CN109881539B - 一种红外辐射Janus膜的制备方法及其应用于建筑节能 - Google Patents
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Abstract
本发明属于建筑能源技术领域，涉及一种红外辐射Janus膜，由高太阳辐射吸收和高红外反射率的保温层与高太阳辐射反射和高红外发射率的散热层叠层组装，通过机械纠缠而成。所述保温层由高太阳辐射吸收和高红外反射率纤维自组装而成，纤维直径为0.05～25μm，长度为0.5～100μm。所述散热层由高太阳辐射反射和高红外发射率纤维自组装而成，纤维直径为0.02～20μm，长度为0.5～100μm。本发明还公开了所述红外辐射Janus膜的制备方法及其应用于建筑节能材料。本发明所公开的红外辐射Janus膜，组成和结构可控，具有结构简单、材料来源广、制备流程绿色环保、合成简单等有点，可实现夏季降温与冬季保温的双控集合，具有高度性能集成化的优势，有望在建筑行业实施推广。
Description
技术领域
本发明属于建筑能源技术领域，涉及一种红外辐射Janus膜的制备方法及其应用于建筑节能。
背景技术
为了保持舒适的室温，建筑加热和降温已成为我们生活中不可避免的一部分，达到克服夏季的高温和冬季的严寒。考虑到所需的巨大能源，室内供暖和制冷对能源危机和全球变暖的巨大影响不容忽视。实现减少化石燃料需求的建筑保温和制冷，是急需解决的问题。
为了克服夏季的高热辐射和冬季的严寒，墙壁在不同的气候条件下有不同的要求。夏季，墙壁直接暴露于太阳辐射下（≈1000W·m-2），热量的积累造成夜间的室温升高并增加冷却的能量消耗。冬季，低的太阳辐射吸收率和高的发射率造成建筑弱的保温性能。但是，传统的节能材料只针对于夏季或冬季使用。考虑到不同季节建筑节能的不同特点，实现一种材料达到建筑夏季散热和冬季保温的目的具有重要意义。
本发明利用Janus膜的高集成化的优势，将高太阳辐射吸收和高红外反射率的保温层与高太阳辐射反射和高红外发射率的散热层以机械纠缠的方式聚合一起。高太阳辐射吸收和高红外反射率的保温层朝外减少太阳热量的积累和增强热量耗散，实现夏季降温；高太阳辐射反射和高红外发射率的散热层朝外增强太阳热量吸收和减弱红外辐射耗散，实现冬季保温。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种红外辐射Janus膜及制法及其应用于建筑节能。该材料的组成和结构可控，具有较好的建筑夏季降温和冬季保温特性。
技术方案：
一种红外辐射Janus膜，由高太阳辐射吸收和高红外反射率的保温层与高太阳辐射反射和高红外发射率的散热层叠层组装，通过机械纠缠而成。
所述保温层由高太阳辐射吸收和高红外反射率纤维自组装而成，纤维直径为0.05～25μm，长度为0.5～100μm。
所述散热层由高太阳辐射反射和高红外发射率纤维自组装而成，纤维直径为0.02～20μm，长度为0.5～100μm。
本发明还公开了上述红外辐射Janus膜的制备方法，包括如下步骤：
a）按每升水分散0.1～20 g高太阳辐射吸收和高红外反射率纤维，得高太阳辐射吸收和高红外反射率纤维分散液，按每升水分散0.5～10 g高太阳辐射反射和高红外发射率纤维，得高太阳辐射反射和高红外发射率纤维分散液；
b）固定滤膜，按滤膜每平方厘米加入0.5～10 mL高太阳辐射吸收和高红外反射率纤维分散液和0.5～30 mL高太阳辐射反射和高红外发射率纤维分散液计，依次将高太阳辐射吸收和高红外反射率纤维分散液和高太阳辐射反射和高红外发射率纤维分散液真空抽滤在滤膜表面，剥离并室温干燥12～24 h，得建筑节能红外辐射膜。
本发明较优公开例中，步骤ａ）所述高太阳辐射吸收和高红外反射率纤维为氧化锌纤维、氧化铝纤维、羟基铝纤维等中的任一种；所述高太阳辐射反射和高红外发射率纤维为银纤维、铜纤维、铝纤维、钛纤维、锡纤维等中的任一种。
本发明较优公开例中，步骤b）所述滤膜为聚偏氟乙烯滤膜、聚四氟乙烯滤膜、混合纤维素酯滤膜、滤纸滤膜等中的任一种。
本发明的另外一个目的，在于公开了将所制得的红外辐射Janus膜，应用于建筑节能材料。高太阳辐射吸收和高红外反射率的保温层朝外减少太阳热量的积累和增强热量耗散，实现夏季降温；高太阳辐射反射和高红外发射率的散热层朝外增强太阳热量吸收和减弱红外辐射耗散，实现冬季保温。
有益效果
本发明所公开的红外辐射Janus膜，组成和结构可控，具有结构简单、材料来源广、制备流程绿色环保、合成简单等有点，可实现夏季降温与冬季保温的双控集合。本发明将高太阳辐射吸收和高红外反射率性能集合在单一材料，具有高度性能集成化的优势，有望在建筑行业实施推广。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明，以使本领域技术人员更好地理解本发明，但本发明并不局限于以下实施例。
