CN114892417A - 一种含有日间辐射制冷多孔涂层的纺织品及其制备方法、应用 - Google Patents

一种含有日间辐射制冷多孔涂层的纺织品及其制备方法、应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及功能纺织品领域，本发明公开了一种含有辐射制冷多孔涂层的纺织品及其制备方法、应用，该织物包括织物基体，附着于织物基体表面的辐射制冷多孔涂层，该涂层包括有机多孔基体材料和分散于有机多孔基体材料中的辐射制冷功能材料；有机多孔基体材料为醋酸纤维素；所述辐射制冷功能材料至少包括氧化镁和氢氧化镁中的一种或两种。本发明纺织品的制冷性能由基体材料的多孔结构和MgO和/或Mg(OH)2辐射功能材料的共同作用实现。多孔结构可以散射太阳光，降低材料对太阳光能量的吸收；MgO或Mg(OH)2能与“大气窗口”波段的电磁波发生声子耦合共振，使热量辐射至外太空，最终实现材料在的辐射制冷。

Description

一种含有日间辐射制冷多孔涂层的纺织品及其制备方法、 应用
技术领域
本发明涉及功能纺织品领域，尤其涉及一种含有辐射制冷多孔涂层的纺织品及其制备方法、应用。
背景技术
随着人口增长、工业发展以及人们对舒适性环境的追求不断提高，21世纪对于制冷领域的能源需求急剧增长。目前传统的蒸汽压缩式制冷技术面临着诸如能源消耗大、制冷剂的使用引发温室效应等问题。因此，不同于传统制冷技术、新型环保的辐射制冷技术受到研究者们的广泛关注。辐射制冷是通过“大气透明窗口(8～13μm)”直接将热量辐射至太空，且整个过程中没有外部能量的输入，具有被动、高效、可持续的特点，因此在节能领域极具吸引力。
基于经典热辐射理论，一切温度高于绝对零度的物体都会以电磁波的形式向外太空发射能量，而大气层中的气体分子会在一定波段内阻碍热辐射向太空的散失。只在 8～13μm波段允许热辐射传递，该波段被称为“大气透明窗口”(也称“大气窗口”)。基尔霍夫定律表明，热平衡状态下的物体，其辐射出射度和物体吸收之比等于辐射照度，即物体的辐射率(也称发射率)等于吸收率。另外，光学研究表明，电磁波入射到不同介质的交界面上，发生反射、透射和吸收后有：反射率+吸收率+透过率＝1。因此，优异的辐射制冷材料需要具有较高的太阳光谱(0.3～2.5μm)反射率和“大气透明窗口”辐射率。
根据辐射制冷的原理，目前的辐射制冷材料主要由高反射性材料和高辐射性材料组成，以减少其对太阳能量的吸收并增强辐射热量，实现辐射制冷。高反射性材料通常选择具有高反射率的Ag、Al等金属材料，以及开发精细复杂的分级多孔结构、光子晶体、微纳仿生结构和超材料等。然而，这些材料对于加工工艺和环境要求较高，成本也较高，难以大规模的应用和推广。目前高辐射性材料通常选择具有声子共振的二氧化硅和聚二甲基硅氧烷等硅氧基材料，选择范围单一，而且硅氧基材料在可见光内的高透过率会降低辐射制冷性能。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种含有辐射制冷多孔涂层的纺织品及其制备方法、应用。本发明含有辐射制冷多孔涂层的纺织品具有制冷性能好、易于加工且稳定性好特点，在有无外部热源输入的条件下均可高效的辐射制冷，应用范围广泛。
本发明的具体技术方案为：
一种含有辐射制冷多孔涂层的纺织品，包括织物基体和附着于所述织物基体表面的辐射制冷多孔涂层，所述辐射制冷多孔涂层包括有机多孔基体材料和分散于所述有机多孔基体材料中的辐射制冷功能材料；所述有机多孔基体材料为醋酸纤维素；所述辐射制冷功能材料至少包括氧化镁和氢氧化镁中的一种或两种(亦可选择性地添加现有技术中已知的其他辐射制冷功能材料，例如二氧化硅等)。
