气红外窗口”区难以同时兼备理想的可见-近红外高透明和8～14μm高选择性辐射性能，因此也难以获得有效的辐射自降温效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种能解决现有技术中存在缺陷的辐射自降温功能涂料，本发明的另一目的是提供上述辐射自降温功能涂料的制备方法。

本发明的技术方案为：一种辐射自降温功能涂料，其特征在于由8～14μm红外强选择性辐射活性纳米功能组合物和含氟树脂组成，含氟树脂固体组分质量占涂料固体组分质量的30％～80％；其中8～14μm红外强选择性辐射活性纳米功能组合物由纳米二氧化硅、稀土硅酸盐化合物和钼酸盐化合物按质量比为1:(0.5～2):(0.5～2)组成，并经硅烷偶联剂改性处理；稀土硅酸盐化合物化学计量比为SiO2-(0.5～2.0)RE₂O₃-(0.1～1.0)Na₂O，RE为La、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Er、Tm、Yb、Y或Sc中任意一种或几种组合；钼酸盐化合物分子式为RMoO₄，R为碱土金属元素Mg、Ca、Sr或Ba中任意一种。

优选上述含氟树脂为聚四氟乙烯(PTFE)或聚偏氟乙烯-六氟丙烯(P(VDF-HFP))分散液中的任意一种；含氟树脂的质量固含量为30％～60％。