CN116102928A - 一种具有超疏水性能的辐射制冷涂层的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有超疏水性能的辐射制冷涂层的制备方法，将N,N‑二甲基甲酰胺与四氢呋喃混合搅拌，形成DMF与四氢呋喃混合溶液；将聚偏氟乙烯溶解在混合溶液中；将聚二甲基硅氧烷与其固化剂SYLGARD 184 CURING AGENT加入到混合溶液中得到胶质混合溶液；将小粒径聚四氟乙烯颗粒、大粒径聚四氟乙烯以及气相二氧化硅颗粒加入到制备的混合溶液中，水浴中加热，得到混合浆料；采用刮涂法将基片表面涂满所制备混合浆料；刮涂镀膜后的基片在较低温度下定型，之后利用梯度法烘干，待烘干结束便可获得一种具有超疏水性能的辐射制冷涂层。这种辐射制冷涂层兼具良好的辐射制冷性能以及疏水性，且制备方法简单、成本低廉、使用方便和易于大规模使用等优点。

Description

一种具有超疏水性能的辐射制冷涂层的制备方法
技术领域
本发明属于辐射制冷超疏水涂层材料制备技术领域，具体涉及到一种具有超疏水性能的辐射制冷涂层及其制备方法。
背景技术
为了创造现代生活追求的舒适环境，家庭和企业在温度调控方面消耗大量的能源。如在美国的商业建筑中，用于空间冷却的能量占据能量消耗的15%。在印度用来满足住宅热舒适度的能源消耗达到住宅能源消耗的45%；而在我国大部分地区，空调冷却负荷超过电网总负荷的30%。正如酷暑会使人们的工作效率下降，各类电子设备以及光电器件在温度上升时，工作效率也会出现不等程度的降低，寿命缩短。能源危机与全球变暖是当今世界面临的重大挑战，为了节约能源，延长设备寿命，作为一种无需能量输入的制冷技术，天空辐射制冷可为应对能源危机及全球变暖提供一种新的思路。天空辐射制冷技术是指地球表面物体通过“大气窗口”波段( 主要在8～13μm) 向宇宙发射红外辐射以实现自身降温的过程。由于宇宙背景近乎一个温度为2. 7 K的理想黑体，而地球表面平均温度约为290K，因此地球向宇宙的红外辐射可用于冷却地球表面物体。辐射制冷技术具有巨大的应用前景，目前已经成为减轻热岛效应和全球变暖问题的重要解决方法之一，提高现有制冷系统效率和探索新型制冷技术成为目前刻不容缓的工作。
根据辐射制冷材料的基本制冷原理，满足日间高效辐射制冷要求的关键参数有2个：（1）大气透明窗口（8~13μm）内的热红外高发射；（2）整个太阳光谱范围（0.3~2.5μm）的高反射。辐射制冷器应向寒冷的宇宙辐射尽可能多的热量，同时减少对太阳光的吸收，从而使吸收的热辐射小于发射的热辐射以达到降低温度的目的。然而，大多数辐射制冷材料在户外应用时容易被污染从而影响其光学性能并降低降温效果，因此，提高辐射制冷材料的防污性能对于延长其服役寿命具有重要意义。超疏水表面具有特殊的浸润性，可以在材料遭受外界污染时，利用水珠在其表面滚落时带走污染物而不影响材料本身的特性。由此为了保证户外设备保持辐射制冷性能，需要开发出一种可以在户外持久稳定，具有超疏水性能以及辐射制冷功能的疏水涂层。本发明所公开的一种具有超疏水性能的辐射制冷涂层不仅具有优秀的辐射制冷性能，并且还具有优异的超疏水、自清洁性能，保证产品在户外保持优秀的性能。
发明内容
本发明旨在为户外设备提供一种具有防污，长久保持辐射制冷性能等效果的一种具有超疏水性能的辐射制冷涂层及其制备方法，该方法主要通过同时具有低表面能以及良好辐射制冷性能的PDMS作为改性剂，在涂层内植入不同粒径的聚四氟乙烯以及二氧化硅颗粒构，通过调控不同粒径用量以及控制烘干条件，可以在涂层内部形成复杂的多孔结构，这些孔洞可以提高涂层发射效率，以达到提升辐射制冷性能的目的。同时这种多孔结构也为超疏水涂层表面构建粗糙结构，由此显著提高辐射制冷超疏水涂层的疏水特性。
