CN114634652A - 一种高效彩色隔热降温涂层及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效彩色隔热降温涂层及其制备方法和应用，该高效彩色隔热降温涂层是以聚合物多孔膜为底层，其上设有红外透明型彩色薄膜。其制备方法包括：制备聚合物多孔膜以及在聚合物多孔膜上制备红外透明型彩色薄膜。本发明高效彩色隔热降温涂层，具有外观颜色可调、太阳光反射能力强、隔热降温效果好等优点，该涂层通过覆盖、涂覆或粘贴等方式附着于需要进行温度调节的基体表面以及动物、人体的皮肤表面，在满足市容、防污等对颜色要求的同时，还能展示高效的降温效果，大大节约制冷能耗，使用价值高，应用前景好。本发明制备方法有简单易行、生产成本低、成膜效率高等优点，适合于制备大面积涂层材料，利于工业化应用。

Description

一种高效彩色隔热降温涂层及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种高效彩色隔热降温涂层及其制备方法和应用。
背景技术
研究表明，辐射冷却理论上可以实现58℃的降温效果，前提是材料必须具备严格的光谱选择性，即仅100％吸收8～13μm波段的红外热，对其他波段特别是太阳光波段的入射光要100％反射。为了满足高太阳光反射效率的要求，通常将隔热涂料加工成白色，然而，现有白色隔热涂料，仍然存在以下缺陷：受材料组成成分、结构的影响，该白色隔热涂料自身太阳光反射能力有限，导致整体的隔热效果与实际需求仍有较大的差距，与此同时，现有白色隔热涂层难以满足热管理材料应用场合对装饰性的要求，并且存在耐污性差、容易造成光污染等缺陷。另外，为了实现低成本的颜色管理，最常用的方案往白色涂料中加入着色颜料，由于传统颜料晶格缺陷较多，对近红外热的反射率偏低，因而将其加入到普通涂料中，容易加剧涂层对太阳光的吸收，从而弱化隔热效果。与传统颜料相比，由于冷颜料晶体缺陷较少或者被设计成核壳结构，内部为空心玻璃微球或二氧化钛粉体而表现出优异的近红外反射性能，是目前的研究热点。现有彩色降温涂料，内部含有：自制环氧改性丙烯酸杂化乳液 25-35％、金红石型二氧化钛5-10％、光催化剂2-5％、调色颜料6-12％、空心玻璃微珠12- 20％、远红外纳米材料3-6％、氧化锌2-5％、气相二氧化硅2-4％、助剂1-3％、去离子水25- 35％，其主要依赖于功能填料来实现降温效果，然而，这类彩色降温涂料仍然存在以下缺陷：光谱选择性不够优异(军绿色涂层的可见光波段反射率较低，近红外波段反射率基本不超过75％)、隔热降温效果不够突出、填料稳定性和均匀性不佳等，这极大的限制了彩色降温涂料的广泛应用。因此，获得一种外观颜色可调、太阳光反射能力强、隔热降温效果好的高效彩色隔热降温涂层，是十分急迫的，且具有重要意义。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种外观颜色可调、太阳光反射能力强、隔热降温效果好的高效彩色隔热降温涂层及其制备方法和应用。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种高效彩色隔热降温涂层，所述高效彩色隔热降温涂层是以光谱选择性多孔薄膜为底层，所述光谱选择性多孔膜上设有红外透明型彩色薄膜；所述光谱选择性多孔薄膜为聚合物多孔膜。
上述的高效彩色隔热降温涂层，进一步改进的，所述红外透明型彩色薄膜的厚度为10 μm～100μm。
上述的高效彩色隔热降温涂层，进一步改进的，所述红外透明型彩色薄膜是以红外透明型染液、聚合物为原料经固化后制备得到；所述红外透明型染液中红外透明型染料与聚合物的质量比≤10％；所述红外透明型染液由不同颜色溶剂染料调配而得；所述丙烯酸树脂为羟基丙烯酸树脂、含环氧基的丙烯酸树脂、丙烯酸多元醇树脂、丙烯酸醇酸树脂、有机硅改性丙烯酸树脂中的至少一种；所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、丙烯酸环氧树脂中的至少一种；所述醇酸树脂为丙烯酸改性醇酸树脂；所述含氟聚合物为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯基共聚物中的至少一种；所述聚偏氟乙烯基共聚物包括聚 (偏氟乙烯-三氟乙烯)、聚(偏氟乙烯-三氟氯乙烯)、聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)、聚(偏氟乙烯-三氟乙烯-三氟氯乙烯)、聚(偏氟乙烯-三氟乙烯-氟氯乙烯)中的至少一种；所述聚烯烃包括聚乙烯、聚丙烯、聚-4-甲基-1-戊烯中的至少一种；所述聚砜包括双酚A型聚砜、聚芳醚砜、酚酞型聚砜、聚醚酮中的至少一种；所述聚酰胺包括脂肪族聚酰胺、聚砜酰胺、芳香族聚酰胺中的至少一种；所述聚酰亚胺包括全芳香聚酰亚胺、含氟聚酰亚胺中的至少一种；所述聚酯包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯中的至少一种；所述乙烯类聚合物包括聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯中的至少一种；所述含硅聚合物包括聚二甲基硅氧烷、聚三甲基硅氧烷中的至少一种。
上述的高效彩色隔热降温涂层，进一步改进的，所述光谱选择性多孔薄膜的内部为海绵状结构，孔洞孔径呈双峰分布，宽分布分别为0.2μm～0.6μm和1μm～5μm，孔隙率为30％～90％。
上述的高效彩色隔热降温涂层，进一步改进的，所述光谱选择性多孔薄膜由聚合物多孔膜堆叠而成；所述聚合物多孔膜由液滴状聚合物和纤维状聚合物混合而成。
上述的高效彩色隔热降温涂层，进一步改进的，所述光谱选择性多孔薄膜的厚度为100 μm～1300μm。
上述的高效彩色隔热降温涂层，进一步改进的，所述光谱选择性多孔薄膜的内部孔洞通过孔洞孔壁上的纳米小洞连通；所述光谱选择性多孔薄膜的表面具有胞腔状孔洞，所述胞腔状孔洞之间通过孔壁上的纳米小洞相互连通；所述胞腔状孔洞的孔径为1μm～10μm。
上述的高效彩色隔热降温涂层，进一步改进的，所述红外透明型彩色薄膜上还设有抗光疲劳薄膜；所述抗光疲劳薄膜是以紫外吸收剂、受阻胺光稳定剂、聚合物为原料经固化后制备得到；所述紫外吸收剂与受阻胺光稳定剂的质量比为1∶5～5∶1；所述紫外吸收剂为 Tinuvin 1130、Tinuvin 234、Tinuvin 571、Tinuvin 292、Tinuvin 350、Tinuvin 320、水杨酸苯酯、紫外线吸收剂UV-P、紫外线吸收剂UV-9、紫外线吸收剂UV-531、紫外线吸收剂UVP- 327、紫外线吸收剂RMB、光稳定剂HPT中的至少一种；所述受阻胺光稳定剂为Tinuvin622SF、Tinuvin 292、Tinuvin 770DF、Chimassorb 2020、SONGWON UV70、光稳定剂GW- 