CN114656851A - 一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层及其制备方法与应用 - Google Patents
一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114656851A CN114656851A CN202210416729.1A CN202210416729A CN114656851A CN 114656851 A CN114656851 A CN 114656851A CN 202210416729 A CN202210416729 A CN 202210416729A CN 114656851 A CN114656851 A CN 114656851A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- particles
- coating
- radiation refrigeration
- cost
- low
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 164
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 159
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 118
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 title claims abstract description 114
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 title claims abstract description 81
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 title claims abstract description 78
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 30
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 193
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000012767 functional filler Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 52
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 28
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 26
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 claims description 26
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 24
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 24
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 19
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 15
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 claims description 13
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- -1 alcohol ester Chemical class 0.000 claims description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 11
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 10
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 8
- IBLKWZIFZMJLFL-UHFFFAOYSA-N 1-phenoxypropan-2-ol Chemical compound CC(O)COC1=CC=CC=C1 IBLKWZIFZMJLFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M Acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 7
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 claims description 7
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 claims description 7
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 7
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 claims description 7
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 claims description 7
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 claims description 7
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229920000142 Sodium polycarboxylate Polymers 0.000 claims description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 6
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L calcium carbonate Substances [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 6
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 6
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 5
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 5
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 4
- VBICKXHEKHSIBG-UHFFFAOYSA-N beta-monoglyceryl stearate Natural products CCCCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OCC(O)CO VBICKXHEKHSIBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000010445 mica Substances 0.000 claims description 4