本发明的技术关键和主要技术特征是通过控制不同粒径的聚四氟乙烯颗粒与气相二氧化硅之间的质量比，构建涂层内多孔结构提高涂层辐射制冷性能，同时也可使涂层表面生成复杂粗糙结构，提高其疏水性能。加入的气相二氧化硅颗粒是一种具有高红外发射特性的无机纳米颗粒，其应用于制作具有超疏水性能的辐射制冷涂层可以为涂层提供高反射率，为涂层辐射制冷性能提供基本条件。在涂层中加入气相二氧化硅所形成的溶液在较低温度下烘干，直至涂层定型，从浆料状变为半凝固，之后利用梯度升温法逐步升高温度，待烘干结束，可以得到一种在涂层内部有较为均匀的孔洞的辐射制冷涂层。使用梯度烘干法可以有效控制涂层内部孔洞的生成，可以防止出现过大或者不生成孔洞事件的发生。这种涂层内部多孔结构可以有效增大涂层孔隙率，通过强烈散射太阳光，达到提高辐射制冷的效果。值得一提的是，根据材料与光的相互作用原理，本发明以聚四氟乙烯为主体，并基于其基础加入气相二氧化硅颗粒结构Si-O键来改变其光学常数，利用微小颗粒间的相互散射，增强在大气窗口波段的吸收率，以增强材料的辐射制冷性能，并且材料中引入PDMS这种高分子聚合物弹性体，PDMS具有良好的疏水性和化学惰性，在中红外波段也具有优异的光学性能，PDMS和PTFE在可见-近红外没有吸收，加上构建的多孔结构和气相二氧化硅颗粒对太阳光的散射，从而获得了高反射率。该涂层及其制备方法在电力运输、电力通信等方面解决高温环境下工作设备工作效率问题具有很好的潜力。
本发明所制备的一种具有超疏水性能的辐射制冷涂层及可通过刮涂法在各种基片上制备带有优秀粘附特性的辐射制冷超疏水耐磨涂层，该方法包括下述步骤：
（1）按照0.5~0.6：8.0~10.0的质量比，在室温条件下将四氢呋喃添加在DMF中，之后对其进行磁性搅拌25～35分钟，得到四氢呋喃质量浓度为5~6.25wt%的混合A溶液；
（2）按照0.6~0.8：8.0~10.0的质量比，在室温条件下将PVDF添加在混合A溶液中，之后对其进行磁性搅拌25～35分钟，得到质量浓度为6~10wt%的胶质B溶液；
（3）将步骤（2）中所制备的胶质B溶液、PDMS与PDMS固化剂按照8.0~10.0：0.5~0.6：0.05~0.06的质量比进行混合，对其进行50~60分钟的磁性搅拌，由此得到胶质混合C溶液；所述的固化剂选自SYLGARD 184 CURING AGENT。
（4）将步骤（3）中所制备的胶质混合C溶液、平均粒径为100-200nm的聚四氟乙烯颗粒、平均粒径为1-2μm的聚四氟乙烯、平均粒径为100-200nm的气相二氧化硅颗粒按照8.0~10.0：2.1~2.4：0.3~0.4：0.05~0.1的质量比进行混合，在室温条件下将该混合物超声处理15~20分钟后，再对其进行50~60分钟的磁性搅拌，由此得到混合浆料D；
（5）设置高度为2.0~2.5 mm的刮刀把混合浆料D在基片上均匀刮涂，之后将刮涂镀膜后的基片置于烘箱，在30~35℃下低温烘干40~45分钟，烘干结束后得到半凝固涂层E。
（6）将步骤（5）中所制备的半凝固涂层E置于烘箱，在30~35℃条件下烘干40~45分钟，然后在60~65℃条件下烘干30~35分钟，之后在90~95℃条件下烘干60~65分钟，烘干结束后便可获得一种具有超疏水性能的辐射制冷涂层。
以上各种物质的质量单位一致。
通过上述步骤，便可获得一种具有超疏水性能的辐射制冷涂层。