540、光稳定剂774中的至少一种；所述抗光疲劳薄膜的厚度为6μm～40μm；所述聚合物为丙烯酸树脂、环氧树脂、醇酸树脂、含氟聚合物、聚烯烃、聚砜、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、乙烯类聚合物、含硅聚合物中的至少一种；所述丙烯酸树脂为羟基丙烯酸树脂、含环氧基的丙烯酸树脂、丙烯酸多元醇树脂、丙烯酸醇酸树脂、有机硅改性丙烯酸树脂中的至少一种；所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、丙烯酸环氧树脂中的至少一种；所述醇酸树脂为丙烯酸改性醇酸树脂；所述含氟聚合物为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯基共聚物中的至少一种；所述聚偏氟乙烯基共聚物包括聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)、聚 (偏氟乙烯-三氟氯乙烯)、聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)、聚(偏氟乙烯-三氟乙烯-三氟氯乙烯)、聚 (偏氟乙烯-三氟乙烯-氟氯乙烯)中的至少一种；所述聚烯烃包括聚乙烯、聚丙烯、聚-4-甲基- 1-戊烯中的至少一种；所述聚砜包括双酚A型聚砜、聚芳醚砜、酚酞型聚砜、聚醚酮中的至少一种；所述聚酰胺包括脂肪族聚酰胺、聚砜酰胺、芳香族聚酰胺中的至少一种；所述聚酰亚胺包括全芳香聚酰亚胺、含氟聚酰亚胺中的至少一种；所述聚酯包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯中的至少一种；所述乙烯类聚合物包括聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯中的至少一种；所述含硅聚合物包括聚二甲基硅氧烷、聚三甲基硅氧烷中的至少一种。
作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种上述的高效彩色隔热降温涂层的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚合物、溶剂、非溶剂混合制成前驱体溶液A，所得前驱体溶液A喷涂到衬底上，得到光谱选择性多孔薄膜；
(2)将红外透明型染液、聚合物、固化剂混合，超声分散，制成前驱体溶液B，所得前驱体溶液B喷涂到步骤(1)中得到的光谱选择性多孔薄膜上，固化，在光谱选择性多孔薄膜上形成红外透明型彩色薄膜，得到高效彩色隔热降温涂层。
上述的制备方法，进一步改进的，步骤(2)中，所述红外透明型染液由以下方法制备得到：
(2.1)将不同颜色溶剂染料与溶剂混合，搅拌，得到不同颜色的溶剂染料染液；所述不同颜色溶剂染料与溶剂的质量比为1∶30～180；所述溶剂为酯类溶剂，或为酯类溶剂与溶剂A的混合溶剂；所述溶剂为酯类溶剂与溶剂A的混合溶剂时，所述酯类溶剂与溶剂A 的质量比为4∶1～1∶4；所述溶剂A为乙醇、丙酮、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、 N,N-二甲基乙酰胺、丙二醇、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、四甲基脲、六甲基磷酸酰胺、六氟异丙醇中的至少一种；所述酯类溶剂为乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的至少一种；所述搅拌的时间为1min～20min；
(2.2)将步骤(2.1)中不同颜色的溶剂染料染液混合，调配成所需颜色对应的红外透明型染液。
上述的制备方法，进一步改进的，步骤(1)中，所述前驱体溶液A中聚合物、溶剂、非溶剂的质量比为6～15∶73～89∶5～12；所述聚合物为含氟聚合物、聚烯烃、聚砜、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、乙烯类聚合物、含硅聚合物中的至少一种；所述含氟聚合物为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯基共聚物中的至少一种；所述聚偏氟乙烯基共聚物包括聚 (偏氟乙烯-三氟乙烯)、聚(偏氟乙烯-三氟氯乙烯)、聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)、聚(偏氟乙烯-三氟乙烯-三氟氯乙烯)、聚(偏氟乙烯-三氟乙烯-氟氯乙烯)中的至少一种；所述聚烯烃包括聚乙烯、聚丙烯、聚-4-甲基-1-戊烯中的至少一种；所述聚砜包括双酚A型聚砜、聚芳醚砜、酚酞型聚砜、聚醚酮中的至少一种；所述聚酰胺包括脂肪族聚酰胺、聚砜酰胺、芳香族聚酰胺中的至少一种；所述聚酰亚胺包括全芳香聚酰亚胺、含氟聚酰亚胺中的至少一种；所述聚酯包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯中的至少一种；所述乙烯类聚合物包括聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯中的至少一种；所述含硅聚合物包括聚二甲基硅氧烷、聚三甲基硅氧烷中的至少一种；所述溶剂为丙酮、磷酸三甲酯、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、丙二醇、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、四甲基脲、六甲基磷酸酰胺、六氟异丙醇中的至少一种；所述非溶剂为水、含有1个碳到8个碳的醇、丙酸乙酯中的至少一种。
上述的制备方法，进一步改进的，步骤(2)中，所述红外透明型染液、聚合物、固化剂的质量比为10∶1.7～50∶0～5；所述聚合物为丙烯酸树脂、环氧树脂、醇酸树脂、含氟聚合物、聚烯烃、聚砜、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、乙烯类聚合物、含硅聚合物中的至少一种；所述丙烯酸树脂为羟基丙烯酸树脂、含环氧基的丙烯酸树脂、丙烯酸多元醇树脂、丙烯酸醇酸树脂、有机硅改性丙烯酸树脂中的至少一种；所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、丙烯酸环氧树脂中的至少一种；所述醇酸树脂为丙烯酸改性醇酸树脂；所述含氟聚合物为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯基共聚物中的至少一种；所述聚偏氟乙烯基共聚物包括聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)、聚(偏氟乙烯-三氟氯乙烯)、聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)、聚(偏氟乙烯-三氟乙烯-三氟氯乙烯)、聚(偏氟乙烯-三氟乙烯-氟氯乙烯)中的至少一种；所述聚烯烃包括聚乙烯、聚丙烯、聚-4-甲基-1-戊烯中的至少一种；所述聚砜包括双酚 A型聚砜、聚芳醚砜、酚酞型聚砜、聚醚酮中的至少一种；所述聚酰胺包括脂肪族聚酰胺、聚砜酰胺、芳香族聚酰胺中的至少一种；所述聚酰亚胺包括全芳香聚酰亚胺、含氟聚酰亚胺中的至少一种；所述聚酯包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯中的至少一种；所述乙烯类聚合物包括聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯中的至少一种；所述含硅聚合物包括聚二甲基硅氧烷、聚三甲基硅氧烷中的至少一种；所述固化剂为胺类固化剂和/或酸酐类固化剂；所述胺类固化剂包括聚酰胺固化剂、脂肪族胺类固化剂、芳香族胺类固化剂中的至少一种；所述酸酐类固化剂包括芳香族酸酐、脂肪族酸酐中的至少一种；所述超声分散的时间为5分钟～60分钟；所述固化在温度为40℃～90℃下进行。