目前的辐射制冷功能材料主要是二氧化硅和聚二甲基硅氧烷等硅氧基材料，但其具有较高的可见光透过率，会一定程度的降低其太阳光反射率，影响其辐射制冷性能，因此通常需要额外添加Ag、Al、TiO2等可见光高反射材料；同时，单一的硅氧基材料也限制了辐射制冷材料的发展和应用。本发明的辐射制冷多孔涂层材料包括特定孔状结构的基材和含有Mg-O基材料的辐射制冷功能材料，包括氧化镁和氢氧化镁。本发明通过研究发现涂覆辐射制冷多孔涂层的材料，在“大气窗口”波段具有较高的红外辐射率，以及在太阳光谱区(0.3～2.5μm)具有高反射率，因此在天气炎热的夏季白天情况下也不会大量吸收太阳能量而导致温度升高。
本发明辐射制冷多孔涂层的制冷性能由基体材料的多孔结构和MgO和/或Mg(OH)2辐射功能材料的共同作用实现。具体而言，多孔结构可以散射太阳光，降低材料对太阳光能量的吸收；MgO或Mg(OH)2辐射功能材料中的Mg-O键可以与“大气窗口”波段的电磁波发生声子耦合共振，使热量辐射至外太空，最终实现材料的辐射制冷。进一步地，相较于现有的辐射制冷材料，本发明的辐射制冷多孔涂层还具有以下技术效果：
(1)本发明团队通过研究发现，将特定种类的辐射制冷功能材料(氧化镁和氢氧化镁)与具有特定孔隙率、孔径尺寸和孔径分布的多孔涂层这两个元素进行组合时，能够显著提升辐射制冷材料的辐射制冷效果。具体地，当辐射制冷功能材料为氧化镁和氢氧化镁时，配合具有合适孔隙率、孔径尺寸和孔径分布的醋酸纤维素多孔涂层后，材料的太阳光谱(0.3～2.5μm)反射率和“大气透明窗口”辐射率得到大幅提升，因此制冷性能更佳。通过本发明的试验对比，若替换其他种类的辐射制冷功能材料(例如氟化镁、二氧化硅或二氧化钛)以及替换其他多孔涂层基材(例如PU或PVC)，制冷性能改善并不明显。分析其原因可能是氧化镁和氢氧化镁均为弱碱性化合物，容易与醋酸纤维素中的羟基结合，从而具有较好的粘附作用；其他种类的辐射制冷功能材料与醋酸纤维素之间的相互作用较弱，涂层粘附性较差；另外，其他多孔涂层基材均为单一微孔孔径分布结构，且孔径分布较窄，无法散射较小波长范围内的紫外光(300～ 380nm，占整个太阳光谱的3％)和可见光(380～760nm，占整个太阳光谱的45％)，因而辐射制冷性能较差。
(2)本发明的有机多孔基体材料为醋酸纤维素，相较于其他有机基体材料，一方面，醋酸纤维素作为一种环保型可生物降解的纤维素衍生物，具有生产流程短、污染小、成本低、原料可降解和再生的优点，有利于材料的大规模推广。另一方面，也即更为关键的是，醋酸纤维素分子链中含有羟基结构，可与MgO或Mg(OH)2的Mg结合产生更多的Mg-O键，不仅有利于MgO或Mg(OH)2粘附，同时进一步增加了材料的声子耦合共振效应，从而提升其辐射制冷性能。
作为优选，所述醋酸纤维素和辐射制冷功能材料的质量比为1∶5～1∶15。
可知辐射制冷功能材料相较于醋酸纤维素过量。醋酸纤维素作为多孔基体材料，其含量过高会严重降低涂层液的流动性，从而影响辐射功能材料在其中的分散，另一方面还会影响多孔结构的孔径分布，从而影响其辐射制冷性能。醋酸纤维素的含量过低会导致涂层的力学性能和粘附性能较差，不能满足使用需求。
作为优选，所述有机多孔基体包含丰富的微孔和纳米孔结构，孔隙率为50～80％；其中，孔径为10～500nm的纳米孔占比为5～50％，孔径为1～10μm的微孔占比为 50～95％。
作为优选，所述氧化镁或氢氧化镁的平均粒径为10nm～1μm。
作为优选，所述多孔涂层的厚度为10μm～0.5mm。
作为优选，所述织物基体包含机织物、针织物、纤维纸和无纺布。。
一种含有辐射制冷多孔涂层的纺织品的制备方法，将辐射制冷功能材料分散在醋酸纤维素的丙酮-水溶液中制得涂层浆料，将其施加于织物基体的表面，固化后形成辐射制冷多孔涂层，得到含有辐射制冷多孔涂层的纺织品。
作为优选，所述醋酸纤维素的丙酮-水溶液中醋酸纤维素、丙酮和水的质量比为(0.1～1)∶(5～20)∶1。
