[发明专利]一种用于全天候热管理的辐射散热相变涂料及其制作方法

说明书

本发明公开了一种用于全天候热管理的辐射散热相变涂料及其制作方法。该涂料主要成分为二氧化硅、石蜡和粘结剂树脂，其中石蜡包裹在纳米二氧化硅球中形成相变微胶囊，该微胶囊与高红外辐射粘结剂树脂混合组成具备辐射散热‑储热双功能的涂料。将该涂料涂覆于建材、室外器件表面得到相变复合涂层，太阳光谱加权反射率为93％～97％，大气窗口发射率为91％～93％，相变焓值为60～80J/g。本发明通过低成本方法，大规模制备红外辐射增强的相变复合材料，在保留原有高太阳光反射率、高大气窗口红外发射率的基础上，附加相变潜热存储寄生的热量，缓冲温度上升，最终获得更好的室外建筑、电子器件热管理性能。

技术领域

本发明涉及涂料，具体涉及一种建筑、室外电子器件全天候热管理的辐射散热相变涂料及其制作方法。

背景技术

现代热管理技术消耗大量的能源，并伴随着大量温室气体的排放，建立被动式的热管理技术将有力缓解这一现状。辐射散热技术近年来获得广泛关注，其通过反射几乎全部的太阳光、增强大气窗口红外发射(8～13μm)的方式被动地降低建筑等室外物体的温度，以达到减少热管理能源消耗的目的。然而，红外辐射材料不可避免地吸收太阳光能量、环境辐射和传导的热量，在实际应用中效果不够理想。通过理论设计，可通过结合相变储能材料，将被动输入的能量以潜热形式存储，增强对建筑热控的散热效果。

目前关于辐射散热与相变储能材料相结合的发明主要为将辐射散热涂层与相变储能材料层进行简单拼接，使得两者各自发挥功效。如中国发明专利公开说明书CN107975895A，将辐射制冷膜和传热翅片组合，相变材料采用翅片模组进行封装，但此装置形成了体积庞大的系统，不利于建筑热管理应用。中国实用新型专利CN214469444U将固态相变VO₂材料层与晶体反射层结合，其只能利用VO₂相变前后光学性质的变化，未结合相变储热的优势，且其制备成本高。

发明内容

针对目前热管理的高能源消耗问题，本发明的目的是提供一种可用于建筑、室外电子器件全天候热管理的辐射散热相变涂料及其制作方法，获得更好的室外建筑、电子器件热管理性能，减少热管理对能源使用的依赖。

本发明提供的一种可用于建筑、室外电子器件全天候热管理的辐射散热相变涂料具备辐射散热-储热双功能，主要成分为二氧化硅、石蜡和粘结剂树脂，其中石蜡包裹在纳米二氧化硅球中形成相变微胶囊，该微胶囊与高红外辐射粘结剂树脂混合组成所述辐射散热相变涂料。

优选的，所述微胶囊的直径分布于0.5～1.5μm。微胶囊中包裹的石蜡选择低温相变石蜡，由碳原子数为17～20的长链烷烃组成，其相变熔化温度区间为20～40℃。

本发明的辐射散热-储热双功能相变涂料的太阳光谱加权反射率为93％～97％，大气窗口发射率为91～93％，相变焓值为60～80J/g。

优选的，所述粘结剂树脂为高红外辐射(发射率大于90％)的粘结剂树脂，例如聚氨酯树脂、聚丙烯酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂等。

所述微胶囊与粘结剂树脂混合的质量比优选为1～2.5。

本发明的辐射散热相变涂料中的相变微胶囊可以通过下述方法制备得到：选择17-20碳链长度的低聚合度烷烃石蜡，将其与表面活性剂相互作用在水-乙醇混合溶剂中形成水包油微乳液，有机硅通过水解反应在该微乳液滴表面形成二氧化硅壳层，不同的水和乙醇比例形成不同尺寸的石蜡液滴，进而合成不同尺寸的微胶囊颗粒。平均直径在1μm左右的微胶囊颗粒与太阳光波长尺寸相当，满足米氏散射条件，具有较高的太阳光反射率；二氧化硅中Si-O振动峰波长位于大气窗口处，因而该微胶囊具有较高大气窗口红外发射率；选取的石蜡熔化温度区间为20～40℃，相变焓值高，满足一般建筑热管理需求，在夜间释放热量也可以缓冲温度急剧下降。将该微胶囊与高红外辐射的粘结剂树脂混合，最终获得散热效果良好的辐射散热-储热双功能相变复合材料。

具体的，本发明的用于全天候热管理的辐射散热相变涂料的制作方法，包括如下步骤：