本发明选择直接将气相二氧化硅颗粒按照一定的质量分数混入涂层中，气相二氧化硅颗粒会与不同粒径的聚四氟乙烯在涂层内部均匀分布，之后在较低温度下对涂层进行烘干，直至涂层变为半凝固状态，为涂层构建骨架结构提供框架。之后使用梯度升温法，可以有效控制涂层内部溶液蒸发速度，防止过大孔洞的生成，烘干结束后留下聚四氟乙烯与二氧化硅颗粒构建出的骨架结构，这种骨架结构呈现孔洞状。这种内部多孔结构可以改变涂层的光学常数，增强在大气窗口波段的吸收率，由此达到提高辐射制冷的作用。同时这种内部孔洞结构在维持户外疏水方面拥有巨大的优势，在涂层表面经过外部损伤露出涂层内部时，由于其内部多孔结构的存在，会使暴露在外的部分仍具备较为复杂的粗糙结构，由此维持涂层的疏水性能，对于户外实际应用有巨大的优势。
需要进一步解释的是选用聚四氟乙烯颗粒、气相二氧化硅颗粒以及PDMS对于涂层疏水以及辐射制冷性能都有巨大的优势。气相二氧化硅颗粒是一种具有高红外发射特性的无机纳米颗粒，其应用于涂层表面不仅可以提供纳米粗糙结构，而且可以提高材料的疏水性，并且加入气相二氧化硅的溶液在一定条件下烘干，可以在涂层内部生成较为均匀的孔洞，增大涂层孔隙率提高辐射制冷性能。PDMS是一种低表面能聚合物， 用于涂层改性剂可以使涂层降低表面能提高疏水性能，不仅如此PDMS具有高红外发射率，表现出强烈的红外辐射特性，同时实现了对阳光的强烈散射，这得益于PDMS优异的光谱选择特性。作为涂层主要原料的聚四氟乙烯是一种高分子聚合物，表现为白色粉末状颗粒，聚四氟乙烯材料的辐射特性对材料表面对太阳辐射的反射过程、材料通过自身辐射与宇宙空间进行的换热过程、周围大气对材料的辐射换热过程和由于周围空气的导热和对流引起的非辐射换热过程方面都十分出色。采用聚四氟乙烯进行辐射制冷测试，在太阳光谱波段范围内的反射率达到0.99，大气窗口的发射率可以达到0.9，是一种十分优秀的辐射制冷材料，而且具有更强的疏水性和自清洁性，为辐射制冷材料的表面提供防污防尘功能。因此，在相同制备工艺条件下，通过选择聚四氟乙烯颗粒、气相二氧化硅颗粒以及PDMS能使制备的涂层辐射制冷性能以及超疏水性能得以明显提高。相反，不使用、少使用或者过量使用大粒径聚四氟乙烯或者气相二氧化硅颗粒，这些都会导致辐射制冷超疏水涂层要么具有超疏水特性但辐射制冷以及力学性能差，要么不具有超疏水特性。
附图说明
图1为实施例1所制备的一种具有超疏水性能的辐射制冷涂层的水滴接触角测试图。
图2为实施例1所制备的一种具有超疏水性能的辐射制冷涂层在5Kpa压力作用下经过1200目砂纸摩擦100厘米后的水滴接触角测试图。
图3为实施例2所制备的一种具有超疏水性能的辐射制冷涂层的水滴接触角测试图。
图4为实施例2所制备的一种具有超疏水性能的辐射制冷涂层在5Kpa压力作用下经过1200目砂纸摩擦100厘米后的水滴接触角测试图。
图5为对比实施例5与实施例1所制备的涂层在夜间低温环境下辐射制冷效果对比图。
图6为对比实施例6所制备的一种具有超疏水性能的辐射制冷涂层在5Kpa压力作用下经过1200目砂纸摩擦100厘米后的水滴接触角测试图。
具体实施方式
为进一步阐述本发明所提供的一种具有超疏水性能的辐射制冷涂层及其制备方法，以下实施案例用以说明本发明，但不用于限制本发明。
实施例1
（1）按照0.5：8.0的质量比，在室温条件下将四氢呋喃添加在DMF中，之后对其进行磁性搅拌35分钟，得到四氢呋喃质量浓度为6.25wt%的混合A溶液；