丙酮作为溶剂的同时还作为制孔剂，其高挥发性会使固化后的醋酸纤维素分布大量的孔隙结构。因此，丙酮的含量对多孔材料的制冷性能有重要影响，过少的丙酮含量会降低孔隙率，而过量的丙酮含量会降低其力学性能。本发明中水作为第二制孔剂，可调节孔隙直径的分布，形成以微米孔为主、纳米孔为辅的多孔结构，拓宽其在太阳光谱的全谱散射，因此水的添加量也会影响多孔涂层的辐射制冷性能，过多的水会降低醋酸纤维素的溶解性能，过少的水会降低微米孔的含量。
作为优选，所述施加的方法为涂布、浸渍、热压或印刷。
第三方面，本发明提供了上述含有辐射制冷多孔涂层的纺织品在制冷、能源化工、光伏电池、建筑节能、油漆涂料、功能性纺织品、个人热管理、能量收集中的用途。更进一步地，可以将其用于功能性纺织品、个人热管理、建筑节能中制冷。更进一步地，可以将其制备成衣服、可穿戴设备、帐篷、窗帘等产品中用于实际生活中制冷。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
(1)本发明含有辐射制冷多孔涂层的纺织品的制冷性能优异，在有无外部热源输入的条件下均可高效的辐射制冷，应用范围更广。
(2)本发明纺织品上的新型辐射制冷多孔涂层和传统的辐射制冷材料相比，一方面，单独来看，独特多孔结构可以高效散射太阳光，增强材料在太阳光谱区的反射率； MgO和Mg(OH)2对红外电磁波的声子耦合共振作用，使得涂层在“大气窗口”波段具有较高的发射率。另一方面，将上述特定种类的辐射制冷功能材料与具有特定孔隙率、孔径尺寸和孔径分布的多孔涂层这两个元素进行组合后，能够显著提升辐射制冷材料的辐射制冷效果。即使在白天情况下也不会大量吸收太阳能量而导致温度升高。而若替换其他种类的辐射制冷功能材料以及替换其他涂层基材，制冷性能改善并不明显。
(3)本发明的有机多孔基体材料为醋酸纤维素，相较于其他有机基体材料，一方面，醋酸纤维素作为一种环保型可生物降解的纤维素衍生物，具有生产流程短、污染小、成本低、原料可降解和再生的优点，有利于材料的大规模推广。另一方面，也即更为关键的是，醋酸纤维素分子链中含有羟基结构，可与MgO或Mg(OH)2的Mg结合产生更多的Mg-O键，不仅有利于MgO或Mg(OH)2粘附，同时进一步增加了材料的声子耦合共振效应，从而提升其辐射制冷性能。
(4)本发明含有辐射制冷多孔涂层的纺织品其制备方法简单高效、原料廉价易得的特点。
附图说明
图1是PET-CA-MgO的SEM图片和孔径分布图。
图2是MgO和PET-CA-MgO的XRD谱图。
图3是PET-CA-MgO的紫外可见漫反射光谱图。
图4是PET-CA-MgO的红外光谱发射光谱。
图5是FDTD模拟的CA-MgO和实测的PET-CA-MgO反射率光谱图。
图6是亚环境温度的辐射制冷性能测试装置示意图。
图7是模拟皮肤的辐射制冷性能测试装置示意图。
图8是PET-CA-MgO样品在亚环境温度条件下的温度-时间曲线和太阳光强曲线图。
图9是PET-CA-MgO样品在模拟皮肤条件下测试的温度-时间曲线和太阳光强曲线图。
图10是MgO含量对PET-CA-MgO在模拟皮肤条件下的辐射制冷性能的影响。
图11是无孔和多孔的PET-CA和PET-CA-MgO在亚环境温度条件下的温度-时间曲线和太阳光强曲线图。
图12是无孔和多孔的PET-CA和PET-CA-Mg(OH)2在亚环境温度条件下的温度- 时间曲线和太阳光强曲线图。
图13是无孔和多孔的PET-CA和PET-CA-MgCO3在亚环境温度条件下的温度-时间曲线和太阳光强曲线图。
图14是无孔和多孔的PET-CA和PET-CA-MgF2在亚环境温度条件下的温度-时间曲线和太阳光强曲线图。
图15是无孔和多孔的PET-CA和PET-CA-SiO2在亚环境温度条件下的温度-时间曲线和太阳光强曲线图。
图16是无孔和多孔的PET-CA和PET-CA-TiO2在亚环境温度条件下的温度-时间曲线和太阳光强曲线图。
图17是涂覆CA-MgO涂层的不同纤维在亚环境温度条件下的温度-时间曲线和太阳光强曲线图。
图18是涂覆CA-MgO涂层的不同纤维在模拟皮肤条件下测试的温度-时间曲线和太阳光强曲线图。
