CN109572114A - 一种抗氧化的辐射制冷薄膜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗氧化的辐射制冷薄膜，包括依次设置的辐射制冷层、第一陶瓷反射层、金属反射层、第二陶瓷反射层以及有机阻隔层，辐射制冷层包括树脂基体以及分散在所述树脂基体中的辐射制冷颗粒。辐射制冷层主要起到辐射制冷的作用，同时还可以保护第一陶瓷反射层；辐射制冷层和有机阻隔层具有一定的水、氧阻隔性能，能够阻止大部分的水汽到达第一陶瓷反射层以及第二陶瓷反射层；第一陶瓷反射层和第二陶瓷反射层一方面起到保护金属反射层的作用，另一方面可以增加整个辐射制冷薄膜的反射率，使得辐射制冷薄膜的光泽度更加明亮，外观效果更佳。
Description
技术领域
本发明涉及辐射制冷技术领域，尤其涉及一种抗氧化的辐射制冷薄膜。
背景技术
随着科技的进步，辐射制冷作为一种无能耗的建筑物空调手段，表现出了明显的实际意义。
在公告号为CN108219172A的专利中，公开了一种辐射降温薄膜及其制备方法。该辐射降温薄膜由辐射基膜层和Al膜层组成，Al膜层覆盖在辐射基膜的表面，该辐射基膜层由聚乙烯树脂和复合填料制备而成，也即辐射基膜为高分子塑料薄膜，Al膜层为金属反射层。
但是，高分子塑料薄膜的性能会根据气候的变化而变化，温湿度过高时，塑料薄膜的吸水率也会相应提高，最大吸水率甚至可以达到1％。塑料薄膜接触空气后，吸收水汽会造成金属反射层变黄并被氧化，或者与空气控制的成分在高湿的条件下发生化学反应。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种抗氧化的辐射制冷薄膜，其水氧阻隔性能好，金属反射层不易被氧化，辐射制冷薄膜的使用寿命长。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
一种抗氧化的辐射制冷薄膜，包括辐射制冷层，所述辐射制冷层包括树脂基体以及分散在所述树脂基体中的辐射制冷颗粒，所述辐射制冷薄膜还包括依次设置在所述辐射制冷层上的第一陶瓷反射层、金属反射层、第二陶瓷反射层以及有机阻隔层。
进一步地，所述第一陶瓷反射层和所述第二陶瓷反射层的材料各自独立地选自以下一种或多种：Al2O3、MgO、ZnO、TiO2、CaCO3、Nb2O3、HfO2。
进一步地，所述金属反射层的材料选自以下一种或多种：Al、Ag、Cr、Ti。
进一步地，所述有机阻隔层为塑料薄膜，所述有机阻隔层通过粘结剂与所述第二陶瓷反射层粘接，所述粘结剂选自聚丙烯酸类透明粘性压敏胶或聚氨酯类透明粘性压敏胶。
进一步地，所述有机阻隔层为透明粘性压敏胶，所述有机阻隔层的材料选自聚丙烯酸类透明粘性压敏胶或聚氨酯类透明粘性压敏胶。
进一步地，所述辐射制冷层包括依次设置的第一有机层、第二有机层和第三有机层，所述第三有机层位于靠近所述第一陶瓷反射层的一侧，所述第一有机层包括第一树脂基体和分散在所述第一树脂基体中的纳米无机粒子，所述第二有机层包括第二树脂基体和分散在所述第二树脂基体中的辐射制冷颗粒，所述辐射制冷颗粒为微米级无机粒子，所述第三有机层包括第三树脂基体。
进一步地，所述纳米无机粒子选自以下一种或多种：纳米SiO、纳米TiO2、纳米Al2O3、纳米CaCO3、纳米ZnO。
进一步地，所述辐射制冷颗粒选自以下一种或多种：SiO2、SiC、TiO2，所述辐射制冷颗粒的粒径为3～18μm。
进一步地，所述第一树脂基体、所述第二树脂基体、所述第三树脂基体选自以下一种或多种：聚4-甲基戊烯-1、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯。
进一步地，所述第一有机层还包括分散在所述第一树脂基体中的紫外线吸收剂。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)通过在金属反射层的两侧设置陶瓷反射层，不仅可以增加整个辐射制冷薄膜的反射率，还能使得辐射制冷薄膜的光泽更加柔和明亮，外观效果更佳；
(2)通过在金属反射层的两侧设置陶瓷反射层，可以防止金属反射层被氧化，提高辐射制冷薄膜的耐候性。
附图说明
图1为本发明的辐射制冷薄膜的一个实施例的示意图；