上述的制备方法，进一步改进的，还包括步骤(3)：将紫外吸收剂和受阻胺光稳定剂混合制成复合光稳定剂，所得复合光稳定剂与聚合物、固化剂、溶剂混合制成前驱体溶液C，所得前驱体溶液C喷涂到步骤(2)中得到的红外透明型彩色薄膜上，固化，在红外透明型彩色薄膜上形成抗光疲劳薄膜；所述复合光稳定剂与聚合物、固化剂、溶剂的质量比为1～20∶60～120∶2～10∶100～300；所述固化在温度为40℃～90℃下进行。
上述的制备方法，进一步改进的，步骤(3)中，所述聚合物为丙烯酸树脂、环氧树脂、醇酸树脂、含氟聚合物、聚烯烃、聚砜、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、乙烯类聚合物、含硅聚合物中的至少一种；所述丙烯酸树脂为羟基丙烯酸树脂、含环氧基的丙烯酸树脂、丙烯酸多元醇树脂、有机硅改性丙烯酸树脂中的至少一种；所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、丙烯酸环氧树脂中的至少一种；所述醇酸树脂为丙烯酸改性醇酸树脂；所述含氟聚合物为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯基共聚物中的至少一种；所述聚偏氟乙烯基共聚物包括聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)、聚(偏氟乙烯-三氟氯乙烯)、聚(偏氟乙烯- 六氟丙烯)、聚(偏氟乙烯-三氟乙烯-三氟氯乙烯)、聚(偏氟乙烯-三氟乙烯-氟氯乙烯)中的至少一种；所述聚烯烃包括聚乙烯、聚丙烯、聚-4-甲基-1-戊烯中的至少一种；所述聚砜包括双酚A型聚砜、聚芳醚砜、酚酞型聚砜、聚醚酮中的至少一种；所述聚酰胺包括脂肪族聚酰胺、聚砜酰胺、芳香族聚酰胺中的至少一种；所述聚酰亚胺包括全芳香聚酰亚胺、含氟聚酰亚胺中的至少一种；所述聚酯包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯中的至少一种；所述乙烯类聚合物包括聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯中的至少一种；所述含硅聚合物包括聚二甲基硅氧烷、聚三甲基硅氧烷中的至少一种；所述固化剂为胺类固化剂和/或酸酐类固化剂；所述胺类固化剂包括聚酰胺固化剂、脂肪族胺类固化剂、芳香族胺类固化剂中的至少一种；所述酸酐类固化剂包括芳香族酸酐、脂肪族酸酐中的至少一种；所述溶剂为二甲苯、醋酸甲酯、醋酸丁酯、丙酮、磷酸三甲酯、二甲基亚砜、 N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、丙二醇、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、四甲基脲、六甲基磷酸酰胺、六氟异丙醇中的至少一种。
作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种上述的高效彩色隔热降温涂层或上述制备方法制得的高效彩色隔热降温涂层的应用，所述应用为将高效彩色隔热降温涂层覆盖在基体表面，或设置在基体表面上方，或覆盖在动物和人体皮肤上；所述基体为房屋、车、帐篷、管道、箱子、遮阳产品中的其中一种；所述遮阳产品为遮阳篷、遮阳棚、遮阳帘、遮阳伞中的至少一种。
本发明中，光谱选择性多孔薄膜的制备方法包括以下步骤：
S1、将聚合物溶解到溶剂中，得到聚合物溶液；
S2、将非溶剂滴加到步骤S1中的聚合物溶液中，搅拌，直至形成透明溶液，得到前驱体溶液A；
S3、将步骤S2中得到的前驱体溶液A喷涂到衬底上，形成光谱选择性多孔湿薄膜；
S4、将步骤S3中得到的光谱选择性多孔湿薄膜烘干，得到光谱选择性多孔薄膜。
上述光谱选择性多孔薄膜的制备方法，进一步改进的，步骤S1中，所述溶解为将聚合物溶和溶剂混合，搅拌，直至聚合物溶解到溶剂中；所述搅拌在速度为50rpm～180rpm、温度为40℃～70℃的条件下进行。
上述光谱选择性多孔薄膜的制备方法，进一步改进的，步骤S2中，所述非溶剂的滴加速率为2mL/min～10mL/min；所述搅拌在速度为150rpm～250rpm、温度为40℃～70℃下进行。
上述光谱选择性多孔薄膜的制备方法，进一步改进的，步骤S3中，所述喷涂为：将前驱体溶液置于喷枪中，移动喷枪将前驱体溶液A垂直喷向衬底表面形成一长条状料痕，喷涂结束后将喷枪沿着垂直料痕方向移动，移动距离为0.4倍～0.6倍料痕的宽度；喷枪反向移动，连续将前驱体溶液A垂直喷涂在长条状料痕上，重复上述过程，直至达到设计要求；所述喷涂过程中喷枪的喷嘴与衬底垂直，间隔距离为10cm～45cm；所述喷涂过程中喷枪的移动速度为10cm/s～40cm/s；所述喷涂过程中喷枪喷嘴的气体压强为2MPa～6MPa；所述喷涂过程中采用的载气为空气；所述喷涂过程中控制前驱体溶液A的喷出流量为0.1 mL/s～4mL/s；所述喷涂过程中，每喷涂200mL～400mL的前驱体溶液A后，采用丙酮润洗喷枪的喷嘴；所述衬底为布、玻璃、木板、金属板、高分子膜中的其中一种；所述布为编织布、无纺布中的其中一种。
上述光谱选择性多孔薄膜的制备方法，进一步改进的，步骤S4中，所述烘干在真空条件下进行；所述烘干的温度为25℃～35℃；所述烘干的时间为5h～15h。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明提供了一种高效彩色隔热降温涂层，以光谱选择性多孔薄膜为底层，光谱选择性多孔膜上设有红外透明型彩色薄膜，其中光谱选择性多孔薄膜为聚合物多孔膜。本发明中，以光谱选择性多孔薄膜为底层，具有优异的太阳光反射能力、中波红外反射能力以及大气窗口内的强红外辐射能力，能有效阻止太阳光热量的进入，并将材料及其下方空间的热量通过辐射的方式经由大气窗口抛至外太空；与此同时，红外透明型彩色薄膜具有红外透明的光谱特性，除了吸收显色所需特定波长可见光，其余波段太阳光均可透过，经由底层再反射回大气中，使得光谱选择性多孔薄膜的太阳光强反射能力得到最大效率的发挥，实现辐射冷却，同时借助底层光谱选择性多孔薄膜在大气窗口内的强红外辐射能力，可以进一步强化冷却降温效果。相比市售白色隔热涂料，本发明高效彩色隔热降温涂层具有可调颜色的外观，同时还能展示出非常优异的辐射冷却效能。本发明高效彩色隔热降温涂层，具有外观颜色可调、太阳光反射能力强、隔热降温效果好等优点，同时还能大大节约主动制冷能耗，有着很高的使用价值和很好的应用前景。
(2)本发明高效彩色隔热降温涂层中，还包括抗光疲劳薄膜，该抗光疲劳薄膜设在红外透明型彩色薄膜上，其中抗光疲劳薄膜是以紫外吸收剂、受阻胺光稳定剂、聚合物为原料经固化后制备得到。本发明中，抗光疲劳薄膜能够吸收紫外光，从而能够避免紫外光向下层传播，由此能够避免红外透明型彩色薄膜中的溶剂染料遭受紫外光的破坏，同时还能捕获高分子中所生成的活性自由基，抑制光氧化过程，进而能够提高涂层材料的耐光性和光老化寿命。与此同时，本发明中通过优化紫外吸收剂和受阻胺光稳定剂的型号以及二者的质量比为 1∶5～5∶1，能够显著提高溶剂染料的光老化寿命，进而能够显著改善复合涂层材料的抗光疲劳性，展示出良好的户外应用潜力。另外，本发明中通过优化抗光疲劳薄膜的厚度为6 μm～40μm，也能够更加有效的保护溶剂染料，而且不会造成涂层材料的反射率大幅下降。