（2）按照0.6：8.0的质量比，在室温条件下将PVDF添加在混合A溶液中，之后对其进行磁性搅拌35分钟，得到质量浓度为7.5wt%的胶质B溶液；
（3）将步骤（2）中所制备的胶质B溶液、PDMS与PDMS固化剂按照8.0：0.5：0.05的质量比进行混合，对其进行60分钟的磁性搅拌，由此得到胶质混合C溶液；
（4）将步骤（3）中所制备的胶质混合C溶液、平均粒径为200nm的聚四氟乙烯颗粒、平均粒径为1μm的聚四氟乙烯、平均粒径为200nm的气相二氧化硅颗粒按照8.0：2.1：0.3：0.05的质量比进行混合，在室温条件下将该混合物超声处理20分钟后，再对其进行60分钟的磁性搅拌，由此得到混合浆料D；
（5）设置高度为2.5 mm的刮刀把混合浆料D在基片上均匀刮涂，之后将刮涂镀膜后的基片置于烘箱，在35℃下低温烘干40分钟，烘干结束后得到半凝固涂层E。
（6）将步骤（5）中所制备的半凝固涂层E置于烘箱，在35℃条件下烘干40分钟，然后在60℃条件下烘干30分钟，之后在90℃条件下烘干60分钟，烘干结束后便可获得一种具有超疏水性能的辐射制冷涂层。
以上各种物质的质量单位一致。
通过上述步骤，便可获得一种具有超疏水性能的辐射制冷涂层。通过在常温干燥条件下烘干12h，制备出的具有超疏水性能的辐射制冷涂层产品性能如图1、2所示，从图1中可以看出制备出的具有超疏水性能的辐射制冷涂层具有良好的疏水角，可以达到155°，在5Kpa压力作用下经过1200目砂纸摩擦100厘米后的水滴接触角仍有149.75°，具有良好的性能。
实施例2
（1）按照0.6：10.0的质量比，在室温条件下将四氢呋喃添加在DMF中，之后对其进行磁性搅拌35分钟，得到四氢呋喃质量浓度为6wt%的混合A溶液；
（2）按照0.8：10.0的质量比，在室温条件下将PVDF添加在混合A溶液中，之后对其进行磁性搅拌35分钟，得到质量浓度为8wt%的胶质B溶液；
（3）将步骤（2）中所制备的胶质B溶液、PDMS与PDMS固化剂按照10.0：0.6：0.06的质量比进行混合，对其进行60分钟的磁性搅拌，由此得到胶质混合C溶液；
（4）将步骤（3）中所制备的胶质混合C溶液、平均粒径为200nm的聚四氟乙烯颗粒、平均粒径为1μm的聚四氟乙烯、平均粒径为200nm的气相二氧化硅颗粒按照10.0：2.4：0.4：0.1的质量比进行混合，在室温条件下将该混合物超声处理20分钟后，再对其进行60分钟的磁性搅拌，由此得到混合浆料D；
（5）设置高度为2.5 mm的刮刀把混合浆料D在基片上均匀刮涂，之后将刮涂镀膜后的基片置于烘箱，在30℃下低温烘干40分钟，烘干结束后得到半凝固涂层E。
（6）将步骤（5）中所制备的半凝固涂层E置于烘箱，在35℃条件下烘干45分钟，然后在65℃条件下烘干35分钟，之后在95℃条件下烘干65分钟，烘干结束后便可获得一种具有超疏水性能的辐射制冷涂层。
以上各种物质的质量单位一致。
通过上述步骤，便可获得一种具有超疏水性能的辐射制冷涂层。通过在常温干燥条件下烘干12h，制备出的具有超疏水性能的辐射制冷涂层产品性能如图3、4所示，从图3中可以看出制备出的具有超疏水性能的辐射制冷涂层具有良好的疏水角，可以达到156.25°，相较于实施例1，实施例2的疏水角更为出色，这是因为在一定区间内增加溶液浓度可以提高涂层性能。在5Kpa压力作用下经过1200目砂纸摩擦100厘米后的水滴接触角仍有151.25°，具有良好的耐摩擦性能，这表明在一定区间内提高平均粒径为200nm的气相二氧化硅颗粒浓度可以让涂层内部多孔结构更加密集，使摩擦后露出的粗糙结构更加复杂。
实施例3
