CN115627088A - 三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯光固化单体的辐射制冷薄膜 - Google Patents

三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯光固化单体的辐射制冷薄膜 Download PDF

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谭新玉
杨雄波
齐贵广
耿嘉林
姚曙民
胡伟伟
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Abstract

本发明提供一种三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯的辐射制冷薄膜，所述的辐射制冷薄膜是由三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯在引发剂α‑羟基酮的存在下，经光照射后固化成形的辐射制冷薄膜。本发明所制备得到的透明辐射制冷膜是由三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯光固化单体构成。该辐射制冷涂层可见光透光性好，大气透明窗口辐射能力强，能在满足透光性要求的同时具有较好的辐射制冷效果。

Description

三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯光固化单体的辐射制冷薄膜
技术领域
本发明涉及一种基于三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯的透明辐射制冷薄膜制备方法，属于材料领域、能源领域，主要涉及制冷降温问题，通过涂层辐射制冷薄膜能够有效降低基材和所包围环境温度的能力。
背景技术
随着经济的高速发展，人们对更高生活水平的追求也日益提高。以城市建筑能耗为例，我国以空调为主的建筑能耗日益提高，已达社会总能耗的30%。随之而来的，是碳排放总量增加，我们亟需一种更为清洁、低碳的空间降温方式。辐射冷却技术利用地表大气层的特殊光谱特性，辐射制冷涂层以热辐射的形式将热量以特定波长（8-13μm）电磁波的形式通过“大气透明窗”从地球大气辐射到外部空间，从而实现降温。辐射制冷技术在全球范围内具有极大的应用潜力，通过选择理想的辐射冷却器件，干燥炎热地区辐射冷却功率可达到120W/m2。作为一种被动式的制冷方式，辐射制冷技术可以广泛的应用于建筑物节能、空间探测器温度调控、辐射制冷-太阳能集热器联合系统、大规模光伏阵列等多个领域。同时，辐射冷却技术具有不额外消耗能源，对环境友好，复合绿色发展理念等优点，值得研究和推广。
发明内容
一种基于三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯的透明辐射制冷薄膜制备方法。所述的辐射制冷薄膜为计算三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯和光引发剂配比，利用刮涂法制得样品。与未涂膜的铝片相比，涂有透明辐射制冷膜的铝片白天降温最高可达18.6℃及以上，平均温差可达14.3℃及以上。
一种基于三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯的透明辐射制冷薄膜制备方法。该类透明涂层制备方法包含以下物质：三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯），光引发剂（光引发剂α包括羟基酮、二苯甲酮、2-甲基苯基丙酮中的任意一种。
以三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯为基底，α-羟基酮为光引发剂，采用可见光固化方法，其具体制备方法如下：
一种三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯光固化单体的辐射制冷薄膜，所述辐射制冷薄膜是由三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯光固化单体经光照射固化形成辐射制冷薄膜。
所述的辐射制冷薄膜是由三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯光固化单体在引发剂α-羟基酮184D存在下，经光照射后固化成形的辐射制冷薄膜。
引发剂α-羟基酮的添加量为三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯液总重量的0.1-2%。
所述的光照射包括可见光照射或紫外光照射。
所述的可见光照射强度为200W/m2-800W/m2，照射时长4-8h。
所述的可见光替换为紫外光，紫外光发射波长为300-365nm，照射功率为15-25W，照射时长4-8h。
三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯光固化单体的辐射制冷薄膜厚度为400μm-1000μm。
本发明的又一技术方案是提供一种三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯光固化单体的辐射制冷薄膜的制备方法，三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯中加入引发剂α-羟基酮形成的分散液，将该分散液刮涂在基片上，在光照射下固化成形厚度为400μm-1000μm的辐射制冷薄膜。
进一步的详细步骤如下：
（1）三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯待固化溶液制备：称取三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯溶液总重量0.1-2%的光引发剂，加入三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯溶液中，超声处理1-2h，使引发剂充分溶解。
（2）涂层成膜：在水平桌面放置一片玻璃片或铝片，校正BEVS 1806B/150可调节刮刀，设置膜层涂膜厚度600μm。将制成溶液用塑料滴管均匀滴在基底上，以匀速缓慢划过基底，形成平整涂层。
（3）将样品放置在天气晴朗的无遮挡户外接受可见光照射，使涂层均匀固化成膜。在实际工作过程中发现，辐照强度在高于200W/m2，低于800W/m2时，涂层具有均匀固化成膜的效果，即涂层厚度能实现均一性。