图中：1、辐射制冷层；11、第一有机层；12、第二有机层；13、第三有机层；2、第一陶瓷反射层；3、金属反射层；4、第二陶瓷反射层；5、有机阻隔层。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明提供一种抗氧化的辐射制冷薄膜，包括依次设置的辐射制冷层1、第一陶瓷反射层2、金属反射层3、第二陶瓷反射层4以及有机阻隔层5，辐射制冷层1包括树脂基体以及分散在所述树脂基体中的辐射制冷颗粒。
辐射制冷层1主要起到辐射制冷的作用，同时辐射制冷层1的树脂基体还可以起到保护第一陶瓷反射层2的作用。辐射制冷层1和有机阻隔层5具有一定的水、氧阻隔性能，能够阻止大部分的水汽到达第一陶瓷反射层2以及第二陶瓷反射层4，从而使第一陶瓷反射层2和第二陶瓷反射层4具有较长的使用寿命。第一陶瓷反射层2和第二陶瓷反射层4一方面起到保护金属反射层3的作用，提高辐射制冷薄膜的耐候性，另一方面可以增加整个辐射制冷薄膜的反射率，使得辐射制冷薄膜的光泽度更加明亮，外观效果更佳。
第一陶瓷反射层2、第二陶瓷反射层4、金属反射层3可以很大程度上阻隔外部热辐射进入物体内部。
在一些实施例中，第一陶瓷反射层2以及第二陶瓷反射层4的材料各自独立地选自以下一种或多种：Al2O3、MgO、ZnO、TiO2、CaCO3、Nb2O3、HfO2。或者，第一陶瓷反射层2以及第二陶瓷反射层4各自独立地选自以下陶瓷反射层中的一种或多种：Al2O3层、MgO层、ZnO层、TiO2层、CaCO3层、Nb2O3层、HfO2层。
在一些实施例中，第一陶瓷反射层2的厚度为1～100nm，第二陶瓷反射层4的厚度为1～100nm。
第一陶瓷反射层2、第二陶瓷反射层4可以通过气相沉积或磁控溅射的方式形成，也可以通过其他方式形成。第一陶瓷反射层2、第二陶瓷反射层4的制备方法属于本领域的现有技术，本发明不再详述。
在一些实施例中，金属反射层3的材料选自以下一种或多种：Al、Ag、Cr、Ti。或者，金属反射层3选自以下金属层中的一种或多种：Al层、Ag层、Cr层、Ti层。
在一些实施例中，金属反射层3的厚度为1～300nm。
金属反射层3可以通过气相沉积或磁控溅射的方式形成，也可以通过其他方式形成。金属反射层2的制备方法属于本领域的现有技术，本发明不再详述。
在一些实施例中，辐射制冷层1包括依次设置的第一有机层11、第二有机层12和第三有机层13，其中第一有机层11位于远离第一陶瓷反射层2的一侧，第三有机层13位于靠近第一陶瓷反射层2的一侧。
第一有机层11包括第一树脂基体以及分散在第一树脂基体中的纳米级无机粒子，纳米级无机粒子包括但不限于：纳米SiO2、纳米TiO2、纳米Al2O3、纳米CaCO3、纳米ZnO。纳米级无机粒子对第一有机层11的物理、化学性能产生特殊的作用，可以提高第一有机层11的自洁性、延展性、韧性、刚性、强度、阻隔性、耐热性及尺寸稳定性的特点。纳米级无机粒子具有三维网状结构，拥有极大的比表面积，表现出极大的活性，能在有机层制备得过程中形成三维网状结构。纳米级无机粒子具有较强的红外反射的特性。第一树脂基体选自以下一种或多种：聚4-甲基戊烯-1(TPX)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
在一些实施例中，第一有机层11还包括分散在第一树脂基体中的紫外线吸收剂，紫外线吸收剂包括但不限于：二苯甲酮类紫外线吸收剂、苯丙胺类紫外线吸收剂、受阻胺类紫外线吸收剂。
第二有机层12包括第二树脂基体以及分散在第二树脂基体中辐射制冷颗粒，辐射制冷颗粒为微米级无机粒子，辐射制冷颗粒包括但不限于：SiO2、SiC、TiO2，辐射制冷颗粒的粒径为3～18μm。辐射制冷颗粒在8～13μm波段具有高的红外发射率，起到辐射制冷的作用。第二树脂基体选自以下一种或多种：聚4-甲基戊烯-1(TPX)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
第三有机层13包括第三树脂基体。第三树脂基体选自以下一种或多种：聚4-甲基戊烯-1(TPX)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。
第一树脂基体、第二树脂基体、第三树脂基体可以相同也可以不同。为使第一有机层11、第二有机层12和第三有机层13的相容性更好，优选第一树脂基体、第二树脂基体、第三树脂基体相同。