（1）按照0.5：8.0的质量比，在室温条件下将四氢呋喃添加在DMF中，之后对其进行磁性搅拌35分钟，得到四氢呋喃质量浓度为6.25wt%的混合A溶液；
（2）按照0.6：8.0的质量比，在室温条件下将PVDF添加在混合A溶液中，之后对其进行磁性搅拌35分钟，得到质量浓度为7.5wt%的胶质B溶液；
（3）将步骤（2）中所制备的胶质B溶液、PDMS与PDMS固化剂按照8.0：0.5：0.05的质量比进行混合，对其进行60分钟的磁性搅拌，由此得到胶质混合C溶液；
（4）将步骤（3）中所制备的胶质混合C溶液、平均粒径为200nm的聚四氟乙烯颗粒、平均粒径为1μm的聚四氟乙烯、平均粒径为200nm的气相二氧化硅颗粒按照8.0：2.1：0.3：0.05的质量比进行混合，在室温条件下将该混合物超声处理20分钟后，再对其进行60分钟的磁性搅拌，由此得到混合浆料D；
（5）设置高度为2.5 mm的刮刀把混合浆料D在基片上均匀刮涂，之后将刮涂镀膜后的基片置于烘箱，在90℃条件下烘干120分钟，烘干结束后便可获得一种具有疏水性能的辐射制冷涂层。
以上各种物质的质量单位一致。
通过上述步骤，便可获得一种辐射制冷涂层。制备的涂层相较于实施例1，涂层辐射制冷性能以及疏水角都有所下降，这是由于制备的涂层直接在高温条件下烘干，缺少了低温定型的步骤，涂层内部没有骨架结构，并且烘干速度过快，使得内部生成孔洞过大，不能形成致密的多孔结构；这表明在较低温度下定型，之后利用梯度法烘干方法对于涂层内部多孔结构的生成有巨大的作用。
实施例4
（1）按照0.5：8.0的质量比，在室温条件下将四氢呋喃添加在DMF中，之后对其进行磁性搅拌35分钟，得到四氢呋喃质量浓度为6.25wt%的混合A溶液；
（2）按照0.6：8.0的质量比，在室温条件下将PVDF添加在混合A溶液中，之后对其进行磁性搅拌35分钟，得到质量浓度为7.5wt%的胶质B溶液；
（3）将步骤（2）中所制备的胶质B溶液、PDMS与PDMS固化剂按照8.0：0.5：0.05的质量比进行混合，对其进行60分钟的磁性搅拌，由此得到胶质混合C溶液；
（4）将步骤（3）中所制备的胶质混合C溶液、平均粒径为200nm的聚四氟乙烯颗粒、平均粒径为5μm的聚四氟乙烯、平均粒径为200nm的气相二氧化硅颗粒按照8.0：2.1：0.3：0.05的质量比进行混合，在室温条件下将该混合物超声处理20分钟后，再对其进行60分钟的磁性搅拌，由此得到混合浆料D；
（5）设置高度为2.5 mm的刮刀把混合浆料D在基片上均匀刮涂，之后将刮涂镀膜后的基片置于烘箱，在35℃下低温烘干40分钟，烘干结束后得到半凝固涂层E。
（6）将步骤（5）中所制备的半凝固涂层E置于烘箱，在35℃条件下烘干40分钟，然后在60℃条件下烘干30分钟，之后在90℃条件下烘干60分钟，烘干结束后便可获得一种具有疏水性能的辐射制冷涂层。
以上各种物质的质量单位一致。
通过上述步骤，便可获得一种具有超疏水性能的辐射制冷涂层。制备的涂层相较于实施例1，涂层辐射制冷性能以及疏水角都有所下降，这是因为选用平均粒径为5μm的聚四氟乙烯会导致颗粒间的孔隙过大，不能与小粒径的颗粒形成合适的骨架结构，不能在涂层内部形成致密的多孔结构；并且使用平均粒径为5μm的聚四氟乙烯会导致涂层表面的复杂粗糙结构遭到破坏，使得涂层疏水性能下降。
实施例5