本发明的技术方案所制备得到的透明辐射制冷膜是由三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯光固化单体构成。该辐射制冷涂层可见光透光性好，大气透明窗口辐射能力强，能在满足透光性要求的同时具有较好的辐射制冷效果。
附图说明
图1实施例1的制备涂层实物图，图1（A-D）依次为平均可见光辐照强度：230W/m2、444.9 W/m2、615.1 W/m2、855.2 W/m2。
图2实施例1的4天不同实时辐照数据。
图3实施例2的制备涂层实物图，图3（A-D）依次为涂层厚度：400μm 、600μm、800μm、1000μm 。
图4实施例3 中户外温度测试现场图。
图5实施例3中24h户外测试温度变化。
图6实施例4中户外测试温度变化。
具体实施方式
实施例1
本发明对不同平均可见光照射强度照射下的涂层成膜性进行了实验，实验方法具体如下：
（1）称取三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯溶液，按溶液总重量的0.1-2%将光引发剂加入溶液中，超声处理1-2h，使引发剂充分溶解。
（2）涂层成膜：在水平桌面放置一片玻璃片或铝片，校正BEVS 1806B/150可调节刮刀，设置膜层镀膜厚度800μm。将制成溶液用塑料滴管均匀滴在基底上，以匀速缓慢划过基底，形成平整涂层。
（3）选择天气晴朗的白天，将未固化样品放置可见光照射4h，用辐照计记录实时辐照强度。如图1（A-D）所示，当平均辐照强度在400W/m2和600 W/m2左右时，涂层能够很好固化。当平均辐照强度在800W/m2及以上时，涂层因固化速度过快而产生明显裂纹。
实施例2
本发明对不同厚度三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯的辐射制冷膜进行了实验，具体方法如下：
以三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯光固化单体为基底，加入光引发剂，采用可见光固化方法，其具体制备方法如下：
（1）称取三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯溶液，按溶液总重量的0.1-2%将光引发剂溶液中，超声处理1-2h，使引发剂充分溶解。
（2）涂层成膜：在水平桌面放置铝片，校正BEVS 1806B/150可调节刮刀，设置膜层镀膜厚度分别为400μm 、600μm、800μm、1000μm。将制成溶液用塑料滴管均匀滴在基底上，以匀速缓慢划过基底，形成不同厚度的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯辐射制冷涂层。
（3）将样品放置在天气晴朗的无遮挡户外接受可见光照射4小时，太阳辐照强度在高于200W/m2，低于800W/m2时，涂层均匀固化成膜。如图3所示，当涂层厚度分别为400μm 、600μm、800μm时，涂层透明，显示出铝片基底的底色，当涂层厚度为1000μm时，涂层开始出现黄变。
实施例3
涂覆三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯铝片与纯铝片温度测量比较：
三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯辐射制冷膜的制备方法如实施例2所述。不同天气状况、温度、辐照度均会影响辐射制冷膜的降温效果，为保证数据可靠性，从2021年8月9日至10日，选定宜昌西陵区三峡大学仿真楼无遮挡的户外作为测试区域，进行了24h连续温度检测；测试箱箱体是外部包裹铝箔的聚苯乙烯泡沫，用以避免外界的对流、传导换热干扰。每个箱体尺寸是15cm×15cm×15cm，在顶部开一个空腔，其尺寸为5cm×5cm，深度尺寸为2cm，将涂膜/未涂膜铝片放置在各自独立、互不干扰的测试箱中，测试户外光照隔热环境下样品温度，测试当日最高日间气温为、37.8℃，最大风速为3.8m/s天气晴朗。测试装置与现场如图4所示。图5为24h温度测试图。白天，该辐射制冷膜日间（9:00-17:00）降温最大可达18.6℃，平均降温14.3℃。夜间，涂膜铝片同样拥有稳定的3℃以上的温度降，且温度低于外部环境。综上通过24h数据监测，由此说明，三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯辐射制冷膜具有稳定、显著的降温被动辐射制冷效果。
实施例4
将三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯透明辐射制冷膜用于多晶硅电池片的降温性能说明。
以三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯光固化单体为基底，加入光引发剂，采用可见光固化方法，其具体制备方法如下：
（1）称取三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯溶液，按溶液总重量的0.1-2%将光引发剂加入溶液中，超声处理1-2h，使引发剂充分溶解。
（2）涂层成膜：在水平桌面放置多晶硅片，校正BEVS 1806B/150可调节刮刀，设置膜层镀膜厚度为800μm。将制成溶液用塑料滴管均匀滴在基底上，以匀速缓慢划过基底，形成三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯辐射制冷涂层。
（3）将样品放置在天气晴朗的无遮挡户外接受可见光照射4小时，太阳辐照强度在高600±20W/m2时，涂层均匀固化成膜。
将电池片放入测试箱中精确测量温度差异。户外温度测试时间为2021年8月12日，测试当日天气晴朗。测试地点为宜昌西陵区三峡大学仿真楼无遮挡的户外。测试箱箱体是外部包裹铝箔的聚苯乙烯泡沫，用以避免外界的对流、传导换热干扰。每个箱体尺寸是15cm×15cm×15cm，在顶部开一个空腔，其尺寸为5cm×5cm，深度尺寸为2cm，将涂膜/未涂膜多晶硅放置在各自独立、互不干扰的测试箱中，测试户外光照隔热环境下样品温度，测试当日最高日间气温为36.8℃，最大风速为3.2m/s，天气晴朗。如图6所示，涂膜电池片温度显著低于未涂膜电池片。从中午12:00到下午17:00这一时间段内，最大温差可达17.6℃，平均温差可达10.8℃。可以看出，本发明所提出的DCPDA透明辐射制冷膜具有给太阳能电池降温的潜力。