(3)本发明高效彩色隔热降温涂层中，光谱选择性多孔薄膜是一种聚合物膜，作为一种高分子聚合物材料，其具有对中红外波段的强吸收能力和窗口内强红外辐射特征，有利于实现薄膜的高效散热，具备优异的降温性能；同时，该光谱选择性多孔薄膜也是一种满足太阳光全波段反射要求的分级多孔膜，其内部为海绵状结构，孔洞孔径呈双峰分布，宽分布分别为0.2μm～0.6μm和1μm～5μm，孔隙率为30％～90％，其中微米孔可以反射长波辐射，特别是可以有效地散射大部分波长的太阳光，同时纳米孔可以强烈散射波长较短的可见光和紫外光，从而使得光谱选择性多孔薄膜表现出优异的太阳光反射能力。综合以上两因素，使得本发明光谱选择性多孔薄膜能够有效阻挡太阳光的入射，并能有效辐射出背光面的热量，同时实现隔热和降温效果，可达到低于环境温度的辐射致冷效果。可见，本发明光谱选择性多孔薄膜是一种兼具太阳光强反射能力及中红外强辐射能力的无填料型多孔膜，具有隔热效果好、降温效果好等优点，能够避免功能填料的使用及由此带来的团聚和面密度增加的问题，作为基体(如房屋、车、管道、箱子、遮阳产品或其他设备)表面覆盖的隔热降温膜，并且应用于日间隔热降温，能够实现这些基体与太阳光的有效隔离并显著降低基体内部的温度，获得较好的降温效果，有着很高的使用价值和很好的应用前景；更为重要的是，本发明光谱选择性多孔薄膜是一种同时具备隔热、降温功能的柔性薄膜材料，表现出非常优异的柔性性能，可随意弯折卷曲，能够适用于各自不同性质、形状的基体，有利高效彩色隔热降温涂层的推广和应用。
(4)本发明高效彩色隔热降温涂层中，光谱选择性多孔薄膜由聚合物多孔膜堆叠而成，是一种对称膜，有利于提高力学性能。本发明中，还优化了光谱选择性多孔薄膜的厚度为100μm～1300μm，保证完全阻挡太阳光的入射且显著提高冷却效果的前提下确保光谱选择性多孔薄膜具有较好的柔性性能，这是因为厚度低于100μm，对太阳光的平均反射率低于85％，难以有效阻隔太阳光的进入，而厚度高于1300μm，对太阳光的平均反射率增幅不明显，且降低膜的柔性，会影响膜的正常使用。本发明中，进一步优化了光谱选择性多孔薄膜的孔隙率为50％～80％，使得膜材料能够更好的满足对太阳光的反射要求，从而更加有效对全波段太阳光进行有效反射，杜绝了太阳光入射到基体内部。本发明中，光谱选择性多孔薄膜的内部孔洞通过孔洞孔壁上的纳米小洞连通，且光谱选择性多孔薄膜的表面具有胞腔状孔洞，胞腔状孔洞之间通过孔壁上的纳米小洞相互连通，胞腔状孔洞的孔径为1μm～10 μm，其中表面的大尺寸孔洞可以反射长波辐射，特别是尺寸在4μm左右的丰富微孔可以有效地散射大部分波长的太阳光，孔洞孔壁上分布的纳米小洞，可强烈散射波长较短的可见光和紫外光，使得膜的反射率进一步增强，而且开放的多孔表面有利于实现不同方向的光反射。本发明的光谱选择性多孔薄膜中，聚合物多孔膜由液滴状聚合物和纤维状聚合物混合而成，其中液滴状聚合物中的孔洞形貌有利于改善光谱性能，而纤维状聚合物对调节孔隙率和增强膜的抗拉伸性能，因而有利于进一步提升膜的光谱性能和力学性能，这是其他全颗粒状聚合物或全纤维状聚合物组成的聚合物多孔膜不具备的性能，而且采用的聚合物为含氟聚合物、聚烯烃、聚砜、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、乙烯类聚合物、含硅聚合物，这些聚合物具有成本低、力学性能优异、适用性好、容易购买等优点。
(5)本发明高效彩色隔热降温涂层中，红外透明型彩色薄膜是以红外透明型染液、聚合物为原料经固化后制备得到，红外透明型彩色薄膜的厚度为10μm～100μm，通过调节多种颜色溶剂染料的比例、用量及薄膜厚度，获得建筑常用颜色，适用性好，同时不会对底层多孔结构的形貌及光谱特性造成明显的不利影响。
(6)本发明还提供了一种高效彩色隔热降温涂层的制备方法，具有简单易行、生产成本低、成膜效率高等优点，适合于制备大面积涂层材料，利于工业化应用，对于扩大高效彩色隔热降温涂层的应用范围具有十分重要的意义。
(7)本发明高效彩色隔热降温涂层的制备方法中，通过优化前驱体溶液A中聚合物、溶剂、非溶剂的质量比为6～15∶73～89∶5～12，可调控相分离所致多孔结构的形貌，有利于获得满足太阳光全波段反射要求的分级多孔膜。若前驱体溶液中聚合物的含量过少(浓度低于6wt.％)，则会导致所得多孔膜的孔隙率过大(大于90％)，并且膜表面的胞腔形状不规则，孔径分散，难以满足太阳光反射要求，而含量过高(浓度高于15wt.％)，则会导致膜内部海绵状孔的孔径减小，表面规整胞腔的数量减少，甚至得到只有少量开孔的致密皮层结构，也不能满足太阳光反射要求；与此同时，若前驱体溶液中非溶剂的含量过少(浓度低于5wt.％)，则整体孔隙率偏低(小于30％)且多孔膜表面的互穿胞腔状微孔孔径偏大(大于10μm)，这种形貌无法对全波段太阳光进行有效的反射，而前驱体溶液中非溶剂的含量过多(浓度高于12wt.％)，则会导致海绵状孔数量少且分布极不均匀，也不利于对太阳光的全反射；通过优化红外透明型染液、聚合物、固化剂的质量比为10∶1.7～50∶0～5，可以获得满足应用场景要求的颜色，同时避免前驱体溶液B因为粘度过低而向底层渗透，以影响底层的多孔结构及光谱行为；通过优化复合光稳定剂与聚合物、固化剂、溶剂的质量比为 1～20∶60～120∶2～10∶100～300，以及优化抗光疲劳层/薄膜的厚度为10～40μm，可以改善高效彩色隔热降温涂层的耐光性，同时又不会明显弱化高效彩色隔热降温涂层的太阳光反射能力和降温效果。
(8)本发明还提供了一种高效彩色隔热降温涂层的应用，具体为将高效彩色隔热降温涂层覆盖在基体表面，或设置在基体表面上方，或覆盖在动物和人体皮肤上。本发明中，将高效彩色隔热降温涂层通过覆盖、涂覆或粘贴等方式附着于需要进行温度调节的基体(如建筑、装置或器件)表面以及动物、人体的皮肤表面，在满足市容、防污等对颜色要求的同时，还能展示高效的降温效果，大大节约制冷能耗，使用价值高，应用前景好。
附图说明
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
图1为本发明实施例1制备的高效彩色隔热降温涂层的太阳光波段反射光谱曲线图。
图2为本发明实施例1制备的高效彩色隔热降温涂层的红外波段辐射光谱曲线图。
图3为本发明实施例1制备的高效彩色隔热降温涂层背面在强光照射下的温升曲线图。
图4为本发明实施例22制备的高效彩色隔热降温涂层的太阳光波段反射光谱曲线图。
图5为本发明实施例23制备的高效彩色隔热降温涂层的太阳光波段反射光谱曲线图。
图6为本发明实施例26制备的高效彩色隔热降温涂层的太阳光波段反射光谱曲线图。
图7为对比例1中制得的中绿色隔热降温涂层的太阳光波段反射光谱曲线图。
图8为对比例2中制得的中绿色隔热降温涂层的太阳光波段反射光谱曲线图。
图9为对比例3中制得的中绿色隔热降温涂层的太阳光波段反射光谱曲线图。
图10为对比例4中制得的中绿色隔热降温涂层的太阳光波段反射光谱曲线图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。
实施例1：