图19是MgO含量对CR-CA-MgO在模拟皮肤条件下的辐射制冷性能的影响。
图20是不同涂层胶制备的材料在亚环境温度条件下的温度-时间曲线和太阳光强曲线图。
图21是PET-CA-MgO在模拟皮肤上辐射制冷的红外成像图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
配制醋酸纤维素丙酮-水溶液，其质量比为醋酸纤维素(CA)∶丙酮∶水＝0.2∶20∶1，搅拌溶解后加入MgO(醋酸纤维素与氧化镁的质量比为1∶7.5)进一步搅拌分散，将 PET纤维浸渍于制备的涂层浆料中，取出后室温下烘干得到PET-CA-MgO材料。实施例1以PET-CA-MgO为例来说明本发明的辐射制冷性能，PET-CA-MgO的形貌和结构表征如图1所示，图1a的SEM中显示了材料表面分布了丰富的CA孔状结构，其孔隙率为68％，直径50nm的MgO纳米粒子粘附分散在CA上，其在固化涂层中的质量比为43wt％。压汞法测试的PET-CA-MgO孔径分布如图1b所示，经微积分计算，涂层的多孔结构中，孔径为10～500nm的纳米孔占24.17％，孔径为1～10μm的微米孔占61.91％。图2的XRD谱图对比了纯MgO和PET-CA-MgO样品，在两种样品中均可明显看到MgO的衍射峰，且峰位没有发生偏移，说明MgO在涂层中的结构和成分没有被改变。图3为PET-CA-MgO的紫外可见漫反射光谱图，其平均反射率为92.2％，图4为PET-CA-MgO的红外光谱发射光谱图，其在“大气窗口”波段的平均发射率高达 93.5％。
实施例2
使用FDTD Soultions构建CA-MgO的三维立方多孔结构，其中模型尺寸为2μm× 2μm×1μm，氧化镁纳米粒子的直径为50nm，氧化镁的含量为45％。由于计算量的原因，孔状结构的直径设置为单一的500nm，孔隙率为70％，计算其在0.2～25μm 波段的反射率光谱与PET-CA-MgO实际测量的反射率光谱对照分析。从图5中可以看出，在0.2～2.5μm太阳光谱波段，反射率的模拟结果略低于实际测量值，是因为FDTD 模型中设置的孔径大小低于实际测量值，且为单一尺寸分布的纳米孔，其散射太阳光谱的能力较差，因而模拟得到的反射率较低。在8～13μm的“大气窗口”区，模拟结果与测试结果基本一致，其反射率小于10％，根据反射率+吸收率+透过率＝1公式计算，材料的红外辐射率均高于90％，说明本发明提出的辐射制冷多孔涂层性能优异。
实施例3
裁剪6×6cm大小的实施例1(PET-CA-MgO)样品以及PET纤维、PET-CA对照样品放置于图6所示的亚环境温度测温装置中。测温装置由聚苯乙烯泡沫箱为主体，外层分别包裹铝箔纸以及低密度聚乙烯薄膜材料，以尽可能减少样品与环境之间的非辐射换热。装置内外各放置热电偶分别测量样品温度和环境温度变化，同时用光强计记录太阳光功率的强度变化，最终得到温度-时间曲线和太阳光强曲线如图8(a)和(b) 所示，测试时间为初夏。从图8中可以看出，在12:00-13:00的正午时间，光照强度高达约800W/m2，实验环境温度为～45℃，对照样品PET纤维和PET-CA的表面温度分别为50℃和49℃，远高于环境温度，说明PET和CA多孔结构本身辐射制冷性能较差。而PET-CA-MgO的表面温度～36℃，比环境温度低9℃，表现出明显的辐射制冷性能，说明CA-MgO多孔涂层具有优异的辐射制冷性能。在9:00-18:00的整个测试期间，PET-CA-MgO均表现出优异的辐射制冷性能。
实施例4
裁剪6×6cm大小的实施例1(PET-CA-MgO)样品以及PET纤维、PET-CA对照样品放置于图7所示装置进行模拟皮肤的辐射制冷性能测试。根据真实人体皮肤～100 W/m2的散热功率，本发明中使用100W/m2的硅胶加热器进行模拟人体皮肤环境的辐射制冷性能测试。具体的测试装置包括硅胶加热器、热电偶、聚苯乙烯泡沫箱、铝箔纸、光强计，热电偶分别记录环境和模拟皮肤表面的温度变化，具体的测试结果如图 9所示。在11:00-14:00的正午时间，光照强度为800W/m2，实验环境温度范围为 32～45℃，PET纤维和PET-CA的表面温度分别为53℃和50℃。PET-CA-MgO的表面温度为40℃，基本维持在环境温度范围内。相比没有多孔涂层的纤维，PET-CA-MgO 在模拟人体皮肤使用过程中也具有优异的辐射制冷性能。