除非另外限定，这里所使用的术语（包含科技术语）应当解释为具有如本发明所属技术领域的技术人员所共同理解到的相同意义。还将理解到，这里所使用的术语应当解释为具有与它们在本说明书和相关技术的内容中的意义相一致的意义，并且不应当以理想化或过度的形式解释，除非这里特意地如此限定。
实施例1
步骤a）室温下，按每升水分散2 g氧化锌纤维，得氧化锌纤维分散液，按每升水分散5 g银纤维，得银纤维分散液；
步骤b）固定聚偏氟乙烯滤膜，按滤膜每平方厘米加入10 mL氧化锌纤维分散液和20 mL银纤维分散液计，依次将氧化锌纤维分散液和银纤维分散液真空抽滤在聚偏氟乙烯滤膜表面，剥离并室温干燥24 h，得建筑节能红外辐射膜。
实施例2：
步骤a）室温下，按每升水分散10 g氧化铝纤维，得氧化铝纤维分散液，按每升水分散10 g锡纤维，得锡纤维分散液；
步骤b）固定滤纸滤膜，按滤膜每平方厘米加入5 mL氧化铝纤维分散液和30 mL锡纤维分散液计，依次将氧化铝纤维分散液和锡纤维分散液真空抽滤在滤纸滤膜表面，剥离并室温干燥18 h，得建筑节能红外辐射膜。
实施例3
步骤a）室温下，按每升水分散5 g氧化锌纤维，得氧化锌纤维分散液，按每升水分散8 g银纤维，得银纤维分散液；
步骤b）固定聚四氟乙烯滤膜，按滤膜每平方厘米加入8 mL氧化锌纤维分散液和15mL银纤维分散液计，依次将氧化锌纤维分散液和银纤维分散液真空抽滤在聚四氟乙烯滤膜表面，剥离并室温干燥12 h，得建筑节能红外辐射膜。
实施例4
步骤a）室温下，按每升水分散1 g氧化铝纤维，得氧化铝纤维分散液，按每升水分散7 g钛纤维，得钛纤维分散液；
步骤b）固定混合纤维素酯滤膜，按滤膜每平方厘米加入8 mL氧化铝纤维分散液和10 mL钛纤维分散液计，依次将氧化铝纤维分散液和钛纤维分散液真空抽滤在混合纤维素酯滤膜表面，剥离并室温干燥16 h，得建筑节能红外辐射膜。
实施例5
步骤a）室温下，按每升水分散15 g氧化锌纤维，得氧化锌纤维分散液，按每升水分散4 g银纤维，得银纤维分散液；
步骤b）固定滤纸滤膜，按滤膜每平方厘米加入5 mL氧化锌纤维分散液和20 mL银纤维分散液计，依次将氧化锌纤维分散液和银纤维分散液真空抽滤在滤纸滤膜表面，剥离并室温干燥24 h，得建筑节能红外辐射膜。
实施例6
步骤a）室温下，按每升水分散10 g羟基铝纤维，得羟基铝纤维分散液，按每升水分散8 g铝纤维，得铝纤维分散液；
步骤b）固定聚四氟乙烯滤膜，按滤膜每平方厘米加入5 mL羟基铝纤维分散液和25mL铝纤维分散液计，依次将羟基铝纤维分散液和铝纤维分散液真空抽滤在聚四氟乙烯滤膜表面，剥离并室温干燥12 h，得建筑节能红外辐射膜。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种红外辐射Janus膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a）按每升水分散0.1～20 g高太阳辐射吸收和高红外反射率纤维，得高太阳辐射吸收和高红外反射率纤维分散液，按每升水分散0.5～10 g高太阳辐射反射和高红外发射率纤维，得高太阳辐射反射和高红外发射率纤维分散液；
b）固定滤膜，按滤膜每平方厘米加入0.5～10 mL高太阳辐射吸收和高红外反射率纤维分散液和0.5～30 mL高太阳辐射反射和高红外发射率纤维分散液计，依次将高太阳辐射吸收和高红外反射率纤维分散液和高太阳辐射反射和高红外发射率纤维分散液真空抽滤在滤膜表面，剥离并室温干燥12～24 h，得建筑节能红外辐射膜。
2.根据权利要求1红外辐射Janus膜的制备方法，其特征在于：步骤ａ）所述高太阳辐射吸收和高红外反射率纤维为氧化锌纤维、氧化铝纤维、羟基铝纤维中的任一种；所述高太阳辐射反射和高红外发射率纤维为银纤维、铜纤维、铝纤维、钛纤维、锡纤维中的任一种。
3.根据权利要求1红外辐射Janus膜的制备方法，其特征在于：步骤b）所述滤膜为聚偏氟乙烯滤膜、聚四氟乙烯滤膜、混合纤维素酯滤膜、滤纸滤膜中的任一种。
4.一种根据权利要求1-3任一所述方法制备得到的红外辐射Janus膜，其特征在于：所述红外辐射Janus膜由高太阳辐射吸收和高红外反射率的保温层与高太阳辐射反射和高红外发射率的散热层叠层组装，通过机械纠缠而成。
5.根据权利要求4所述红外辐射Janus膜，其特征在于：所述保温层由高太阳辐射吸收和高红外反射率纤维自组装而成，纤维直径为0.05～25μm，长度为0.5～100μm。
6.根据权利要求4所述红外辐射Janus膜，其特征在于：所述散热层由高太阳辐射反射和高红外发射率纤维自组装而成，纤维直径为0.02～20μm，长度为0.5～100μm。
7.一种如上述权利要求4-6任一所述红外辐射Janus膜的应用，其特征在于：将所述红外辐射Janus膜应用于建筑节能材料。
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