一种高效彩色隔热降温涂层，以光谱选择性多孔薄膜为底层，光谱选择性多孔膜上设有红外透明型彩色薄膜，光谱选择性多孔薄膜为聚合物多孔膜。
本实施例中，红外透明型彩色薄膜的厚度为30μm，该红外透明型彩色薄膜的颜色为中绿色MG1151，即为红外透明型中绿色薄膜，是以红外透明型染液、聚合物为原料经固化后制备得到，具体是先将溶剂中黄色染料、溶剂大红染料、溶剂翠绿染料、溶剂黑染料调配成不同颜色的染液，再将上述染液混合调色，最后以满足Lab值要求的红外透明型染液、丙烯酸树脂BS-963为原料经固化后制备得到。
本实施例中，光谱选择性多孔薄膜由聚合物多孔膜堆叠而成，厚度为800μm；光谱选择性多孔薄膜为聚合物多孔膜的内部为海绵状结构，孔洞孔径呈双峰分布，宽分布分别为 0.2μm～0.6μm和2μm～4.2μm，且孔洞之间通过孔洞孔壁上的纳米小洞连通，孔隙率为72.03％；光谱选择性多孔薄膜的表面具有胞腔状孔洞，胞腔状孔洞之间通过孔壁上的纳米小洞相互连通，胞腔状孔洞的孔径为2μm～5μm。本发明中，胞腔状孔洞为球形腔状孔洞、椭球形腔状孔洞或其他形状的腔状孔洞，且纳米小洞为纳米级孔径的孔洞。聚合物多孔膜的表面粗糙，由液滴状聚合物和纤维状聚合物混合而成，其中聚合物为聚(偏氟乙烯-六氟丙烯) (PVDF-HFP)。
本实施例中，在红外透明型彩色薄膜上还设有抗光疲劳薄膜，该抗光疲劳薄膜是以紫外吸收剂和受阻胺光稳定剂为原料经固化后制备得到，紫外吸收剂与受阻胺光稳定剂的质量比为1∶1，其中紫外吸收剂为Tinuvin 1130，受阻胺光稳定剂为Tinuvin 622SF，该抗光疲劳薄膜的厚度为20μm。
一种上述本实施例中的高效彩色隔热降温涂层的制备方法，包括以下步骤：
(1)按聚合物、溶剂、非溶剂的质量比为12∶80.5∶7.5，分别称取PVDF-HFP粉末、丙酮和超纯水，首先将PVDF-HFP粉末和丙酮倒入血清瓶，用封口膜封口后置于50℃的水浴中，在速度为150rpm的磁力搅拌至PVDF-HFP粉末完全溶解在丙酮中，得到PVDF-HFP 溶液；在50℃的水浴条件下，按照滴加速率为7mL/min，将超纯水滴加到上述的PVDF- HFP溶液，同时控制转速为180rpm持续搅拌，直至形成无色透明溶液，即为前驱体溶液 A。
(2)将步骤(1)中得到的前驱体溶液A倒入喷壶，然后利用喷枪将前驱体溶液A喷涂在清洁衬底(春亚纺，属于编织布中的一种)表面，具体为：调节喷枪的喷幅和辅助气孔，控制喷嘴与衬底的垂直距离为30cm，以空气作为载气控制喷嘴的气体压强为4～4.5 MPa，然后以移动速度为25cm/s移动喷枪，将前驱体溶液以2mL/s的喷出流量垂直喷向衬底表面形成一长条状料痕，喷涂结束后将喷枪沿着垂直料痕方向移动，移动距离为0.5倍料痕的宽度，以保证膜的厚度均匀；喷枪反向移动，在相同条件下连续将前驱体溶液垂直喷涂在长条状料痕上，重复上述过程，得到光谱选择性多孔湿薄膜。
(3)待喷涂完成后，用夹具对光谱选择性多孔湿薄膜进行固定，再将其放置在通风橱中，待丙酮自然挥发后转入真空烘箱，30℃保温10h，以除去多余水分，得到厚度为800 μm的光谱选择性多孔薄膜(底层)。
(4)按照质量比为1∶58，分别将溶剂中黄色染料、溶剂大红染料、溶剂翠绿染料、溶剂黑染料加入到乙醇与乙酸丁酯的混合溶剂中，其中乙醇与乙酸丁酯的混合溶剂中乙醇与乙酸丁酯的质量比为1∶1，常温下磁力搅拌2分钟，直至染料溶解，得到相应颜色的染液，即为不同颜色的溶剂染料染液。
(5)在分光测色仪辅助指导下，将步骤(4)不同颜色的溶剂染料染液混合调色，以获得与要求Lab值接近的颜色(中绿色)，得到中绿色的红外透明型染液。
(6)按照质量比为10∶5∶0.5，将步骤(5)中得到的中绿色的红外透明型染液，与丙烯酸树脂BS-963和固化剂N75混合，超声20分钟待其完全溶解后，制得前驱体溶液B，将所得前驱体溶液B喷涂到步骤(3)中制得的光谱选择性多孔薄膜上，60℃加热固化，在光谱选择性多孔薄膜上形成红外透明型彩色薄膜(红外透明型中绿色薄膜)。
(7)按照质量比为1∶1，将紫外吸收剂(Tinuvin 1130)、受阻胺光稳定剂(Tinuvin622SF)混合，得到复合光稳定剂，然后按照质量比为5∶100∶10∶200，将复合光稳定剂与丙烯酸树脂BS-963、固化剂N75、二甲苯混合均匀，得到前驱体溶液C，将前驱体溶液C 喷涂在红外透明型彩色薄膜(红外透明型中绿色薄膜)上，60℃加热固化，在红外透明型彩色薄膜(红外透明型中绿色薄膜)上形成抗光疲劳薄膜(表层)，得到高效彩色隔热降温涂层，其表观颜色为中绿色，因而也称为高效中绿色隔热降温涂层。
图1为本发明实施例1制备的高效彩色隔热降温涂层的太阳光波段反射光谱曲线图。利用文献报道算法对反射光谱进行积分处理，可以得到对特定波段太阳光的平均反射率。结果显示，实施例1中制备的高效彩色隔热降温涂层的太阳光反射率为52.18％，即可反射 52.18％的太阳辐照能量，反射能力较以溶剂染料涂层与市售进口隔热涂料层组合得到的中绿色隔热降温涂层(对比例1，47.62％)更强，更是高于普通彩色颜料涂层与多孔膜组合得到的中绿色隔热降温涂层(对比例2，12.42％)以及普通彩色颜料涂层与普通市售隔热涂层组合得到的中绿色隔热降温涂层(对比例4，11.30％)。
图2为本发明实施例1制备的高效彩色隔热降温涂层的红外波段辐射光谱曲线图。可以看出，即使表面加喷了红外透明型彩色薄膜，复合涂层在大气窗口内仍表现出极高的辐射能力，这有利于辐射冷却效能的发挥。
图3为本发明实施例1制备的高效彩色隔热降温涂层背面在强光照射下的温升曲线图。可以看出，实施例1中，在涂层材料背面的温度最高为44.9℃，低于以溶剂染料涂层与市售进口隔热涂料层组合得到的中绿色隔热降温涂层(对比例1，54.6℃)，而且明显低于以普通彩色颜料涂层与多孔膜组合得到的中绿色隔热降温涂层(对比例2，67.7℃)以及普通彩色颜料涂层与市售进口隔热涂层组合得到的中绿色隔热降温涂层(对比例4，70.5℃)，分别降低9.7℃、22.8℃和25.6℃。可见，实施例1降温效果显著。
实施例2：
一种高效彩色隔热降温涂层的制备方法，步骤与实施例1基本相同，区别仅在于：步骤 (2)中，光谱选择性多孔薄膜的厚度为420μm。
经测试，该高效彩色隔热降温涂层的太阳光反射率为40.32％，涂层材料背面的温度最高为57.2℃，反射率明显低于实施例1，背面温度明显高于实施例1，因为光谱选择性多孔薄膜的作用是反射太阳光，而其反射率严重依赖于薄膜的厚度，减小薄膜厚度会导致复合涂层整体太阳光反射率和隔热性能的显著下降。
实施例3：
一种高效彩色隔热降温涂层的制备方法，步骤与实施例1基本相同，区别仅在于：步骤 (2)中，光谱选择性多孔薄膜的厚度为1200μm。
经测试，该高效彩色隔热降温涂层的太阳光反射率为54.05％，涂层材料背面的温度最高为44.0℃，反射率略高于实施例1，背面温度略低于实施例1。
实施例4：
一种高效彩色隔热降温涂层的制备方法，步骤与实施例1基本相同，区别仅在于：步骤 (1)中，聚合物为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，溶剂为六氟异丙醇，非溶剂为乙醇。
经测试，该高效彩色隔热降温涂层的太阳光反射率为51.27％，涂层材料背面的温度最高为45.4℃。
实施例5：