在一些实施例中，有机阻隔层5为塑料薄膜，有机阻隔层5通过粘结剂与第二陶瓷反射层4粘接。有机阻隔层5的材料包括但不限于：聚偏二氯乙烯(PVDC)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚4-甲基戊烯-1(TPX)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。有机阻隔层5优选采用水氧阻隔性能优异的高分子材料制备。粘结剂包括但不限于：聚丙烯酸类透明粘性压敏胶、聚氨酯类透明粘性压敏胶。
在另一些实施例中，有机阻隔层5为透明粘性压敏胶，有机阻隔层5一方面用于保护第二陶瓷反射层4，另一方面使得辐射制冷薄膜可以通过有机阻隔层5粘接在物体表面。有机阻隔层5的材料包括但不限于：聚丙烯酸类透明粘性压敏胶、聚氨酯类透明粘性压敏胶。
【实施例1】
一种辐射制冷薄膜，包括依次设置的辐射制冷层1、第一陶瓷反射层2、金属反射层3、第二陶瓷反射层4以及有机阻隔层5。辐射制冷层1包括第一有机层11、第二有机层12和第三有机层13，第一陶瓷反射层2沉积在第三有机层13上。
第一有机层11包括树脂基体TPX、分散在TPX中的纳米SiO2以及紫外线吸收剂；第二有机层包括树脂基体TPX和分散在TPX中的粒径为3μm的SiO2颗粒；第三有机层包括树脂基体TPX。
第一陶瓷反射层2为Al2O3层，厚度为20nm；金属反射层3为Al层，厚度为50nm；第二陶瓷反射层4为Al2O3层，厚度为20nm；有机阻隔层5为PET塑料薄膜。
【实施例2】
一种辐射制冷薄膜，包括依次设置的辐射制冷层1、第一陶瓷反射层2、金属反射层3、第二陶瓷反射层4以及有机阻隔层5。辐射制冷层1包括第一有机层11、第二有机层12和第三有机层13，第一陶瓷反射层2沉积在第三有机层13上。
第一有机层11包括树脂基体TPX、分散在TPX中的纳米TiO2以及紫外线吸收剂；第二有机层包括树脂基体TPX和分散在TPX中的粒径为6μm的TiO2颗粒；第三有机层包括树脂基体TPX。
第一陶瓷反射层2为MgO层，厚度为20nm；金属反射层3为Ti层，厚度为50nm；第二陶瓷反射层4为TiO2层，厚度为20nm；有机阻隔层5为PET塑料薄膜。
【实施例3】
一种辐射制冷薄膜，包括依次设置的辐射制冷层1、第一陶瓷反射层2、金属反射层3、第二陶瓷反射层4以及有机阻隔层5。辐射制冷层1包括第一有机层11、第二有机层12和第三有机层13，第一陶瓷反射层2沉积在第三有机层13上。
第一有机层11包括树脂基体TPX、分散在TPX中的纳米Al2O3以及紫外线吸收剂；第二有机层包括树脂基体TPX和分散在TPX中的粒径为12μm的SiC颗粒；第三有机层包括树脂基体TPX。
第一陶瓷反射层2为ZnO层，厚度为20nm；金属反射层3为Cr层，厚度为50nm；第二陶瓷反射层4为ZnO层，厚度为20nm；有机阻隔层5为PET塑料薄膜。
【实施例4】
一种辐射制冷薄膜，包括依次设置的辐射制冷层1、第一陶瓷反射层2、金属反射层3、第二陶瓷反射层4以及有机阻隔层5。辐射制冷层1包括第一有机层11、第二有机层12和第三有机层13，第一陶瓷反射层2沉积在第三有机层13上。
第一有机层11包括树脂基体TPX、分散在TPX中的纳米CaCO3以及紫外线吸收剂；第二有机层包括树脂基体TPX和分散在TPX中的粒径为18μm的SiC颗粒；第三有机层包括树脂基体TPX。
第一陶瓷反射层2为CaCO3层，厚度为20nm；金属反射层3为Ag层，厚度为50nm；第二陶瓷反射层4为Nb2O3层，厚度为20nm；有机阻隔层5为PET塑料薄膜。
【实施例5】
一种辐射制冷薄膜，包括依次设置的辐射制冷层1、第一陶瓷反射层2、金属反射层3、第二陶瓷反射层4以及有机阻隔层5。辐射制冷层1包括第一有机层11、第二有机层12和第三有机层13，第一陶瓷反射层2沉积在第三有机层13上。
第一有机层11包括树脂基体TPX、分散在TPX中的纳米ZnO以及紫外线吸收剂；第二有机层包括树脂基体TPX和分散在TPX中的粒径为6μm的SiO2颗粒；第三有机层包括树脂基体TPX。