实施例5
配制醋酸纤维素丙酮-水溶液，其质量比为醋酸纤维素(CA)∶丙酮∶水＝0.2∶20∶1，搅拌溶解后分别加入不同质量的MgO进一步搅拌分散，加入的MgO与醋酸纤维素的质量比为0∶1、5∶1、7.5∶1、15∶1，将PET纤维浸渍于制备的涂层浆料中，取出后室温下烘干得到不同氧化镁添加量的PET-CA-MgO材料。使用图7所示装置测试其在模拟皮肤上的辐射制冷性能，具体的测试结果分别如图10所示。在11:00-14:00的测试期间，太阳光强度在400～800W/m2。随着MgO的添加量逐渐增加，样品的表面温度表现出先降低后增加的趋势。当MgO与醋酸纤维素的质量比为7.5∶1时，样品的表面温度最低，说明MgO添加量会影响多孔涂层的辐射制冷性能。
实施例6
分别配制醋酸纤维素丙酮-水溶液(质量比为醋酸纤维素(CA)∶丙酮∶水＝0.2∶20∶1) 和醋酸纤维素丙酮溶液(质量比为醋酸纤维素(CA)∶丙酮＝3∶20)，得到涂层溶液。将PET纤维浸入涂层溶液中，室温烘干得到多孔和无孔的PET-CA材料。在涂层溶液中继续加入MgO(MgO与醋酸纤维素的质量比为7.5∶1)搅拌分散，浸入PET纤维，取出后室温下烘干得到多孔和无孔的PET-CA-MgO材料。值得注意的是，当醋酸纤维素的丙酮-水溶液中醋酸纤维素、丙酮和水的质量比为(0.1～1)∶(5～20)∶1时才能够形成本发明所述的多孔结构，醋酸纤维素、丙酮和水的含量超出这个范围都无法形成。裁剪6×6cm大小的样品放置于图6所示的装置中测试其在亚环境温度条件下的辐射制冷性能。具体的测试结果分别如图11所示。在10∶30-12∶30的测试期间，太阳光强度 800W/m2，实验环境温度范围为35～42℃，各材料的表面温度按以下顺序排列：无孔 PET-CA＞多孔PET-CA＞无孔PET-CA-MgO≈环境温度＞多孔PET-CA-MgO。首先说明多孔结构有利于材料的辐射制冷性能，其次MgO的添加进一步增强了材料的辐射制冷性能。同时，在测试过程中，仅同时具备多孔结构和氧化镁材料的PET-CA-MgO表面温度低于环境温度，其辐射制冷性能最好。
实施例7
分别配制醋酸纤维素丙酮-水溶液(质量比为醋酸纤维素(CA)∶丙酮∶水＝0.2∶20∶1) 和醋酸纤维素丙酮溶液(质量比为醋酸纤维素(CA)∶丙酮＝3∶20)，得到涂层溶液。将PET纤维浸入涂层溶液中，室温烘干得到多孔和无孔的PET-CA材料。在涂层溶液中继续加入Mg(OH)2(Mg(OH)2与醋酸纤维素的质量比为7.5∶1)搅拌分散，浸入PET 纤维，取出后室温下烘干得到多孔和无孔的PET-CA-Mg(OH)2材料。裁剪6×6cm大小的样品放置于图6所示的装置中测试其在亚环境温度条件下的辐射制冷性能。具体的测试结果分别如图12所示。在11:00-14:00的测试期间，太阳光强度在600～800W/m2，实验环境温度范围为～35℃，各材料的表面温度按以下顺序排列：无孔PET-CA＞多孔 PET-CA＞无孔PET-CA-Mg(OH)2＞环境温度＞多孔PET-CA-Mg(OH)2，多孔 PET-CA-Mg(OH)2的表面温度最低且低于环境温度，说明其辐射制冷性能最好，说明多孔结构和Mg(OH)2均具有提高材料的辐射制冷性能的作用。
实施例8