一种高效彩色隔热降温涂层的制备方法，步骤与实施例1基本相同，区别仅在于：步骤 (4)中，混合溶剂为乙酸丁酯与二甲苯，步骤(6)中，聚合物为双酚A型固体环氧树脂D.E.R 669E，固化剂为D.E.H.806，步骤(7)中，聚合物为双酚A型固体环氧树脂D.E.R 669E，固化剂为D.E.H.806，溶剂为二甲苯。
经测试，该高效彩色隔热降温涂层的太阳光反射率为51.32％，涂层材料背面的温度最高为45.1℃。
实施例6：
一种高效彩色隔热降温涂层的制备方法，步骤与实施例1基本相同，区别仅在于：步骤 (4)中，混合溶剂为乙酸丁酯与N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，步骤(6)中，聚合物为聚偏氟乙烯，步骤(7)中，聚合物为聚偏氟乙烯，溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)。
经测试，该高效彩色隔热降温涂层的太阳光反射率为52.25％，涂层材料背面的温度最高为44.6℃。
实施例7：
一种高效彩色隔热降温涂层的制备方法，步骤与实施例1基本相同，区别仅在于：步骤 (6)中，红外透明型彩色薄膜(红外透明型中绿色薄膜)的厚度为10μm。
经测试，该高效彩色隔热降温涂层的太阳光反射率分别为60.25％，较实施例1高，但与要求的Lab值相比，色差偏大，为5.4。
实施例8：
一种高效彩色隔热降温涂层的制备方法，步骤与实施例1基本相同，区别仅在于：步骤 (7)中，复合光稳定剂与丙烯酸树脂BS-963、固化剂N75、二甲苯按质量比为1∶20∶1∶40。
经测试，该高效彩色隔热降温涂层的太阳光反射率为52.94％，略高于实施例1。样品在D65人造日光下照射100h后表面颜色无明显变化。
实施例9：
一种高效彩色隔热降温涂层的制备方法，步骤与实施例1基本相同，区别仅在于：步骤 (7)中，复合光稳定剂与丙烯酸树脂BS-963、固化剂N75、二甲苯按质量比20∶100∶5∶200混合均匀。
经测试，该高效彩色隔热降温涂层的太阳光反射率为51.56％，略低于实施例1。样品在D65人造日光下照射100h后表面颜色无明显变化。
实施例10：
一种高效彩色隔热降温涂层的制备方法，步骤与实施例1基本相同，区别仅在于：步骤 (7)中，复合光稳定剂为3种紫外吸收剂和1种受阻胺光稳定剂(Tinuvin 1130∶Tinuvin 320∶Tinuvin 350∶Tinuvin 622SF＝2∶1∶1∶1)的混合物。
经测试，该高效彩色隔热降温涂层的太阳光反射率为51.89％，略低于实施例1。样品在D65人造日光下照射100h后表面颜色无明显变化。
实施例11：
一种高效彩色隔热降温涂层的制备方法，步骤与实施例1基本相同，区别仅在于：步骤 (7)中，形成厚度为40μm的抗光疲劳薄膜(表层)。
经测试，该高效彩色隔热降温涂层的太阳光反射率为50.76％，略低于实施例1。样品在D65人造日光下照射100h后表面颜色无明显变化。
表1其他不同成膜介质得到实施例的光谱性能
Figure BDA0003461119990000141
Figure BDA0003461119990000151
表2其他不同颜色实施例的光谱性能
Figure BDA0003461119990000152
对比例1：
一种中绿色隔热降温涂层的制备方法，与实施例1基本相同，区别仅在于：步骤(1–3)中，将光谱选择性多孔薄膜换成市售进口隔热涂料。使用刮涂的方法，在塑料底板上刮涂一层市售进口高反射隔热涂料，自然风干24h，备用。相应步骤(5)中，对不同颜色染液的比例进行微调，最终实现涂层与实施例1呈现相同颜色(色差小于3)。
图7为对比例1中制得的中绿色隔热涂层的太阳光波段反射光谱曲线图。如图7所示，隔热涂层材料的太阳光反射率为47.62％。同时，由图3可知，强光照射下样品的背面温度 (54.6℃)明显高于实施例1，温差可达9.7℃。
对比例2：
一种中绿色隔热降温涂层的制备方法，与实施例1基本相同，区别仅在于：步骤(4–6)中，将溶剂染料换成市售普通颜料，具体制备过程：将5份普通颜料(颜色分别为炭黑、永固黄、酞青兰、铁红)，25份丙烯酸树脂BS-963，70份二甲苯加入球磨罐，再加入氧化锆珠，采用1500r/min的转速机械球磨3小时，得到相应颜色的色浆。在分光测色仪辅助指导下，将不同颜色的色浆混合调色，以获得与要求Lab值接近的颜色。按照质量比，称取10份色浆，与10份二甲苯、0.25份固化剂N75混合，超声20分钟待丙烯酸树脂BS-963 和固化剂N75完全溶解后，制得前驱体溶液B。将所得前驱体溶液B喷涂到光谱选择性多孔薄膜上，固化，在光谱选择性多孔薄膜底层上形成中绿色薄膜。相应步骤(5)中，对不同颜色色浆的比例进行微调，最终实现涂层与实施例1呈现相同颜色(色差小于3)。
图8为对比例2中制得的中绿色隔热降温涂层的太阳光波段反射光谱曲线图。由图8可知，由于着色剂对太阳光的吸收太强，其平均太阳光反射率仅有12.42％，几乎消除了光谱选择性多孔底层的反射优势。同时，如图3所示，强光照射下样品的背面温度(67.7℃)明显高于实施例1，温差达22.8℃。
对比例3：
一种中绿色隔热降温涂层的制备方法，与实施例1的区别在于：步骤(1–3)中，将光谱选择性多孔薄膜换成市售国产隔热涂料。使用刮涂的方法，在塑料底板上刮涂一层市售国产高反射隔热涂料，自然风干24h，备用。步骤(4–6)中，将溶剂染料换成市售冷颜料，具体制备过程：按照质量比，将5份冷颜料(型号分别为G223、K411A、Y10C242、 B385)，25份丙烯酸树脂BS-963，70份二甲苯加入球磨罐，再加入氧化锆珠，采用1500 r/min的转速机械球磨3小时，得到相应颜色的色浆。在分光测色仪辅助指导下，将不同颜色的色浆混合调色，以获得与要求Lab值接近的颜色。称取10份色浆，与10份二甲苯、 0.25份固化剂N75混合，超声20分钟待丙烯酸树脂BS-963和固化剂N75完全溶解后，制得前驱体溶液B。将所得前驱体溶液B喷涂到市售国产隔热涂料底层上，固化，在市售国产隔热涂料底层上形成中绿色薄膜。相应步骤(5)中，对不同颜色色浆的比例进行微调，最终实现涂层与实施例1呈现相同颜色(色差小于3)。
图9为对比例3中制得的中绿色隔热降温涂层的太阳光波段反射光谱曲线图。由图9可知，由于着色剂对太阳光的吸收太强，其平均太阳光反射率仅有33.78％。同时，如图3所示，强光照射下样品的背面温度(65.5℃)明显高于实施例1，温差达20.6℃。
对比例4：
一种中绿色隔热降温涂层的制备方法，与实施例1的区别在于：步骤(1–3)中，将光谱选择性多孔薄膜换成市售国产隔热涂料。使用刮涂的方法，在塑料底板上刮涂一层市售国产高反射隔热涂料，自然风干24h，备用。步骤(4–6)中，将溶剂染料换成市售普通颜料，具体制备过程：按照质量比，将5份普通颜料(颜色分别为炭黑、永固黄、酞青兰、铁红)，25份丙烯酸树脂BS-963，70份二甲苯加入球磨罐，再加入氧化锆珠，采用1500 r/min的转速机械球磨3小时，得到相应颜色的色浆。在分光测色仪辅助指导下，将不同颜色的色浆混合调色，以获得与要求Lab值接近的颜色。按照质量比，称取10份色浆，与10 份二甲苯、0.25份固化剂N75混合，超声20分钟待丙烯酸树脂BS-963和固化剂N75完全溶解后，制得前驱体溶液B。将所得前驱体溶液B喷涂到市售国产隔热涂料底层上，固化，在市售隔热涂料底层上形成中绿色薄膜。相应步骤(5)中，对不同颜色色浆的比例进行微调，最终实现涂层与实施例1呈现相同颜色(色差小于3)。