第一陶瓷反射层2为HfO2层，厚度为20nm；金属反射层3为Al层，厚度为50nm；第二陶瓷反射层4为TiO2层，厚度为20nm；有机阻隔层5为PET塑料薄膜。
【对比例6】
一种辐射制冷薄膜，包括依次设置的辐射制冷层、金属反射层以及有机阻隔层。辐射制冷层包括树脂基体TPX和分散在TPX中的粒径为12μm的SiO2颗粒；金属反射层为Al层，厚度为90nm；金属反射层沉积在辐射制冷层上。
针对上述实施例及对比例进行相关实验，实验内容如下：
耐老化性测试：①高温高湿试验：将薄膜置于高低温交变湿热试验箱中，在85℃、85％RH的条件下放置1000h，观察老化前后薄膜的外观、反射率及红外发射率的变化情况；②低温存储试验：将薄膜置于高低温交变湿热试验箱中，在-30℃的条件下放置1000h，观察老化前后薄膜的外观、反射率及红外发射率的变化情况。
反射率R的测试：将薄膜放进Perkin Elmer，Lambda 950型UV/Vis/NIRSpectrometer(紫外/可见/近红外分光光度计)中，测量波长范围为300～2500nm波段中薄膜的反射率，测量间隔为1nm。将300～2500nm波段中薄膜的反射率的平均值作为薄膜的反射率R。
红外发射率E的测量：使用SOC-100Hemispherical Directional Reflectometer测试7～14μm波长的红外辐射率。
测量结果见表1
表1
从表1的数据可以看出，实施例1-5的辐射制冷薄膜的耐老化性能明显优于对比例6的辐射制冷薄膜的耐老化性能；而且由于实施例1-5增加了陶瓷反射层，使得实施例1-5的辐射制冷薄膜在300～2500nm波段的反射率高于对比例6，而且在7～14μm波段的发射率高于对比例6。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种抗氧化的辐射制冷薄膜，包括辐射制冷层，所述辐射制冷层包括树脂基体以及分散在所述树脂基体中的辐射制冷颗粒，其特征在于，所述辐射制冷薄膜还包括依次设置在所述辐射制冷层上的第一陶瓷反射层、金属反射层、第二陶瓷反射层以及有机阻隔层。
2.根据权利要求1所述的抗氧化的辐射制冷薄膜，其特征在于，所述第一陶瓷反射层和所述第二陶瓷反射层的材料各自独立地选自以下一种或多种：Al2O3、MgO、ZnO、TiO2、CaCO3、Nb2O3、HfO2。
3.根据权利要求1所述的抗氧化的辐射制冷薄膜，其特征在于，所述金属反射层的材料选自以下一种或多种：Al、Ag、Cr、Ti。
4.根据权利要求1所述的抗氧化的辐射制冷薄膜，其特征在于，所述有机阻隔层为塑料薄膜，所述有机阻隔层通过粘结剂与所述第二陶瓷反射层粘接，所述粘结剂选自聚丙烯酸类透明粘性压敏胶或聚氨酯类透明粘性压敏胶。
5.根据权利要求1所述的抗氧化的辐射制冷薄膜，其特征在于，所述有机阻隔层为透明粘性压敏胶，所述有机阻隔层的材料选自聚丙烯酸类透明粘性压敏胶或聚氨酯类透明粘性压敏胶。
6.根据权利要求1-5所述的抗氧化的辐射制冷薄膜，其特征在于，所述辐射制冷层包括依次设置的第一有机层、第二有机层和第三有机层，所述第三有机层位于靠近所述第一陶瓷反射层的一侧，所述第一有机层包括第一树脂基体和分散在所述第一树脂基体中的纳米无机粒子，所述第二有机层包括第二树脂基体和分散在所述第二树脂基体中的辐射制冷颗粒，所述辐射制冷颗粒为微米级无机粒子，所述第三有机层包括第三树脂基体。
7.根据权利要求6所述的抗氧化的辐射制冷薄膜，其特征在于，所述纳米无机粒子选自以下一种或多种：纳米SiO、纳米TiO2、纳米Al2O3、纳米CaCO3、纳米ZnO。
8.根据权利要求6所述的抗氧化的辐射制冷薄膜，其特征在于，所述辐射制冷颗粒选自以下一种或多种：SiO2、SiC、TiO2，所述辐射制冷颗粒的粒径为3～18μm。
9.根据权利要求6所述的抗氧化的辐射制冷薄膜，其特征在于，所述第一树脂基体、所述第二树脂基体、所述第三树脂基体选自以下一种或多种：聚4-甲基戊烯-1、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯。
10.根据权利要求6所述的抗氧化的辐射制冷薄膜，其特征在于，所述第一有机层还包括分散在所述第一树脂基体中的紫外线吸收剂。
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