CN108795108B - 一种辐射制冷涂层及其制备方法、测试装置 - Google Patents

一种辐射制冷涂层及其制备方法、测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种辐射制冷涂层制备方法，包括以下步骤：(1)按Mg11(HPO3)8(OH)6粉体和粘结剂质量比为70～90％：10～30％称量原料；(2)将粘结剂溶解至有机溶剂，加热搅拌至透明无气泡状后混入步骤(1)称量好的Mg11(HPO3)8(OH)6粉体，得到共混物；(3)在步骤(2)得到的共混物中加入分散剂，搅匀后制备成待涂膜浆料。本发明还公开了用于测试所述的辐射制冷涂层的测试装置。本发明制备方法简单，环境友好，效果显著，能够有效解决依靠多层纳米薄膜实现辐射制冷的高成本，制作过程复杂的不足，同时解决依靠传统的单一的反射或辐射所带来的降温效果不足的问题。

Description

一种辐射制冷涂层及其制备方法、测试装置
技术领域
本发明涉及辐射制冷材料，特别涉及一种辐射制冷涂层及其制备方法、测试装置。
背景技术
辐射制冷材料在太阳能中的紫外-可见-近红外区域具有高的反射率，同时又能将自身能量尽可能地以红外辐射的方式在8～13μm波段内穿过大气红外窗口,高效地发射到大气外层，从而将反射和发射结合起来达到综合降温或制冷的目的。
目前，对于辐射制冷的应用主要通过多层膜结构设计实现，一般可分为发射层和反射层，不同材料膜层相互交叠，对在膜层厚度上也有较高的精度要求。这无疑增加了材料的制备成本和制作难度，同时材料的耐候性将受一定影响。但是这些方法存在结构复杂，成本过高等问题。对于相关的降温效果测试尚无统一标准，而国内较多的测试方法并不能反映其真实的降温效果。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的之一在于提供一种辐射制冷涂层的制备方法，制备方法简单，环境友好，效果显著。
本发明的另一目的在于提供上述制备方法制备得到的辐射制冷涂层。
本发明的再一目的在于提供上述辐射制冷涂层的测试装置。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种辐射制冷涂层制备方法，包括以下步骤：
(1)按Mg11(HPO3)8(OH)6粉体和粘结剂质量比为70～90％：10～30％称量原料；
(2)将粘结剂溶解至有机溶剂，加热搅拌至透明无气泡状后混入步骤(1)称量好的Mg11(HPO3)8(OH)6粉体，得到共混物；
(3)在步骤(2)得到的共混物中加入分散剂，搅匀后制备成待涂膜浆料。
步骤(1)所述粘结剂为氮-甲基吡咯烷酮。
步骤(1)所述有机溶剂按Mg11(HPO3)8(OH)6的固含量为25～35％称取。
步骤(2)所述加热搅拌，具体为：
加热到70～100℃搅拌4～12小时。
步骤(3)所述的分散剂为草酸。
所述分散剂的质量为Mg11(HPO3)8(OH)6粉体和粘结剂总质量的1～3％。
步骤(3)所述的制备成待涂膜浆料，具体为：
将搅匀后的物料用保鲜膜密封后置于行星球磨机球磨8～12h。
所述的辐射制冷涂层制备方法制备得到的辐射制冷涂层。
用于测试所述的辐射制冷涂层的测试装置，包括保温玻璃皿，隔热腔体和测温装置，所述测温装置的热电偶感温端置于隔热腔体中；涂覆的所述辐射制冷涂层的膜片覆盖在所述隔热腔体的上开口，并粘贴固定。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
(1)本发明通过采用同时具有可见近红外高反射和中远红外高发射率性能的Mg11(HPO3)8(OH)6作为功能粉料，制作成具有实际降温功能的涂层，其制备方法简单，环境友好，效果显著，能够有效解决现有技术中依靠多层纳米薄膜实现辐射制冷的高成本、制作过程复杂的不足，同时解决依靠传统的单一的反射或辐射所带来的降温效果不足的问题。
(2)本发明以Mg11(HPO3)8(OH)6作为功能粉料制备的辐射制冷涂层具有制作成本低、流程简单、结构稳定的优点，设计的降温测试装置隔绝了热传导和热对流，辐射制冷效果更加明显，温差数据更加稳定。
附图说明
图1为本发明的实施例制备的涂覆于铝箔上的辐射制冷涂层的示意图。
图2为本发明的实施例的辐射制冷涂层的测试装置示意图。
图3为本发明的实施例的涂层和隔热腔体组合的示意图。
图4为本发明的实施例1的涂层的温差测试结果。
图5为本发明的实施例2的涂层的温差测试结果。
图6为本发明的实施例3的涂层的温差测试结果。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例以Mg11(HPO3)8(OH)6为功能粉体制备本发明的辐射制冷涂层，同时分别以TiO2、CaCO3为功能粉体制备对比样。
首先按功能粉体:PVDF(聚偏氟乙烯，粘结剂)＝70％：30％(质量比)称取功能粉体和粘结剂。按功能粉体与粘结剂质量和的1％称取草酸作为分散剂，之后按一定固含量(固(Mg11(HPO3)8(OH)6、TiO2、CaCO3)＝25％)称取NMP(氮-甲基吡咯烷酮，有机溶剂)。其次将预先称量好的粘结剂溶解至NMP中，边加热(80℃)边搅拌(0.5小时)，直至成透明无气泡状。将称量好的功能粉体和草酸混合其中，搅匀后用保鲜膜密封放行星球磨机球磨8h。制成粘度合适、粒径均匀适中的待涂膜浆料。最后利用自动涂布机将浆料均匀涂覆在厚度为20um的光滑铝箔上，制成长15cm、宽5cm的膜片，图1为本实施例制备的涂覆于铝箔12上的辐射制冷涂层11的示意图。