一种具有超疏水性能的辐射制冷涂层的制备方法，该方法和步骤同实施例1，但步骤（4）中不加入平均粒径为1μm的聚四氟乙烯。通过上述步骤，制备出的涂层内未制备多孔结构。制备出的具有超疏水性能的辐射制冷涂层具有良好的疏水角，可以达到154°，仍具备良好的力学性能，在5Kpa压力作用下经过1200目砂纸摩擦100厘米后的水滴接触角与实施例1接近。疏水角略微小于实施例1的疏水角，这是因为不加入平均粒径为1μm的聚四氟乙烯，涂层表面复杂的粗糙结构丧失部分，疏水性略微下降。涂层辐射制冷性能如图5所示，从图5中可以看出制备出的具有超疏水性能的辐射制冷涂层相较于实施例1其辐射制冷性能下降了许多，这是因为缺少平均粒径为200nm的聚四氟乙烯与平均粒径为1μm的聚四氟乙烯相互结合构建的多孔结构，使辐射制冷性能下降。
实施例6
一种具有超疏水性能的辐射制冷涂层的制备方法，该方法和步骤同实施例1，但步骤（4）中不加入平均粒径为200nm的气相二氧化硅颗粒。通过上述步骤，制备出的涂层内未制备均匀分布的凸起结构。制备出来的涂层任具备良好的辐射制冷性能，但由于缺少平均粒径为200nm的气相二氧化硅颗粒与聚四氟乙烯构建的多孔结构，使耐摩擦性能下降，涂层表面复杂的粗糙结构丧失部分，疏水性略微下降。产品性能如图6所示，在5Kpa压力作用下经过1200目砂纸摩擦100厘米后的水滴接触角只有142°，这是由于缺少平均粒径为200nm的气相二氧化硅颗粒在涂层内部与聚四氟乙烯构成的多孔结构，使涂层摩擦后不再展露出复杂的粗糙结构，导致疏水性下降。
实施例7
该实施例工艺参数与步骤与实施例1相同，只是将步骤（4）中加入混合浆料C中的平均粒径为200nm的聚四氟乙烯质量比由2.1降低至1.0，使其小于平均粒径为200nm的聚四氟乙烯在本发明中的质量比范围2.1~2.4。
通过上述步骤，制备出的涂层水滴接触角只有123.5°，这是由于平均粒径为200nm的聚四氟乙烯质量比较少，与平均粒径为1μm的聚四氟乙烯不构成粗糙结构，故测出疏水角不满足超疏水要求。
实施例8
该实施例工艺参数与步骤与实施例1相同，只是将步骤（4）中加入混合浆料C中的平均粒径为200nm的聚四氟乙烯质量比由2.1提升至4.0，使其大于平均粒径为200nm的聚四氟乙烯在本发明中的质量比范围2.1~2.4。
通过上述步骤，制备出的涂层水滴接触角只有136.75°，这是由于过量的平均粒径为200nm的聚四氟乙烯使表面粗糙结构丧失，故不满足超疏水要求。
以上所述为本发明较佳实施例和对比实例，但本发明不应该局限于该实施实例所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种具有超疏水性能的辐射制冷涂层的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
（1）将DMF与四氢呋喃混合搅拌，形成DMF与四氢呋喃混合A溶液；
（2）将PVDF溶解在混合A溶液中，形成胶质混合B溶液；
（3）将胶质混合B溶液、PDMS与PDMS固化剂混合搅拌直至溶液均匀，由此得到胶质混合C溶液；
（4）将平均粒径为100-200nm的聚四氟乙烯颗粒、平均粒径为1-2μm的聚四氟乙烯、平均粒径为100-200nm的气相二氧化硅颗粒加入胶质混合C溶液中制备混合浆料D；
（5）采用刮涂法将基片表面涂满步骤（4）所制备的混合浆料D，之后将刮涂镀膜后的基片置于烘箱内低温固化；
（6）将低温固化后的涂层采用梯度升温法对涂层进行烘干，烘干结束后获得具有超疏水性能的辐射制冷涂层。
2.根据权利要求1所述的具有超疏水性能的辐射制冷涂层的制备方法，其特征在于，步骤（1）中在室温条件下将DMF与四氢呋喃混合并磁性搅拌25～35分钟，可以得到混合A溶液；其中，DMF与四氢呋喃的质量比为8.0~10.0：0.5~0.6。