分别配制醋酸纤维素丙酮-水溶液(质量比为醋酸纤维素(CA)∶丙酮∶水＝0.2∶20∶1) 和醋酸纤维素丙酮溶液(质量比为醋酸纤维素(CA)∶丙酮＝3∶20)，得到涂层溶液。将PET纤维浸入涂层溶液中，室温烘干得到多孔和无孔的PET-CA材料。在涂层溶液中继续加入MgCO3(MgCO3与醋酸纤维素的质量比为7.5∶1)搅拌分散，浸入PET纤维，取出后室温下烘干得到多孔和无孔的PET-CA-MgCO3材料。裁剪6×6cm大小的样品放置于图6所示的装置中测试其在亚环境温度条件下的辐射制冷性能。具体的测试结果分别如图13所示。在11:00-14:00的测试期间，太阳光强度在600～800W/m2，实验环境温度范围为35～40℃，各材料的表面温度按以下顺序排列：无孔PET-CA＞多孔PET-CA＞无孔PET-CA-MgCO3＞多孔PET-CA-MgCO3，PET-CA-MgCO3的表面温度最低且低于环境温度，说明其辐射制冷性能最好，说明多孔结构和MgCO3均具有提高材料辐射制冷性能的作用。值得注意的是，由于碳酸镁的碳酸根无法与CA中的羟基结合，因而碳酸镁与CA的结合力较弱，PET-CA-MgCO3上的碳酸镁材料粘结性较差，在实验过程中会有脱落的情况发生，难以满足应用过程中的稳定性需求。
实施例9
分别配制醋酸纤维素丙酮-水溶液(质量比为醋酸纤维素(CA)∶丙酮∶水＝0.2∶20∶1) 和醋酸纤维素丙酮溶液(质量比为醋酸纤维素(CA)∶丙酮＝3∶20)，得到涂层溶液。将PET纤维浸入涂层溶液中，室温烘干得到多孔和无孔的PET-CA材料。在涂层溶液中继续加入MgF2(MgF2与醋酸纤维素的质量比为7.5∶1)搅拌分散，浸入PET纤维，取出后室温下烘干得到多孔和无孔的PET-CA-MgF2材料。裁剪6×6cm大小的样品放置于图6所示的装置中测试其在亚环境温度条件下的辐射制冷性能。具体的测试结果分别如图14所示。在12:00-14:00的测试期间，太阳光强度在800～1000W/m2，实验环境温度范围为～40℃，各材料的表面温度按以下顺序排列：无孔PET-CA＞多孔 PET-CA＞无孔PET-CA-MgF2＞多孔PET-CA-MgF2＞环境温度，说明其辐射制冷性能最好，说明多孔结构和MgF2均具有提高材料的辐射制冷性能的作用。PET-CA-MgF2的表面温度最低但仍高于环境温度，这是因为白色的MgF2具有一定的太阳光谱反射率，可以降低材料对太阳光能量的吸收。并且，由实施例9与实施例6和实施例7的数据对比可知，多孔PET-CA-MgF2与无孔PET-CA-MgF2之间的温差(1～2℃)，明显小于多孔PET-CA-MgO与无孔PET-CA-MgO(～6℃)之间，以及多孔PET-CA-Mg(OH)2与无孔PET-CA-Mg(OH)2之间的温差(～7℃)。这说明了只有MgO和Mg(OH)2这两种特定的辐射制冷功能材料与多孔CA结合后，才具有明显的辐射制冷效果提升。
实施例10
分别配制醋酸纤维素丙酮-水溶液(质量比为醋酸纤维素(CA)∶丙酮∶水＝0.2∶20∶1) 和醋酸纤维素丙酮溶液(质量比为醋酸纤维素(CA)∶丙酮＝3∶20)，得到涂层溶液。将PET纤维浸入涂层溶液中，室温烘干得到多孔和无孔的PET-CA材料。在涂层溶液中继续加入SiO2(SiO2与醋酸纤维素的质量比为7.5∶1)搅拌分散，浸入PET纤维，取出后室温下烘干得到多孔和无孔的PET-CA-SiO2材料。裁剪6×6cm大小的样品放置于图6所示的装置中测试其在亚环境温度条件下的辐射制冷性能。具体的测试结果分别如图15所示。在11:00-12:00的测试期间，太阳光强度在～800W/m2，实验环境温度范围为35～40℃，各材料的表面温度按以下顺序排列：无孔PET-CA＞多孔PET-CA＞无孔PET-CA-SiO2＞多孔PET-CA-SiO2＞环境温度，说明多孔结构和SiO2的添加具有提高材料的辐射制冷性能的作用。值得注意的是，虽然在这四种材料中，多孔 PET-CA-SiO2的表面温度最低，但仍远高于环境温度，说明SiO2的辐射制冷性能较差，这可能是因为二氧化硅在可见光谱范围具有透过性降低了其反射率，从而表现出的辐射制冷性能较差。并且，由实施例10与实施例6和实施例7的数据对比可知，多孔PET-CA-SiO2与无孔PET-CA-SiO2之间的温差(1～3℃)，明显小于多孔PET-CA-MgO 与无孔PET-CA-MgO(～6℃)之间，以及多孔PET-CA-Mg(OH)2与无孔 PET-CA-Mg(OH)2(～7℃)之间的温差。这说明了只有MgO和Mg(OH)2这两种特定的辐射制冷功能材料与多孔CA结合后，才具有明显的辐射制冷效果提升。