如图2所示，本实施例的辐射制冷涂层的测试装置包括保温玻璃皿21，隔热腔体和测温装置22，保温玻璃皿的上开口覆盖有聚乙烯薄膜23；如图3所示，所述测温装置的热电偶感温端32置于隔热腔体31中，本实施例制备的膜片33覆盖在所述隔热腔体32的上开口，并粘贴固定，测温装置放置于受太阳直射的天台进行测温实验，温差测试结果如图4所示，结果表明，TiO2与CaCO3涂层下的温度比铝箔下的温度约低5℃，Mg11(HPO3)8(OH)6涂层下的温度约比铝箔下的低7℃。
实施例2
本实施例以Mg11(HPO3)8(OH)6为功能粉体制备本发明的辐射制冷涂层，同时分别以TiO2、CaCO3为功能粉体制备对比样。
首先按功能粉体:PVDF(聚偏氟乙烯，粘结剂)＝85％：15％(质量比)称取功能粉体和粘结剂。按功能粉体与粘结剂质量和的2％称取草酸作为分散剂，之后按一定固含量(固(Mg11(HPO3)8(OH)6、TiO2、CaCO3)＝30％)称取NMP(氮-甲基吡咯烷酮，有机溶剂)。其次将预先称量好的粘结剂溶解至NMP中，边加热(100℃)边搅拌(1小时)，直至成透明无气泡状。将称量好的功能粉体和草酸混合其中，搅匀后用保鲜膜密封放行星球磨机球磨10h。制成粘度合适、粒径均匀适中的待涂膜浆料。最后利用自动涂布机将浆料均匀涂覆在厚度为20um的光滑铝箔上，制成长15cm、宽5cm的膜片。
将制好的膜片粘贴在隔热腔上，再把测温仪热电偶感温端放置于空腔内，测温装置放置于受太阳直射的天台进行测温实验。温差测试结果如图5所示，结果表明，TiO2与CaCO3涂层下的温度比铝箔下的温度约低5℃，Mg11(HPO3)8(OH)6涂层下的温度约比铝箔下的低8℃。
实施例3
本实施例以Mg11(HPO3)8(OH)6为功能粉体制备本发明的辐射制冷涂层，同时分别以TiO2、CaCO3为功能粉体制备对比样。
首先按功能粉体:PVDF(聚偏氟乙烯，粘结剂)＝90％：10％(质量比)称取功能粉体和粘结剂。按功能粉体与粘结剂质量和的3％称取草酸作为分散剂，之后按一定固含量(固(Mg11(HPO3)8(OH)6、TiO2、CaCO3)＝35％)称取NMP(氮-甲基吡咯烷酮，有机溶剂)。其次将预先称量好的粘结剂溶解至NMP中，边加热(120℃)边搅拌(1小时)，直至成透明无气泡状。将称量好的功能粉体和草酸混合其中，搅匀后用保鲜膜密封放行星球磨机球磨12h。制成粘度合适、粒径均匀适中的待涂膜浆料。最后利用自动涂布机将浆料均匀涂覆在厚度为20um的光滑铝箔上，制成长15cm、宽5cm的膜片。
将制好的膜片粘贴在隔热腔上，再把测温仪热电偶感温端放置于空腔内，测温装置放置于受太阳直射的天台进行测温实验。温差测试结果如图6所示，TiO2与CaCO3涂层下的温度比铝箔下的温度约低5.5℃，Mg11(HPO3)8(OH)6涂层下的温度约比铝箔下的低8℃。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种辐射制冷涂层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按Mg11(HPO3)8(OH)6粉体和粘结剂质量比为70～90％：10～30％称量原料，所述粘结剂为聚偏氟乙烯；
(2)将粘结剂溶解至有机溶剂，加热搅拌至透明无气泡状后混入步骤(1)称量好的Mg11(HPO3)8(OH)6粉体，得到共混物；
(3)在步骤(2)得到的共混物中加入分散剂，搅匀后制备成待涂膜浆料。
2.根据权利要求1所述的辐射制冷涂层制备方法，其特征在于，步骤(2)所述有机溶剂为氮-甲基吡咯烷酮。
3.根据权利要求2所述的辐射制冷涂层制备方法，其特征在于，步骤(2)所述有机溶剂按Mg11(HPO3)8(OH)6的固含量为25～35％称取。
4.根据权利要求1所述的辐射制冷涂层制备方法，其特征在于，步骤(2)所述加热搅拌，具体为：
加热到70～100℃搅拌4～12小时。
5.根据权利要求1所述的辐射制冷涂层制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的分散剂为草酸。
6.根据权利要求5所述的辐射制冷涂层制备方法，其特征在于，所述分散剂的质量为Mg11(HPO3)8(OH)6粉体和粘结剂总质量的1～3％。
7.根据权利要求1所述的辐射制冷涂层制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的制备成待涂膜浆料，具体为：
将搅匀后的物料用保鲜膜密封后置于行星球磨机球磨8～12h。
8.权利要求1～7任一项所述的辐射制冷涂层制备方法制备得到的辐射制冷涂层。
9.用于测试权利要求8所述的辐射制冷涂层的测试装置，其特征在于，包括保温玻璃皿，隔热腔体和测温装置，所述测温装置的热电偶感温端置于隔热腔体中；涂覆有权利要求8所述辐射制冷涂层的膜片覆盖在所述隔热腔体的上开口，并粘贴固定。
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