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 4
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 claims description 4
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims description 4
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Inorganic materials [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 claims description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 3
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 3
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims description 3
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims description 3
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000002191 fatty alcohols Chemical class 0.000 claims description 3
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 claims description 3
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 claims description 3
- 235000010981 methylcellulose Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 claims description 3
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 3
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 3
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 3
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 3
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 2
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims description 2
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical group O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 16
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 abstract description 9
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 17
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 12
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 4
- LYRFLYHAGKPMFH-UHFFFAOYSA-N octadecanamide Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(N)=O LYRFLYHAGKPMFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 238000003169 complementation method Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 229940037312 stearamide Drugs 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000584 ultraviolet--visible--near infrared spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D133/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D127/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D127/02—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C09D127/12—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D127/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D127/02—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C09D127/12—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
- C09D127/18—Homopolymers or copolymers of tetrafluoroethene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D161/00—Coating compositions based on condensation polymers of aldehydes or ketones; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D161/04—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
- C09D161/06—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D163/00—Coating compositions based on epoxy resins; Coating compositions based on derivatives of epoxy resins
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D183/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D183/04—Polysiloxanes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/004—Reflecting paints; Signal paints
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/40—Additives
- C09D7/60—Additives non-macromolecular
- C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2237—Oxides; Hydroxides of metals of titanium
- C08K2003/2241—Titanium dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/24—Acids; Salts thereof
- C08K3/26—Carbonates; Bicarbonates
- C08K2003/265—Calcium, strontium or barium carbonate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/30—Sulfur-, selenium- or tellurium-containing compounds
- C08K2003/3045—Sulfates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/002—Physical properties
- C08K2201/005—Additives being defined by their particle size in general
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Materials Applied To Surfaces To Minimize Adherence Of Mist Or Water (AREA)
Abstract
本发明涉及一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层及其制备方法与应用，属于辐射制冷技术领域。为解决现有日间辐射制冷材料制备工艺复杂、辐射制冷效果差的问题，本发明提供了一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层，含有包括太阳光反射粒子和大气窗口波段发射粒子的功能性填料。本发明将具有不同粒径的功能性粒子引进到辐射制冷涂料中，将功能性粒子粒径控制在与最佳响应波段相当，利用不同类型粒子对不同波长的响应能力实现散射/发射峰相叠加，提高涂层对光谱能量的选择性反射和选择性发射，拓宽太阳光及大气窗口波段的辐射范围，太阳光波段反射率可达98％，能够将地面热量最大程度上辐射至外部太空，从而提高可涂层的制冷效果。
Description
技术领域
本发明属于辐射制冷技术领域，尤其涉及一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层及其制备方法与应用。
背景技术
地球大气层是包括N2，O2，CO2，水蒸气等在内的多种气体的混合，可以吸收、散射和发射电磁波，在天空明净的情况下地球大气拥有一个透明的辐射窗口，该窗口的波长范围覆盖8-13μm。处于此波长范围内的电磁波可以直接穿透大气层到达宇宙空间，只有很少一部分会被吸收。被动日间辐射制冷材料是一种新的环保制冷技术，能够通过“大气窗口”波段(8-13μm)将电磁波辐射到深空，同时还能强烈反射0.3～2.5μm的太阳辐照度，利用太阳光波段的高反射与大气窗口的高发射降低辐射制冷材料表面的温度，使其低于环境温度。
日间辐射制冷技术具有巨大的节能减排潜力，具有良好的大规模应用前景。但现有辐射制冷材料存在制备工艺复杂，辐射制冷效果差的问题。如中国专利申请CN201810952183.5公开了一种具有自清洁功能的辐射制冷涂层，其缺点是仅考虑了红外波段的特性，缺乏太阳光波段的优化。CN202111392942.5公开了一种高性能辐射制冷无机多层膜，采用磁控溅射制备了四层膜结构的辐射制冷材料，其缺点是制备工艺复杂，常规手段难以获得。CN201910607455.2公开了一种选择性辐射制冷涂料及其复合材料，其缺点是粒径选择范围广且缺乏理论设计依据，太阳光谱能量的反射率仅为90％左右。
发明内容
为解决现有日间辐射制冷材料制备工艺复杂、辐射制冷效果差的问题，本发明提供了一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层及其制备方法与应用。
本发明的技术方案：
一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层，含有包括太阳光反射粒子和大气窗口波段发射粒子的功能性填料，所述太阳光反射粒子和大气窗口波段发射粒子的质量比为10:1～10；所述太阳光反射粒子包括太阳光可见光发射粒子和太阳光近红外反射粒子，所述太阳光可见光发射粒子和太阳光近红外反射粒子的质量比为10:1～100；
所述太阳光可见光反射粒子的粒径为0.1～1μm，跨越两个数量级；
所述太阳光近红外反射粒子的粒径为1～10μm，跨越两个数量级；
所述大气窗口波段发射粒子的粒径为2～20μm，跨越两个数量级；
进一步的，具体包括如下质量份的组分：太阳光反射粒子20～50份、大气窗口波段发射粒子5～20份、溶剂15～50份、分散剂0.1～5份、流平剂0.1～5份、成膜助剂0.1～5份、增稠剂0.1～5份和基料20～40份。
进一步的，所述太阳光可见光反射粒子为TiO2粒子、CaCO3粒子、BaSO4粒子、SiO2粒子或云母粉中的一种或几种的组合,太阳光可见光反射粒子的粒径分布与可见光波长相当，对可见光波段的吸收极小，用于反射可见光辐射；
所述太阳光近红外反射粒子为CaCO3粒子、Al2O3粒子、Si3N4粒子、SiO2粒子、NP粒子或玻璃微珠中的一种或几种的组合，太阳光近红外反射粒子能够增强涂料对太阳光中近红外波段的反射能力；
所述大气窗口波段发射粒子为SiO2粒子、Si3N4粒子、SiC粒子、AlN或玻璃微珠中的一种或几种的组合，且所述大气窗口波段发射粒子的红外发射峰位于8～13μm的红外辐射波段范围内且至少覆盖8～13μm范围内的一个波段区间；大气窗口波段发射粒子在8～13μm的大气窗口波段发射率超过0.9，用于向外太空发射热量。
进一步的，所述溶剂为水或去离子水；所述分散剂为聚羧酸钠盐、乙烯基双硬脂酰胺、硬脂酸单甘油酯或聚乙二醇中的一种或几种的组合；所述流平剂为丙烯酸酯均聚物、丙烯酸酯共聚物或高分子量硅氧烷中的一种或几种的组合；所述成膜助剂为丙二醇苯醚、乙二醇或醇酯十二中的一种或几种的组合；所述增稠剂为羧甲基纤维素、甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、脂肪醇或脂肪酸中的一种或几种的组成；所述基料为水性丙烯酸树脂、水性氟碳树脂、水性环氧树脂、水性有机硅树脂或水性酚醛树脂中的一种或几种的组成。
进一步的，所述涂层表面还涂覆有疏水材料，使得涂层存在自清洁功能；所述疏水材料为聚四氟乙烯、氟化聚乙烯、丙烯酸、聚二甲基硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种的组合，所述涂覆为喷涂、刮涂、流涂或刷涂。
一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将太阳光反射粒子、大气窗口波段发射粒子、溶剂、分散剂、流平剂和成膜助剂混合并搅拌均匀，得到混合溶液；
步骤二、向步骤一所得混合溶液中加入基料并搅拌均匀，在搅拌状态下逐步加入增稠剂以调节粘度，搅拌均匀后得到涂料；
或者向步骤一所得混合溶液中加入基料与增稠剂并搅拌均匀，在搅拌状态下逐步加入溶剂以调节粘度，搅拌均匀后得到涂料；