3.根据权利要求1所述的具有超疏水性能的辐射制冷涂层的制备方法，其特征在于，步骤（2）中在室温条件下将PVDF添加在DMF与四氢呋喃混合A溶液中磁性搅拌25～35分钟，待PVDF完全溶解，可以得到胶质混合C溶液；其中，PVDF的质量浓度为6~10wt%。
4.根据权利要求1所述的具有超疏水性能的辐射制冷涂层的制备方法，其特征在于，步骤（3）中在室温条件下将PDMS与PDMS固化剂溶解在胶质混合B溶液中，对其进行磁性搅拌25～30分钟得到胶质混合C溶液，其中混合B溶液、PDMS与PDMS固化剂的质量比为8.0~10.0：0.5~0.6：0.05~0.06。
5.根据权利要求1所述的具有超疏水性能的辐射制冷涂层的制备方法，其特征在于，步骤（4）中将胶质混合C溶液与平均粒径为100-200nm的聚四氟乙烯颗粒、平均粒径为1-2μm的聚四氟乙烯、平均粒径为100-200nm的气相二氧化硅颗粒按照8.0~10.0：2.1~2.4：0.3~0.4：0.05~0.1的质量比进行混合，在室温条件下将该混合物超声、搅拌均匀后得到混合浆料D。
6. 根据权利要求1所述的具有超疏水性能的辐射制冷涂层的制备方法，其特征在于，步骤（5）设置高度为2~2.5 mm的刮刀把混合浆料D在基片上均匀刮涂。
7.根据权利要求1所述的具有超疏水性能的辐射制冷涂层的制备方法，其特征在于，步骤（6）将基片置于30~35℃条件下烘干40~45分钟，然后在60~65℃条件下烘干30~35分钟，之后在90~95℃条件下烘干60~65分钟。
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Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001342039A (ja) * 2000-05-29 2001-12-11 Asahi Techno Glass Corp 再帰反射用ガラスビーズ及びその製造方法及び再帰反射体
CN1329644A (zh) * 1998-12-09 2002-01-02 日本化药株式会社 硬涂覆材料以及用该材料获得的膜
CN105514188A (zh) * 2015-12-25 2016-04-20 中国科学院上海高等研究院 一种减反射自清洁薄膜及其制备方法
CN106574173A (zh) * 2014-06-23 2017-04-19 南方电缆有限责任公司 防紫外线超疏水涂料组合物
CN109957292A (zh) * 2018-12-28 2019-07-02 南宁市钢之泰轻钢彩板有限公司 一种憎水型高反射隔热涂料
KR20200036492A (ko) * 2018-09-28 2020-04-07 한밭대학교 산학협력단 초소수성-초친유성 니켈 발포체 및 그 제조방법
CN111040495A (zh) * 2019-12-26 2020-04-21 中国科学院兰州化学物理研究所 一种防生物污损摩擦发电涂层材料及其制备方法和应用
CN111040527A (zh) * 2019-12-31 2020-04-21 山东华夏神舟新材料有限公司 热反射超疏水pvdf涂料及其制备方法
CN113354989A (zh) * 2021-04-16 2021-09-07 宁波瑞凌新能源科技有限公司 制冷涂料及其应用
CN113562182A (zh) * 2021-07-28 2021-10-29 中国商用飞机有限责任公司 Sld环境前缘溢流区冰防护组件