实施例11
分别配制醋酸纤维素丙酮-水溶液(质量比为醋酸纤维素(CA)∶丙酮∶水＝0.2∶20∶1) 和醋酸纤维素丙酮溶液(质量比为醋酸纤维素(CA)∶丙酮＝3∶20)，得到涂层溶液。将PET纤维浸入涂层溶液中，室温烘干得到多孔和无孔的PET-CA材料。在涂层溶液中继续加入TiO2(TiO2与醋酸纤维素的质量比为7.5∶1)搅拌分散，浸入PET纤维，取出后室温下烘干得到多孔和无孔的PET-CA-TiO2材料。裁剪6×6cm大小的样品放置于图6所示的装置中测试其在亚环境温度条件下的辐射制冷性能。具体的测试结果分别如图16所示。在10:00-10:40的测试期间，太阳光强度在800～900W/m2，实验环境温度范围为～35℃，各材料的表面温度按以下顺序排列：无孔PET-CA＞多孔 PET-CA＞无孔PET-CA-TiO2＞多孔PET-CA-TiO2＞环境温度，说明多孔结构和TiO2的添加具有提高材料辐射制冷性能的作用。虽然多孔PET-CA-TiO2在四种材料中的表面温度最低，但仍远高于环境温度，说明TiO2的辐射制冷性能较差。这是由于TiO2本身的辐射制冷功能较差，因而在本发明中的辐射制冷性能较差。而无孔PET-CA-TiO2的表面温度低于多孔PET-CA是因为TiO2具有较高的太阳光谱反射率，降低了材料对太阳光能量的吸收。并且，由实施例11与实施例6和实施例7的数据对比可知，多孔PET-CA-TiO2与无孔PET-CA-TiO2之间的温差(2～6℃)，小于多孔PET-CA-MgO与无孔PET-CA-MgO(～6℃)之间，以及多孔PET-CA-Mg(OH)2与无孔PET-CA-Mg(OH)2 (～7℃)之间的温差。这说明了只有MgO和Mg(OH)2这两种特定的辐射制冷功能材料与多孔CA结合后，才具有明显的辐射制冷效果提升。
实施例12
配制醋酸纤维素丙酮-水溶液，其质量比为醋酸纤维素(CA)∶丙酮∶水＝0.2∶20∶1，搅拌溶解后加入MgO(MgO与醋酸纤维素的质量比为7.5∶1)等辐射制冷功能材料进一步搅拌分散，分别将PET纤维、涤棉纤维、棉纤维(CR)浸渍于涂层浆料中，取出后室温下烘干得到PET-CA-MgO、涤棉-CA-MgO、CR-CA-MgO材料。裁剪6×6cm 大小的样品置于图6所示装置测试其在亚环境温度条件下的辐射制冷性能。测试了样品在10:00-21:00长达11小时的辐射制冷性能，具体的测试性能如图17所示。涂覆多孔涂层CA-MgO的三种纤维在11小时的测试期间均表现出远低于环境的辐射制冷性能。在12:00-13:00的正午时间，太阳光强度为600～1000W/m2，实验环境温度为～45℃，涤棉-CA-MgO和CR-CA-MgO的表面温度为39℃，PET-CA-MgO的表面温度为38℃，CA-MgO多孔涂层在三种纤维上表现出6～7℃的降温性能，具有普适推广性。
实施例13
将实施例9中的PET-CA-MgO、涤棉-CA-MgO、CR-CA-MgO材料分别置于图7 所示装置测试其在模拟皮肤上的辐射制冷性能，并设置裸露的硅胶加热器作为空白对照组，测得的温度-时间曲线和太阳光强曲线图如图18所示。在11:00-14:00的实验期间，太阳光强度为600～800W/m2，实验环境温度范围为40～45℃，裸露的硅胶加热器表面温度为～53℃，涤棉-CA-MgO的表面温度为45℃，PET-CA-MgO和 CR-CA-MgO的表面温度为43℃，三种样品在模拟皮肤状态下均表现出较为优异的辐射制冷性能。
实施例14