步骤三、通过滚涂、刷涂、流涂或喷涂的方式将步骤二得到的涂料涂覆于施工作业面，烘干或晾干后得到光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层。
进一步的，还包括步骤四、在步骤三所得光谱带互补的低成本日间辐射致冷涂层表面涂覆一层厚度为20～100μm的疏水材料，得到具有自清洁功能的光谱带互补的低成本日间辐射致冷涂层。
进一步的，步骤一和步骤二的搅拌转速均为100～500r/min。
进一步的，步骤三所述光谱带互补的低成本日间辐射致冷涂层的厚度为100～300μm。
一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层在建筑降温、光伏电池、冷链运输或电子设备降温中的应用。
本发明的有益效果：
本发明提供的光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层依据光谱带互补原理，将具有不同粒径的功能性粒子引进到辐射制冷涂料中，将功能性粒子粒径控制在与最佳响应波段相当，利用不同类型粒子对不同波长的响应能力实现散射/发射峰相叠加，提高涂层对光谱能量的选择性反射和选择性发射，拓宽太阳光及大气窗口波段的辐射范围，太阳光波段反射率可达98％，能够将地面热量最大程度上辐射至温度接近绝对零度的外部太空，从而提高涂层的制冷效果。
本发明提供的光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层在8～13μm的大气窗口波段具有高发射率，可将地面的热量通过此波段辐射到外层空间，与太空进行辐射换热从而达到制冷的效果。本发明涂层在太阳光波段的反射率大、吸收率小，减少物体对能量的吸收，保证涂层的制冷效果。
本发明进一步对辐射致冷涂层表面进行优化使其具有较高的自清洁能力，避免因灰尘堆积影响辐射制冷性能。
本发明辐射制冷涂层绿色环保、使用寿命长、成本低廉、制备工艺简单、易于操作，无需对原有涂料制造设备进行改造即可制备，施工效果快、涂层平整度好，具备规模化生产潜力，能够快捷的对现有建筑围护结构、户外电力设备、冷链运输设备等进行施工改造，具有巨大的社会效益和经济效益，市场前景十分广阔。
附图说明
图1为实施例1制备的光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层的光谱特性图；
图2为实施例1、对比例1、对比例2和对比例3制备的日间辐射制冷涂层的紫外-可见光-近红外光谱特性图；
图3为实施例1制备的光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层的制冷效果对比图；
图4为不同对流换热系数下实施例1制备的光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层的夜间的理论冷却功率；
图5为不同对流换热系数下实施例1制备的光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层的日间的理论冷却功率；
图6为实施例7制备的具有自清洁功能的光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层与水滴的接触角照片；
图7为实施例1制备的光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂料的照片；
图8为实施例1-实施例4涂覆在不同施工作业面得到的低成本日间辐射制冷涂层的照片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置，若未特别指明，本发明实施例中所用的原料等均可市售获得；若未具体指明，本发明实施例中所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
本实施例提供了一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层及其制备方法。
本实施例光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层包括如下质量份的组分：
大气窗口波段发射粒子，即粒径为2～20μm的SiO2粒子5份、
太阳光可见光反射粒子，即粒径为0.1～1μm的BaSO4粒子20份、
太阳光近红外反射粒子，即粒径为1～10μm的CaCO3粒子2份、
去离子水30份、分散剂聚羧酸钠盐1.5份、流平剂丙烯酸酯均聚物1份、成膜助剂丙二醇苯醚1份、增稠剂羧甲基纤维素0.2份、基料水性丙烯酸树脂20份。
本实施例光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层的制备方法步骤如下：
步骤一、将太阳光反射粒子、大气窗口波段发射粒子、二分之一的去离子水、分散剂、流平剂和成膜助剂进行混合，在搅拌机中以100r/min转速搅拌5分钟，得到混合溶液；
步骤二、向步骤一所得混合溶液中加入基料与增稠剂，在搅拌机中以100r/min转速搅拌10分钟，在搅拌状态下逐步加入剩余二分之一去离子水以调节粘度，搅拌均匀后得到涂料；
步骤三、通过流涂的方式将步骤二得到的涂料涂覆于铝片施工作业面表面，烘干后得到厚度为200μm的光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层。
实施例2
本实施例提供了一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层及其制备方法。
本实施例光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层包括如下质量份的组分：
太阳光可见光反射粒子，即粒径为0.1～1μm的CaCO3粒子5份、
太阳光近红外反射粒子，即粒径为1～10μm的Al2O3粒子25份、
大气窗口波段发射粒子，即粒径为2～20μm的Si3N4粒子10份、
去离子水35份、分散剂乙烯基双硬脂酰胺0.5份、流平剂丙烯酸酯共聚物0.5份、成膜助剂乙二醇0.5份、增稠剂甲基纤维素0.5份、基料水性氟碳树脂25份。
本实施例光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层的制备方法步骤如下：
步骤一、将太阳光反射粒子、大气窗口波段发射粒子、二分之一的去离子水、分散剂、流平剂和成膜助剂进行混合，在搅拌机中以200r/min转速搅拌6分钟，得到混合溶液；
步骤二、向步骤一所得混合溶液中加入基料和增稠剂，在搅拌机中以200r/min转速搅拌15分钟，在搅拌状态下逐步加入剩余二分之一的去离子水以调节粘度，搅拌均匀后得到涂料；
步骤三、通过喷涂的方式将步骤二得到的涂料涂覆于塑料施工作业面表面，晾干后得到厚度为100μm的光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层。
实施例3
本实施例提供了一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层及其制备方法。
本实施例光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层包括如下质量份的组分：
太阳光可见光反射粒子，即粒径为0.1～1μm的BaSO4粒子25份、
太阳光近红外反射粒子，即粒径为1～10μm的Si3N4粒子25份、
大气窗口波段发射粒子，即粒径为2～20μm的SiC粒子12份、
去离子水45份、分散剂硬脂酸单甘油酯2份、流平剂高分子量硅氧烷2份、成膜助剂醇酯十二1.5份、增稠剂聚乙烯吡咯烷酮1份、基料水性环氧树脂40份。
本实施例光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层的制备方法步骤如下：