图10为对比例4中制得的中绿色隔热降温涂层的太阳光波段反射光谱曲线图。由图10 可知，由于着色剂对太阳光的吸收太强，其平均太阳光反射率仅有11.30％。同时，如图3 所示，强光照射下样品的背面温度(70.5℃)明显高于实施例1，温差达25.6℃。
表3其他不同迷彩色对比例的光谱性能
Figure BDA0003461119990000171
Figure BDA0003461119990000181
表4黑色和灰色对比例的光谱性能
Figure BDA0003461119990000182
实施例27：
一种高效彩色隔热降温涂层的制备方法，步骤与实施例1基本相同，区别仅在于：步骤 (7)中，复合光稳定剂中的受阻胺光稳定剂为AM-101。
经测试，该高效彩色隔热降温涂层的太阳光反射率为44.55％。受阻胺光稳定剂为绿色，会增加面层对太阳光的吸收，使得复合涂层的整体太阳光反射能力远低于实施例1。
实施例28：
一种高效彩色隔热降温涂层的制备方法，步骤与实施例1基本相同，区别仅在于：步骤 (7)中，复合光稳定剂中紫外吸收剂与受阻胺光稳定剂的质量比为1∶6。
经测试，该高效彩色隔热降温涂层的太阳光反射率为50.32％，低于实施例1。样品在 D65人造日光下照射100h后表面颜色略微发黄。
实施例29：
一种高效彩色隔热降温涂层的制备方法，与实施例1基本相同，区别仅在于：没有步骤 (7)，无抗光疲劳薄膜。
经测试，该高效彩色隔热降温涂层的太阳光反射率为53.56％，略高于实施例1，这是因为复合光稳定剂中的紫外吸收剂的作用就是增加表层对紫外线的吸收程度，以避免紫外光向下层传播，从而保护溶剂染料免遭紫外线的破坏。而不叠加含光稳定剂的面层，可使高效彩色隔热降温涂层的太阳光反射率略有提高，但在D65人造日光下照射100h后表面明显开始发黄，证明光稳定剂的使用可以显著提高涂层的耐光性。
实施例30：
一种高效彩色隔热降温涂层的制备方法，与实施例1基本相同，区别仅在于：步骤(5)中，形成一层厚度为5μm的抗光疲劳薄膜。
经测试，样品在D65人造日光下照射100h后表面颜色略微发黄。
由上述实施例和对比例可知，本发明中，将高效彩色隔热降温涂层覆盖在基体表面，或设置在基体表面上方，或覆盖在动物和人体皮肤上，具体为，将高效彩色隔热降温涂层通过覆盖、涂覆或粘贴等方式附着于需要进行降温制冷的基体(如建筑、装置或器件)表面以及动物、人体的皮肤表面，不仅具有可调颜色的外观，满足市容、防污等对颜色要求，还能展示出明显优于市售彩色隔热涂料和白色隔热涂料的优异的辐射冷却效能，大大节约主动制冷能耗，有着很高的使用价值和很好的应用前景。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高效彩色隔热降温涂层，其特征在于，所述高效彩色隔热降温涂层是以光谱选择性多孔薄膜为底层，所述光谱选择性多孔膜上设有红外透明型彩色薄膜；所述光谱选择性多孔薄膜为聚合物多孔膜。
2.根据权利要求1所述的高效彩色隔热降温涂层，其特征在于，所述红外透明型彩色薄膜的厚度为10μm～100μm。
3.根据权利要求2所述的高效彩色隔热降温涂层，其特征在于，所述红外透明型彩色薄膜是以红外透明型染液、聚合物为原料经固化后制备得到；所述红外透明型染液中红外透明型染料与聚合物的质量比≤10％；所述红外透明型染液由不同颜色溶剂染料调配而得。
4.根据权利要求3所述的高效彩色隔热降温涂层，其特征在于，所述光谱选择性多孔薄膜的内部为海绵状结构，孔洞孔径呈双峰分布，宽分布分别为0.2μm～0.6μm和1μm～5μm，孔隙率为30％～90％；
所述光谱选择性多孔薄膜由聚合物多孔膜堆叠而成；所述聚合物多孔膜由液滴状聚合物和纤维状聚合物混合而成；所述光谱选择性多孔薄膜的厚度为100μm～1300μm；
所述光谱选择性多孔薄膜的内部孔洞通过孔洞孔壁上的纳米小洞连通；所述光谱选择性多孔薄膜的表面具有胞腔状孔洞，所述胞腔状孔洞之间通过孔壁上的纳米小洞相互连通；所述胞腔状孔洞的孔径为1μm～10μm。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的高效彩色隔热降温涂层，其特征在于，所述红外透明型彩色薄膜上还设有抗光疲劳薄膜；所述抗光疲劳薄膜是以紫外吸收剂、受阻胺光稳定剂、聚合物为原料经固化后制备得到；所述紫外吸收剂与受阻胺光稳定剂的质量比为1∶5～5∶1；所述紫外吸收剂为Tinuvin 1130、Tinuvin 234、Tinuvin 571、Tinuvin 292、Tinuvin 350、Tinuvin 320、水杨酸苯酯、紫外线吸收剂UV-P、紫外线吸收剂UV-9、紫外线吸收剂UV-531、紫外线吸收剂UVP-327、紫外线吸收剂RMB、光稳定剂HPT中的至少一种；所述受阻胺光稳定剂为Tinuvin 622SF、Tinuvin 292、Tinuvin 770DF、Chimassorb2020、SONGWONUV70、光稳定剂GW-540、光稳定剂774中的至少一种；所述抗光疲劳薄膜的厚度为6μm～40μm。
6.一种如权利要求1～5中任一项所述的高效彩色隔热降温涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将聚合物、溶剂、非溶剂混合制成前驱体溶液A，所得前驱体溶液A喷涂到衬底上，得到光谱选择性多孔薄膜；
(2)将红外透明型染液、聚合物、固化剂混合，超声分散，制成前驱体溶液B，所得前驱体溶液B喷涂到步骤(1)中得到的光谱选择性多孔薄膜上，固化，在光谱选择性多孔薄膜上形成红外透明型彩色薄膜，得到高效彩色隔热降温涂层。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述红外透明型染液由以下方法制备得到：
(2.1)将不同颜色溶剂染料与溶剂混合，搅拌，得到不同颜色的溶剂染料染液；所述不同颜色溶剂染料与溶剂的质量比为1∶30～180；所述溶剂为酯类溶剂，或为酯类溶剂与溶剂A的混合溶剂；所述溶剂为酯类溶剂与溶剂A的混合溶剂时，所述酯类溶剂与溶剂A的质量比为4∶1～1∶4；所述溶剂A为乙醇、丙酮、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、丙二醇、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、四甲基脲、六甲基磷酸酰胺、六氟异丙醇中的至少一种；所述酯类溶剂为乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的至少一种；所述搅拌的时间为1min～20min；
