[发明专利]一种辐射制冷薄膜及其制备方法和用途在审

专利信息
申请号: 201911034009.3 申请日: 2019-10-29
公开(公告)号: CN110744900A 公开(公告)日: 2020-02-04
发明(设计)人: 陈剑洪;林娜;杨戈尔;付鑫 申请(专利权)人: 厦门银蚁新能源科技有限公司
主分类号: B32B27/06 分类号: B32B27/06;B32B27/36;B32B27/20;B32B33/00;C08L67/04;C08K9/06;C08K3/36;C08K3/22;C08K3/34;C08J5/18;B29B7/28;B29B7/82;B29C48/92;B2
代理公司: 35218 厦门市精诚新创知识产权代理有限公司 代理人: 刘小勤
地址: 361000 福建省厦门市*** 国省代码: 福建;35
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摘要:
搜索关键词: 辐射制冷 平滑层 反射层 薄膜 红外发射率 聚乳酸树脂 平均反射率 凹凸不平 表面平整 辐射冷却 光稳定剂 降解性能 紧密贴合 土壤掩埋 微米波段 阳光直射 依次设置 真空蒸镀 降解率 偶联剂 全波段 镀铝 共挤 滑层 流延 光滑 制备 制冷
【说明书】:

本发明涉及一种辐射制冷薄膜及其制备方法和用途,所述辐射制冷薄膜包括依次设置辐射制冷层、平滑层和反射层,所述辐射制冷层包括聚乳酸树脂、制冷微粒、偶联剂和光稳定剂,所述辐射制冷层靠近所述平滑层一侧的表面凹凸不平,所述平滑层与所述辐射制冷层紧密贴合,所述平滑层靠近所述反射层一侧的表面平整光滑。本发明利用流延共挤工艺制得辐射制冷层和平滑层,利用真空蒸镀镀铝制得反射层。本发明所述辐射制冷薄膜对300‑2500纳米全波段的平均反射率R≥95%,8‑13微米波段红外发射率E≥92%,阳光直射下的辐射冷却功率P≥100W/m2,产品具有降解性能,土壤掩埋实验测得其降解率可达69%。

技术领域

本发明涉及功能薄膜材料,尤其是一种辐射制冷薄膜及其制备方法和用途。

背景技术

被动日间辐射冷却是指物体通过反射阳光和将热量辐射到寒冷的宇宙空间来自发冷却表面的现象,是近年来一个十分有潜力的热点研究课题,凭借不消耗额外外部能量,零污染,安全高效清洁的优点而越来越受重视。

增强辐射制冷能力的办法是尽量提高物体表面对太阳辐射(波长在0.3-2.5微米之间)的反射率,同时尽可能增强透明大气窗口谱段(8-13微米)的红外发射率。一般的物体往往难以同时具备以上两项性能,或者对太阳辐射的吸收较大,或者在大气窗口的红外辐射能力较弱,这导致在太阳直射条件下物体不具有制冷能力,表面会被逐渐加热升温。

增强物体表面太阳反射能力的方法较为简单,可以通过对太阳光高反射的材料(如镀银或镀铝)来实现。增强大气窗口谱段的红外辐射能力比较复杂,研究发现一些人造微纳材料或者表面超材料具有特殊的红外辐射能力,通过表面微纳结构与电磁波耦合作用(如表面声子激元、微腔谐振效应等)可大大提高大气透明窗口的红外发射率。

澳大利亚斯温伯恩理工大学科研团队提出了一种各向异性的多周期圆锥矩阵表面超材料结构,可高度增强在8-13微米大气透明度窗口的红外发射,在大气环境下具有116.6Wm-2的极高冷却功率。美国斯坦福大学的科研团队研制了一种辐射冷却器,其是由金属反射器及位于其顶部的七个交替的SiO2和HfO2纳米层组成,在透明窗口中产生约0.65的平均发射率,实现在阳光直射下比环境温度降低5℃的效果。以上微纳加工方法工艺复杂,成本昂贵,所制冷却器件柔韧性较低,难以实现大规模生产和推广应用。

近来,美国科罗拉多大学的科研团队报道了一种高分子辐射制冷薄膜,通过将制冷微球颗粒(粒径约8微米)嵌入柔性高分子薄膜(TPX,PE或PMMA)内形成高分子-微球复合薄膜(厚度约50微米),并直接在该复合薄膜表面镀银,实现辐射制冷,最终实现太阳直射条件下制冷功率约93W/m2。在公告号为CN108219172A的专利中,也公开了一种类似的高分子辐射制冷薄膜,不过其所用的反射层为铝膜层。以上高分子辐射制冷薄膜柔性较好,可适应不同曲率的表面,工艺简单,成本低廉,符合工业生产的技术要求,有广泛的运用场景。但是,由于微粒的粒径相对较大,易在复合薄膜上形成凹凸明显的粗糙表面,在这样的复合薄膜表面直接镀膜会影响镀膜的光学质量,降低对太阳辐射的反射率。此外,所采用的高分子基体材料皆为不可降解材料,易对环境造成负担。由于使用一次就被丢弃,重复利用率很低,会产生巨大的能源损耗和环境污染。人类对塑料垃圾处理主要方式是焚烧和填埋,燃烧会造成温室效应和空气污染,而掩埋和海洋填埋易对地球环境和生物造成伤害。据报道,一般塑料地表填埋后,要彻底降解需要500年左右,塑料污染不仅会对生态环境产生影响,而且对人类的危害也很大。日常使用的塑料吸管主要成分是合成树脂(PP、PE)等难降解材料,每年超过10万只动物因吞食废弃塑料而死亡,近年研究人员也在动物和人体内发现塑料颗粒的存在。我国也逐渐意识到不可降解塑料的危害,于2008年颁布了“限塑令”,之后在吉林省正式实施“禁塑令”,海南省于2019年年初公开向社会征求“禁止生产销售使用一次性不可降解塑料制品条例”相关意见,并将尽快健全实施相关法案。塑料制品在生产和废弃物处理过程中产生的问题亟待解决。

发明内容

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