步骤一、将太阳光反射粒子、大气窗口波段发射粒子、二分之一的去离子水、分散剂、流平剂和成膜助剂进行混合，在搅拌机中以500r/min转速搅拌10分钟，得到混合溶液；
步骤二、向步骤一所得混合溶液中加入基料和增稠剂，在搅拌机中以500r/min转速搅拌30分钟，在搅拌状态下逐步加入剩余二分之一的去离子水以调节粘度，搅拌均匀后得到涂料；
步骤三、通过滚涂方式将步骤二得到的涂料涂覆于石材施工作业面表面，晾干后得到厚度为200μm的光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层。
实施例4
本实施例提供了一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层及其制备方法。
本实施例光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层包括如下质量份的组分：
太阳光可见光反射粒子，即粒径为0.1～1μm的TiO2粒子18份、
太阳光近红外反射粒子，即粒径为1～10μm的SiO2粒子9份、
大气窗口波段发射粒子，即粒径为2～20μm的玻璃微珠15份、
去离子水35份、分散剂聚乙二醇2份、流平剂高分子量硅氧烷2份、成膜助剂丙二醇苯醚2份、增稠剂脂肪醇2份、基料水性有机硅树脂30份。
本实施例光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层的制备方法步骤如下：
步骤一、将太阳光反射粒子、大气窗口波段发射粒子、去离子水、分散剂、流平剂和成膜助剂进行混合，在搅拌机中以300r/min转速搅拌10分钟，得到混合溶液；
步骤二、向步骤一所得混合溶液中加入基料，在搅拌机中以300r/min转速搅拌20分钟，在搅拌状态下逐步加入增稠剂以调节粘度，搅拌均匀后得到涂料；
步骤三、通过刷涂的方式将步骤二得到的涂料涂覆于木头施工作业面表面，晾干后得到厚度为200μm的光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层。
实施例5
本实施例提供了一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层及其制备方法。
本实施例光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层包括如下质量份的组分：
太阳光可见光反射粒子，即按任意比例混合的粒径为0.1～1μm的TiO2粒子和CaCO3粒子30份、
太阳光近红外反射粒子，即按任意比例混合的粒径为1～10μm的CaCO3粒子、Al2O3粒子6份、
大气窗口波段发射粒子即，按任意比例混合的粒径为2～20μm的SiO2粒子和Si3N4粒子18份，
去离子水40份、分散剂乙烯基双硬脂酰胺3份、流平剂高分子量硅氧烷3份、成膜助剂乙二醇3份、增稠剂脂肪酸1份、基料水性酚醛树脂35份。
本实施例光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层的制备方法步骤如下：
步骤一、将太阳光反射粒子、大气窗口波段发射粒子、去离子水、分散剂、流平剂和成膜助剂进行混合，在搅拌机中以400r/min转速搅拌8分钟，得到混合溶液；
步骤二、向步骤一所得混合溶液中加入基料，在搅拌机中以400r/min转速搅拌25分钟，在搅拌状态下逐步加入增稠剂以调节粘度，搅拌均匀后得到涂料；
步骤三、通过喷涂的方式将步骤二得到的涂料涂覆于铝片施工作业面表面，烘干后得到厚度为100μm的光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层。
实施例6
本实施例提供了一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层及其制备方法。
本实施例光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层包括如下质量份的组分：
太阳光可见光反射粒子，即按任意比例混合的粒径为0.1～1μm的BaSO4粒子、SiO2粒子和云母粉共40份、
太阳光近红外反射粒子，即按任意比例混合的粒径为1～10μm的SiO2粒子和NP粒子共4份、
大气窗口波段发射粒子，即按任意比例混合的粒径为2～20μm的SiC粒子和AlN粒子共40份、
去离子水50份、分散剂硬脂酸单甘油酯4份、流平剂丙烯酸酯均聚物4份、成膜助剂醇酯十二4份、增稠剂羧甲基纤维素1.5份、基料水性丙烯酸树脂40份。
本实施例光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层的制备方法步骤如下：
步骤一、将太阳光反射粒子、大气窗口波段发射粒子、去离子水、分散剂、流平剂和成膜助剂进行混合，在搅拌机中以500r/min转速搅拌10分钟，得到混合溶液；
步骤二、向步骤一所得混合溶液中加入基料，在搅拌机中以500r/min转速搅拌30分钟，在搅拌状态下逐步加入增稠剂以调节粘度，搅拌均匀后得到涂料；
步骤三、通过流涂的方式将步骤二得到的涂料涂覆于塑料施工作业面表面，烘干后得到厚度为200μm光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层。
实施例7
本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例的制备方法还包括步骤四、在步骤三所得光谱带互补的低成本日间辐射致冷涂层表面流涂涂覆一层厚度为100μm的疏水材料聚四氟乙烯，得到具有自清洁功能的光谱带互补的低成本日间辐射致冷涂层。
本实施例通过在涂层表面施加疏水材料使雨水等流体能够在日间辐射制冷涂层表面形成一个很大的接触角而成水滴状，进而从涂层表面滑落，使得涂层具有自清洁效果，能够避免因灰尘堆积而降低制冷效果。
对比例1
本对比例提供了一种日间辐射制冷涂层及其制备方法。
本对比例光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层包括如下质量份的组分：
大气窗口波段发射粒子，即粒径为2～20μm的SiO2粒子5份、
按任意比例混合的粒径均为0.1～10μm的BaSO4粒子和CaCO3粒子共22份；
去离子水30份、分散剂聚羧酸钠盐1.5份、流平剂丙烯酸酯均聚物1份、成膜助剂丙二醇苯醚1份、增稠剂羧甲基纤维素0.2份、基料水性丙烯酸树脂20份。
本实施例光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层的制备方法步骤如下：
步骤一、将太阳光反射粒子、大气窗口波段发射粒子、二分之一的去离子水、分散剂、流平剂和成膜助剂进行混合，在搅拌机中以100r/min转速搅拌5分钟，得到混合溶液；
步骤二、向步骤一所得混合溶液中加入基料与增稠剂，在搅拌机中以100r/min转速搅拌10分钟，在搅拌状态下逐步加入剩余二分之一去离子水以调节粘度，搅拌均匀后得到涂料；
步骤三、通过流涂的方式将步骤二得到的涂料涂覆于铝片施工作业面表面，烘干后得到厚度为200μm的光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层。
对比例2
本对比例提供了一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层及其制备方法。
本对比例光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层包括如下质量份的组分：
大气窗口波段发射粒子，即粒径为2～20μm的SiO2粒子5份、
太阳光近红外反射粒子，即粒径为1～10μm的CaCO3粒子22份、