(2.2)将步骤(2.1)中不同颜色的溶剂染料染液混合，调配成所需颜色对应的红外透明型染液。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述前驱体溶液A中聚合物、溶剂、非溶剂的质量比为6～15∶73～89∶5～12；所述聚合物为含氟聚合物、聚烯烃、聚砜、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、乙烯类聚合物、含硅聚合物中的至少一种；所述含氟聚合物为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯基共聚物中的至少一种；所述聚偏氟乙烯基共聚物包括聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)、聚(偏氟乙烯-三氟氯乙烯)、聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)、聚(偏氟乙烯-三氟乙烯-三氟氯乙烯)、聚(偏氟乙烯-三氟乙烯-氟氯乙烯)中的至少一种；所述聚烯烃包括聚乙烯、聚丙烯、聚-4-甲基-1-戊烯中的至少一种；所述聚砜包括双酚A型聚砜、聚芳醚砜、酚酞型聚砜、聚醚酮中的至少一种；所述聚酰胺包括脂肪族聚酰胺、聚砜酰胺、芳香族聚酰胺中的至少一种；所述聚酰亚胺包括全芳香聚酰亚胺、含氟聚酰亚胺中的至少一种；所述聚酯包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯中的至少一种；所述乙烯类聚合物包括聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯中的至少一种；所述含硅聚合物包括聚二甲基硅氧烷、聚三甲基硅氧烷中的至少一种；所述溶剂为丙酮、磷酸三甲酯、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、丙二醇、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、四甲基脲、六甲基磷酸酰胺、六氟异丙醇中的至少一种；所述非溶剂为水、含有1个碳到8个碳的醇、丙酸乙酯中的至少一种；
步骤(2)中，所述红外透明型染液、聚合物、固化剂的质量比为10∶1.7～50∶0～5；所述聚合物为丙烯酸树脂、环氧树脂、醇酸树脂、含氟聚合物、聚烯烃、聚砜、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、乙烯类聚合物、含硅聚合物中的至少一种；所述丙烯酸树脂为羟基丙烯酸树脂、含环氧基的丙烯酸树脂、丙烯酸多元醇树脂、丙烯酸醇酸树脂、有机硅改性丙烯酸树脂中的至少一种；所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、丙烯酸环氧树脂中的至少一种；所述醇酸树脂为丙烯酸改性醇酸树脂；所述含氟聚合物为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯基共聚物中的至少一种；所述聚偏氟乙烯基共聚物包括聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)、聚(偏氟乙烯-三氟氯乙烯)、聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)、聚(偏氟乙烯-三氟乙烯-三氟氯乙烯)、聚(偏氟乙烯-三氟乙烯-氟氯乙烯)中的至少一种；所述聚烯烃包括聚乙烯、聚丙烯、聚-4-甲基-1-戊烯中的至少一种；所述聚砜包括双酚A型聚砜、聚芳醚砜、酚酞型聚砜、聚醚酮中的至少一种；所述聚酰胺包括脂肪族聚酰胺、聚砜酰胺、芳香族聚酰胺中的至少一种；所述聚酰亚胺包括全芳香聚酰亚胺、含氟聚酰亚胺中的至少一种；所述聚酯包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯中的至少一种；所述乙烯类聚合物包括聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯中的至少一种；所述含硅聚合物包括聚二甲基硅氧烷、聚三甲基硅氧烷中的至少一种；所述固化剂为胺类固化剂和/或酸酐类固化剂；所述胺类固化剂包括聚酰胺固化剂、脂肪族胺类固化剂、芳香族胺类固化剂中的至少一种；所述酸酐类固化剂包括芳香族酸酐、脂肪族酸酐中的至少一种；所述超声分散的时间为5分钟～60分钟；所述固化在温度为40℃～90℃下进行。
9.根据权利要求6～8中任一项所述的制备方法，其特征在于，还包括步骤(3)：将紫外吸收剂和受阻胺光稳定剂混合制成复合光稳定剂，所得复合光稳定剂与聚合物、固化剂、溶剂混合制成前驱体溶液C，所得前驱体溶液C喷涂到步骤(2)中得到的红外透明型彩色薄膜上，固化，在红外透明型彩色薄膜上形成抗光疲劳薄膜；所述复合光稳定剂与聚合物、固化剂、溶剂的质量比为1～20∶60～120∶2～10∶100～300；所述固化在温度为40℃～90℃下进行；
步骤(3)中，所述聚合物为丙烯酸树脂、环氧树脂、醇酸树脂、含氟聚合物、聚烯烃、聚砜、聚酰胺、聚酰亚胺、聚酯、乙烯类聚合物、含硅聚合物中的至少一种；所述丙烯酸树脂为羟基丙烯酸树脂、含环氧基的丙烯酸树脂、丙烯酸多元醇树脂、有机硅改性丙烯酸树脂中的至少一种；所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、丙烯酸环氧树脂中的至少一种；所述醇酸树脂为丙烯酸改性醇酸树脂；所述含氟聚合物为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯基共聚物中的至少一种；所述聚偏氟乙烯基共聚物包括聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)、聚(偏氟乙烯-三氟氯乙烯)、聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)、聚(偏氟乙烯-三氟乙烯-三氟氯乙烯)、聚(偏氟乙烯-三氟乙烯-氟氯乙烯)中的至少一种；所述聚烯烃包括聚乙烯、聚丙烯、聚-4-甲基-1-戊烯中的至少一种；所述聚砜包括双酚A型聚砜、聚芳醚砜、酚酞型聚砜、聚醚酮中的至少一种；所述聚酰胺包括脂肪族聚酰胺、聚砜酰胺、芳香族聚酰胺中的至少一种；所述聚酰亚胺包括全芳香聚酰亚胺、含氟聚酰亚胺中的至少一种；所述聚酯包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯中的至少一种；所述乙烯类聚合物包括聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯中的至少一种；所述含硅聚合物包括聚二甲基硅氧烷、聚三甲基硅氧烷中的至少一种；所述固化剂为胺类固化剂和/或酸酐类固化剂；所述胺类固化剂包括聚酰胺固化剂、脂肪族胺类固化剂、芳香族胺类固化剂中的至少一种；所述酸酐类固化剂包括芳香族酸酐、脂肪族酸酐中的至少一种；所述溶剂为二甲苯、醋酸甲酯、醋酸丁酯、丙酮、磷酸三甲酯、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、丙二醇、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、四甲基脲、六甲基磷酸酰胺、六氟异丙醇中的至少一种。
10.一种如权利要求1～5中任一项所述的高效彩色隔热降温涂层或权利要求6～9中任一项所述制备方法制得的高效彩色隔热降温涂层的应用，其特征在于，所述应用为将高效彩色隔热降温涂层覆盖在基体表面，或设置在基体表面上方，或覆盖在动物和人体皮肤上；所述基体为房屋、车、帐篷、管道、箱子、遮阳产品中的其中一种；所述遮阳产品为遮阳篷、遮阳棚、遮阳帘、遮阳伞中的至少一种。
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