EP3954741A1 (en) * 2020-08-11 2022-02-16 Korea University Research and Business Foundation Radiative cooling device
WO2022088120A1 (zh) * 2020-10-30 2022-05-05 河北比尔尼克新材料科技股份有限公司 一种卷钢型耐指纹水基涂料及其制备方法和应用
CN115232418A (zh) * 2022-06-27 2022-10-25 上海交通大学 一种酸洗颗粒制备多孔辐射制冷涂层的方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1329644A (zh) * 1998-12-09 2002-01-02 日本化药株式会社 硬涂覆材料以及用该材料获得的膜
JP2001342039A (ja) * 2000-05-29 2001-12-11 Asahi Techno Glass Corp 再帰反射用ガラスビーズ及びその製造方法及び再帰反射体
CN106574173A (zh) * 2014-06-23 2017-04-19 南方电缆有限责任公司 防紫外线超疏水涂料组合物
CN105514188A (zh) * 2015-12-25 2016-04-20 中国科学院上海高等研究院 一种减反射自清洁薄膜及其制备方法
KR20200036492A (ko) * 2018-09-28 2020-04-07 한밭대학교 산학협력단 초소수성-초친유성 니켈 발포체 및 그 제조방법
CN109957292A (zh) * 2018-12-28 2019-07-02 南宁市钢之泰轻钢彩板有限公司 一种憎水型高反射隔热涂料
CN111040495A (zh) * 2019-12-26 2020-04-21 中国科学院兰州化学物理研究所 一种防生物污损摩擦发电涂层材料及其制备方法和应用
CN111040527A (zh) * 2019-12-31 2020-04-21 山东华夏神舟新材料有限公司 热反射超疏水pvdf涂料及其制备方法
EP3954741A1 (en) * 2020-08-11 2022-02-16 Korea University Research and Business Foundation Radiative cooling device
WO2022088120A1 (zh) * 2020-10-30 2022-05-05 河北比尔尼克新材料科技股份有限公司 一种卷钢型耐指纹水基涂料及其制备方法和应用
CN113354989A (zh) * 2021-04-16 2021-09-07 宁波瑞凌新能源科技有限公司 制冷涂料及其应用
CN113562182A (zh) * 2021-07-28 2021-10-29 中国商用飞机有限责任公司 Sld环境前缘溢流区冰防护组件
CN115232418A (zh) * 2022-06-27 2022-10-25 上海交通大学 一种酸洗颗粒制备多孔辐射制冷涂层的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
郑燕升;何易;青勇权;卓志昊;莫倩;: "SiO_2/聚四氟乙烯杂化超疏水涂层的制备", 化工进展, no. 07 *

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