去离子水30份、分散剂聚羧酸钠盐1.5份、流平剂丙烯酸酯均聚物1份、成膜助剂丙二醇苯醚1份、增稠剂羧甲基纤维素0.2份、基料水性丙烯酸树脂20份。
本对比例光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层的制备方法步骤如下：
步骤一、将太阳光反射粒子、大气窗口波段发射粒子、二分之一的去离子水、分散剂、流平剂和成膜助剂进行混合，在搅拌机中以100r/min转速搅拌5分钟，得到混合溶液；
步骤二、向步骤一所得混合溶液中加入基料与增稠剂，在搅拌机中以100r/min转速搅拌10分钟，在搅拌状态下逐步加入剩余二分之一去离子水以调节粘度，搅拌均匀后得到涂料；
步骤三、通过流涂的方式将步骤二得到的涂料涂覆于铝片施工作业面表面，烘干后得到厚度为200μm的光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层。
对比例3
本对比例提供了一种日间辐射制冷涂层及其制备方法。
本对比例日间辐射制冷涂层包括如下质量份的组分：
大气窗口波段发射粒子，即粒径为2～20μm的SiO2粒子5份、
太阳光可见光反射粒子，即粒径为0.1～1μm的BaSO4粒子22份、
去离子水30份、分散剂聚羧酸钠盐1.5份、流平剂丙烯酸酯均聚物1份、成膜助剂丙二醇苯醚1份、增稠剂羧甲基纤维素0.2份、基料水性丙烯酸树脂20份。
本对比例光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层的制备方法步骤如下：
步骤一、将太阳光反射粒子、大气窗口波段发射粒子、二分之一的去离子水、分散剂、流平剂和成膜助剂进行混合，在搅拌机中以100r/min转速搅拌5分钟，得到混合溶液；
步骤二、向步骤一所得混合溶液中加入基料与增稠剂，在搅拌机中以100r/min转速搅拌10分钟，在搅拌状态下逐步加入剩余二分之一去离子水以调节粘度，搅拌均匀后得到涂料；
步骤三、通过流涂的方式将步骤二得到的涂料涂覆于铝片施工作业面表面，烘干后得到厚度为200μm的光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层。
图1为实施例1制备的光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层的光谱特性图；从图中可以看出采用基于光谱带互补方法设计的低成本日间辐射制冷涂层在太阳光波段具有较高的反射率，其太阳光波段平均反射率可以达到约98％，大气窗口(8～13μm)的红外辐射波段平均发射率可接近90％以上。
图2为实施例1、对比例1、对比例2和对比例3制备的日间辐射制冷涂层的紫外-可见光-近红外光谱特性图；从图中对比可以看出，粒径为0.1～1μm的太阳光可见光反射粒子和粒径为1～10μm的太阳光近红外反射粒子分别对可见光和近红外波段具有较强的反射能力，当两种反射粒子未经粒径调控按任意比例混合时，对比例1所得涂层在太阳光波段总反射率反而出现了下降，而实施例1基于光谱带互补法原理对反射粒子的粒径及配比进行调控后，所得涂层整体太阳光反射率得到了显著提升。
将实施例1涂敷在铝片表面的日间辐射制冷涂层进行实地降温效果测试，以涂敷商用白漆的铝片和环境温度作为对比参照，实验过程中排除对流换热影响，图3为日间辐射制冷涂层的制冷效果对比图；如图可以看出本申请制备的依据光谱带互补方法设计的低成本日间辐射制冷涂层具有良好的冷却性能。测试期间，空腔空气、商用白色涂料和本申请日间辐射制冷涂层的最高温度分别为28.9℃、22.7℃和12.3℃。日间辐射制冷涂层在阳光下的温度始终低于空腔空气和商用白色涂料。日间辐射制冷涂层的平均日间温度比空腔中的空气温度低8.3℃，比商用白色涂料的温度低5.5℃。最高比对比空腔温度低18.0℃。事实证明，依据光谱带互补方法设计的低成本日间辐射制冷涂层能够将更多的太阳光向外反射，同时将更多的地面热量辐射至温度接近绝对零度的外部太空，从而进一步提高致冷效果。
图4和图5分别为不同对流换热系数下实施例1制备的光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层的夜间的理论冷却功率和日间的理论冷却功率；从图中可以看出，对流换热系数越大，温差引起的冷却功率变化越大。在热平衡条件下，夜间和白天的辐射冷却功率分别为119.3W/m2和94.3W/m2，具备优异的辐射制冷效果。
对实施例7制备的具有自清洁功能的光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层进行水接触角测量，结果如图6所示，实施例7制备的辐射致冷涂层的平均接触角为143.5°，属于疏水范围。此接触角会导致涂层表面液体无法完全附着，而是在表面形成小水珠，在风力或重力作用小水珠发生聚合变大，并进一步流走或滑落带走膜表面的尘埃，从而达到自清洁的效果，避免了灰尘堆积引起膜发射率和反射率下降的问题。
图7为实施例1制备的光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂料的照片；图8为实施例1-实施例4涂覆在不同施工作业面得到的低成本日间辐射制冷涂层的照片，图片显示，涂料质地均匀，涂覆在不同类型的基材上均具有良好的附着力，涂层平整度好。
Claims (10)
1.一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层，其特征在于，含有包括太阳光反射粒子和大气窗口波段发射粒子的功能性填料，所述太阳光反射粒子和大气窗口波段发射粒子的质量比为10:1～10；所述太阳光反射粒子包括太阳光可见光发射粒子和太阳光近红外反射粒子，所述太阳光可见光发射粒子和太阳光近红外反射粒子的质量比为10:1～100；所述大气窗口波段发射粒子的粒径为2～20μm，所述太阳光可见光反射粒子的粒径为0.1～1μm，所述太阳光近红外反射粒子的粒径为1～10μm。
2.根据权利要求1所述一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层，其特征在于，具体包括如下质量份的组分：太阳光反射粒子20～50份、大气窗口波段发射粒子5～20份、溶剂15～50份、分散剂0.1～5份、流平剂0.1～5份、成膜助剂0.1～5份、增稠剂0.1～5份和基料20～40份。
3.根据权利要求1或2所述一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层，其特征在于，所述太阳光可见光反射粒子为TiO2粒子、CaCO3粒子、BaSO4粒子、SiO2粒子或云母粉中的一种或几种的组合；所述太阳光近红外反射粒子为CaCO3粒子、Al2O3粒子、Si3N4粒子、SiO2粒子、NP粒子或玻璃微珠中的一种或几种的组合；所述大气窗口波段发射粒子为SiO2粒子、Si3N4粒子、SiC粒子、AlN粒子或玻璃微珠中的一种或几种的组合，且所述大气窗口波段发射粒子的红外发射峰位于8～13μm的红外辐射波段范围内且至少覆盖8～13μm范围内的一个波段区间。
4.根据权利要求3所述一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层，其特征在于，所述溶剂为水或去离子水；所述分散剂为聚羧酸钠盐、乙烯基双硬脂酰胺、硬脂酸单甘油酯或聚乙二醇中的一种或几种的组合；所述流平剂为丙烯酸酯均聚物、丙烯酸酯共聚物或高分子量硅氧烷中的一种或几种的组合；所述成膜助剂为丙二醇苯醚、乙二醇或醇酯十二中的一种或几种的组合；所述增稠剂为羧甲基纤维素、甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、脂肪醇或脂肪酸中的一种或几种的组成；所述基料为水性丙烯酸树脂、水性氟碳树脂、水性环氧树脂、水性有机硅树脂或水性酚醛树脂中的一种或几种的组成。