分别改变实施例10中CR-CA-MgO涂层中MgO的添加量，其中MgO与醋酸纤维素的质量比为0∶1、5∶1、7.5∶1、15∶1，制备得到一系列辐射制冷材料。其中，醋酸纤维素丙酮-水溶液的质量比为醋酸纤维素(CA)∶丙酮∶水＝0.2∶20∶1。使用图7所示装置测试其在模拟皮肤上的辐射制冷性能，具体的测试结果分别如图19所示。在11: 00-14:00的测试期间，太阳光强度在400～800W/m2。随着MgO的添加量逐渐增加，样品的表面温度也逐渐降低，表现出明显的辐射制冷性能。
实施例15
将MgO分别添加到聚氨酯涂层胶(PU)和聚氯乙烯(PVC)涂层胶中，其中MgO 与涂层胶的质量比为7.5∶1，将配置好的涂层浆料涂覆至PET纤维表面，烘干得到 PET-PU-MgO和PET-PVC-MgO材料。裁剪6×6cm大小的样品置于图6所示装置，并将实施例1的多孔PET-CA-MgO样品作为对照组，测试其在亚环境温度条件下的辐射制冷性能，测得温度-时间曲线和太阳光强曲线图如图20所示。在11:00-14:00的实验期间，太阳光强度为600～800W/m2，实验环境温度范围为40～45℃，PET-PU-MgO 和PET-PVC-MgO的表面温度均为47～53℃，始终远高于环境温度，辐射制冷性能不明显。而PET-CA-MgO的表面温度为35～38℃，低于环境温度，辐射制冷性能优异。通过上述对比，说明CA作为基材相较于其他基材例如PU和PVC而言，与MgO结合后对于MgO辐射制冷性能的提升效果更为显著。
实施例16
将实施例1的PET-CA-MgO样品和纯PET样品分别贴在图7的模拟皮肤装置上，用红外成像仪记录表面温度的差异。从图21中可以明显的看出，两种样品在红外成像照片中显示出明显的色差，对其分析发现，纯PET样品的温度为40.7℃，PET-CA-MgO 的温度为39.0℃。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种含有辐射制冷多孔涂层的纺织品，其特征在于：包括织物基体和附着于所述织物基体表面的辐射制冷多孔涂层，所述辐射制冷多孔涂层包括有机多孔基体材料和分散于所述有机多孔基体材料中的辐射制冷功能材料；所述有机多孔基体材料为醋酸纤维素；所述辐射制冷功能材料至少包括氧化镁和氢氧化镁中的一种或两种。
2.如权利要求1所述的含有辐射制冷多孔涂层的纺织品，其特征在于：所述醋酸纤维素和辐射制冷功能材料的质量比为1:5～1:15。
3.如权利要求1或2所述的含有辐射制冷多孔涂层的纺织品，其特征在于：所述有机多孔基体包含丰富的微孔和纳米孔结构，孔隙率为50~80%；其中，孔径为10～500 nm的纳米孔占比为5～50%，孔径为1～10 um的微孔占比为50～95%。
4.如权利要求3所述的含有辐射制冷多孔涂层的纺织品，其特征在于：所述氧化镁或氢氧化镁的平均粒径为10 nm~1 um。
5.如权利要求1所述的含有辐射制冷多孔涂层的纺织品，其特征在于：所述织物基体包含机织物、针织物、纤维纸和无纺布。
6.一种如权利要求1-5之一所述含有辐射制冷多孔涂层的纺织品的制备方法，其特征在于：将辐射制冷功能材料分散在醋酸纤维素的丙酮-水溶液中制得涂层浆料，将其施加于织物基体的表面，固化后形成辐射制冷多孔涂层，得到含有辐射制冷多孔涂层的织物。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述醋酸纤维素的丙酮-水溶液中醋酸纤维素、丙酮和水的质量比为(0.1～1):(5～20):1。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述施加的方法为涂布、浸渍、热压或印刷。
9.如权利要求1-5之一所述的含有辐射制冷多孔涂层的纺织品在制备衣服、可穿戴设备、帐篷、窗帘中的应用。
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