Claims (8)

1.一种三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯光固化单体的辐射制冷薄膜，其特征在于，所述的辐射制冷薄膜是由三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯在引发剂α-羟基酮存在下，经光照射后固化成形的辐射制冷薄膜。
2.根据权利要求1所述的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯的辐射制冷薄膜，其特征在于，所述的光引发剂α包括羟基酮、二苯甲酮、2-甲基苯基丙酮中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯光固化单体的辐射制冷薄膜，其特征在于，引发剂α-羟基酮的添加量为三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯液总重量的0.1-2%。
4.根据权利要求3所述的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯光固化单体的辐射制冷薄膜，其特征在于，所述的光照射包括可见光照射或紫外光照射。
5.根据权利要求4所述的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯光固化单体的辐射制冷薄膜，其特征在于，所述的可见光照射强度为200W/m2-800W/m2，照射时长4-8h。
6.根据权利要求5所述的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯光固化单体的辐射制冷薄膜，其特征在于，所述的可见光替换为紫外光，紫外光发射波长为300-365nm，照射功率为15-25W，照射时长4-8h。
7.根据权利要求6所述的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯的辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯的辐射制冷薄膜厚度为400μm-1000μm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯的辐射制冷薄膜的制备方法，其特征在于，三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯中加入引发剂（（光引发剂α形成的分散液，将该分散液刮涂在基片上，在光照射下固化成形厚度为400μm-1000μm的辐射制冷薄膜。
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