5.根据权利要求4所述一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层，其特征在于，所述涂层表面还涂覆有疏水材料，所述疏水材料为聚四氟乙烯、氟化聚乙烯、丙烯酸、聚二甲基硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种的组合。
6.一种权利要求1-4任一所述光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将太阳光反射粒子、大气窗口波段发射粒子、溶剂、分散剂、流平剂和成膜助剂混合并搅拌均匀，得到混合溶液；
步骤二、向步骤一所得混合溶液中加入基料并搅拌均匀，在搅拌状态下逐步加入增稠剂以调节粘度，搅拌均匀后得到涂料；
或者向步骤一所得混合溶液中加入基料与增稠剂并搅拌均匀，在搅拌状态下逐步加入溶剂以调节粘度，搅拌均匀后得到涂料；
步骤三、通过滚涂、刷涂、流涂或喷涂的方式将步骤二得到的涂料涂覆于施工作业面，烘干或晾干后得到光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层。
7.根据权利要求6所述光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层的制备方法，其特征在于，还包括步骤四、在步骤三所得光谱带互补的低成本日间辐射致冷涂层表面涂覆一层厚度为20～100μm的疏水材料，得到具有自清洁功能的光谱带互补的低成本日间辐射致冷涂层。
8.根据权利要求6或7所述光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层的制备方法，其特征在于，步骤一和步骤二的搅拌转速均为100～500r/min。
9.根据权利要求8所述光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层的制备方法，其特征在于，步骤三所述光谱带互补的低成本日间辐射致冷涂层的厚度为100～300μm。
10.一种权利要求1-5任一所述光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层在建筑降温、光伏电池、冷链运输或电子设备降温中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210416729.1A CN114656851B (zh) | 2022-04-20 | 2022-04-20 | 一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210416729.1A CN114656851B (zh) | 2022-04-20 | 2022-04-20 | 一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层及其制备方法与应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114656851A true CN114656851A (zh) | 2022-06-24 |
| CN114656851B CN114656851B (zh) | 2024-03-08 |
Family
ID=82034497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210416729.1A Active CN114656851B (zh) | 2022-04-20 | 2022-04-20 | 一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114656851B (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115785809A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-03-14 | 科顺防水科技股份有限公司 | 辐射制冷涂料及辐射制冷制品 |
| CN116042090A (zh) * | 2023-02-09 | 2023-05-02 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种被动辐射制冷涂料及其制备方法和被动辐射制冷涂层 |
| CN116218364A (zh) * | 2023-04-04 | 2023-06-06 | 河北工业大学 | 一种近红外高反射型辐射制冷涂层及其制备方法 |
| CN117229660A (zh) * | 2023-09-18 | 2023-12-15 | 北京建院投资有限责任公司 | 一种超冷复合材料及其制备方法 |
| CN117585929A (zh) * | 2024-01-19 | 2024-02-23 | 湖南大学 | 一种具有包覆层的骨料的制备方法和一种降温路面材料 |
| CN118515965A (zh) * | 2024-07-23 | 2024-08-20 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种光热控制膜及其制备方法和应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09241547A (ja) * | 1996-03-05 | 1997-09-16 | Osaka Shinku Kogyo Kk | 白色塗料 |
| CN110105798A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-08-09 | 宁波瑞凌新能源科技有限公司 | 水泥基辐射制冷干粉涂料、建筑物涂层、涂层制备方法 |
| CN111607983A (zh) * | 2020-05-15 | 2020-09-01 | 浙江理工大学 | 一种超疏水日间被动辐射制冷织物及其制备方法 |
| CN112175458A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-05 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种自适应控温辐射致冷涂层及其应用 |
| CN114196268A (zh) * | 2022-01-06 | 2022-03-18 | 吴景秀 | 一种含有高折射率差粒子组合的辐射制冷涂料及其制备方法与应用 |
-
2022
- 2022-04-20 CN CN202210416729.1A patent/CN114656851B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09241547A (ja) * | 1996-03-05 | 1997-09-16 | Osaka Shinku Kogyo Kk | 白色塗料 |
| CN110105798A (zh) * | 2019-05-31 | 2019-08-09 | 宁波瑞凌新能源科技有限公司 | 水泥基辐射制冷干粉涂料、建筑物涂层、涂层制备方法 |
| CN111607983A (zh) * | 2020-05-15 | 2020-09-01 | 浙江理工大学 | 一种超疏水日间被动辐射制冷织物及其制备方法 |
| CN112175458A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-05 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种自适应控温辐射致冷涂层及其应用 |
| CN114196268A (zh) * | 2022-01-06 | 2022-03-18 | 吴景秀 | 一种含有高折射率差粒子组合的辐射制冷涂料及其制备方法与应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 郭清泉等: "涂层日光热反射能力与反射材料粒径及聚集状态的关系", 《涂料工业》 * |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115785809A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-03-14 | 科顺防水科技股份有限公司 | 辐射制冷涂料及辐射制冷制品 |
| CN115785809B (zh) * | 2022-12-07 | 2023-06-06 | 科顺防水科技股份有限公司 | 辐射制冷涂料及辐射制冷制品 |
| CN116042090A (zh) * | 2023-02-09 | 2023-05-02 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种被动辐射制冷涂料及其制备方法和被动辐射制冷涂层 |
| CN116042090B (zh) * | 2023-02-09 | 2024-04-09 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种被动辐射制冷涂料及其制备方法和被动辐射制冷涂层 |
| CN116218364A (zh) * | 2023-04-04 | 2023-06-06 | 河北工业大学 | 一种近红外高反射型辐射制冷涂层及其制备方法 |
| CN117229660A (zh) * | 2023-09-18 | 2023-12-15 | 北京建院投资有限责任公司 | 一种超冷复合材料及其制备方法 |
| CN117229660B (zh) * | 2023-09-18 | 2024-04-05 | 北京建院投资有限责任公司 | 一种超冷复合材料及其制备方法 |
| CN117585929A (zh) * | 2024-01-19 | 2024-02-23 | 湖南大学 | 一种具有包覆层的骨料的制备方法和一种降温路面材料 |
| CN117585929B (zh) * | 2024-01-19 | 2024-04-05 | 湖南大学 | 一种具有包覆层的骨料的制备方法和一种降温路面材料 |
| CN118515965A (zh) * | 2024-07-23 | 2024-08-20 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种光热控制膜及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114656851B (zh) | 2024-03-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114656851B (zh) | 一种光谱带互补的低成本日间辐射制冷涂层及其制备方法与应用 | |
| CN109161241B (zh) | 一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层及其制备方法 | |
| Sarkın et al. | A review of anti-reflection and self-cleaning coatings on photovoltaic panels | |
| TWI740202B (zh) | 輻射致冷功能塗料及其製備方法與應用、選擇性輻射致冷塗層及複合材料 | |
| CN113292874B (zh) | 一种被动辐射制冷涂料及其制备方法、涂层结构 | |
| AU2019355035B2 (en) | Metal-free solar-reflective infrared-emissive paints and methods of producing the same | |
| CN108912572B (zh) | 一种具有自清洁功能的辐射致冷膜及其制备方法 | |
| CN118206894A (zh) | 包括具有纳米或微粒的涂料涂层的辐射冷却元件 | |
| CN112662250A (zh) | 单层微孔结构的白色辐射制冷涂料及其制备方法和应用 | |
| CN114539861B (zh) | 一种水性辐射制冷涂料及其制备方法 | |
| CN113278331B (zh) | 一种自清洁被动辐射制冷涂料及其制备方法、涂层结构 | |
| CN112500595A (zh) | 空气孔光子晶体结构被动辐射冷却薄膜及其制备方法 | |
| CN113234364A (zh) | 一种纯广谱辐射制冷涂料及其制备方法、涂层结构 | |
| CN112646427A (zh) | 一种双层结构淡橙色制冷涂料及其制备方法和应用 | |
| US20230067651A1 (en) | Systems and Methods for UV-Reflective Paints with High Overall Solar Reflectance for Passive Cooling | |
| CN114196268A (zh) | 一种含有高折射率差粒子组合的辐射制冷涂料及其制备方法与应用 | |
| CN114957888A (zh) | 一种ptfe三维多孔辐射薄膜及其制备方法 | |
| CN113354989B (zh) | 制冷涂料及其应用 | |
| CN112646426A (zh) | 一种淡黄色制冷涂料及其制备方法和应用 | |
| CN116004114A (zh) | 一种光反射保温耐候涂层及其制备方法和应用 | |
| CN112147722A (zh) | 一种光伏玻璃用的增透膜及其制备方法和应用 | |
| CN221497310U (zh) | 一种防水防潮的氧化着色铝板 | |
| CN115572399B (zh) | 一种被动辐射冷却薄膜及其制备方法 | |
| CN115073982A (zh) | 分级粒径核壳粒子散热涂层的制备方法 | |
| US20240043731A1 (en) | Passive radiant cooler |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240702 Address after: 210012 901, 902, Floor 9, Building B, No. 23, Andemen Street, Yuhuatai District, Nanjing, Jiangsu Province Patentee after: CSCEC Central New Energy Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 264209 room 149, west auxiliary building, main building of Harbin Institute of technology, No. 2, Wenhua West Road, gaoqu District, Weihai City, Shandong Province Patentee before: HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY (WEIHAI) Country or region before: China |
|
| TR01 | Transfer of patent right |