CN117050444A - 一种光屏蔽红外发射膜及其制备方法和应用 - Google Patents

一种光屏蔽红外发射膜及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN117050444A
CN117050444A CN202311086531.2A CN202311086531A CN117050444A CN 117050444 A CN117050444 A CN 117050444A CN 202311086531 A CN202311086531 A CN 202311086531A CN 117050444 A CN117050444 A CN 117050444A
Authority
CN
China
Prior art keywords
film
light
white pigment
parts
shielding infrared
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.)
Pending
Application number
CN202311086531.2A
Other languages
English (en)
Inventor
周妍
刘向东
熊征蓉
张航
张锡文
孙莹潞
盛德鲲
杨宇明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun Institute of Applied Chemistry of CAS
Original Assignee
Changchun Institute of Applied Chemistry of CAS
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changchun Institute of Applied Chemistry of CAS filed Critical Changchun Institute of Applied Chemistry of CAS
Priority to CN202311086531.2A priority Critical patent/CN117050444A/zh
Publication of CN117050444A publication Critical patent/CN117050444A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2327/00—Characterised by the use of 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; Derivatives of such polymers
    • C08J2327/02—Characterised by the use of 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; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08J2327/12—Characterised by the use of 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; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C08J2327/16—Homopolymers or copolymers of vinylidene fluoride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2333/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2375/00—Characterised by the use of polyureas or polyurethanes; Derivatives of such polymers
    • C08J2375/04—Polyurethanes
    • 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
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2296—Oxides; Hydroxides of metals of zinc
    • 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
    • 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
    • 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
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica
    • 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
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/10—Encapsulated ingredients

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

本发明属于膜材料领域，尤其涉及一种光屏蔽红外发射膜及其制备方法和应用。以重量份数计，本发明提供的光屏蔽红外发射膜的成分包括：树脂100份，白色颜料5～20份，聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉0.1～3份；所述白色颜料为白色珠光粉和/或非珠光粉类白色颜料，所述非珠光粉类白色颜料为TiO2、ZnO、BaSO4、CaCO3和SiO2中的一种或多种；所述白色颜料的平均粒径为200nm～50μm。发明提供的光屏蔽红外发射膜添加有特定白色颜料和聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉(CsxWO3@PDA)，通过两者协同作用，能够使膜材料具备优异的太阳光全波段屏蔽能力和远红外发射能力，实现优异的被动降温效果。

Description

一种光屏蔽红外发射膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于膜材料领域，尤其涉及一种光屏蔽红外发射膜及其制备方法和应用。
背景技术
薄膜和涂层与人类日常生产生活密不可分，在食品、建筑、化工、医药、航空等领域具有广泛应用。针对户外应用环境，纯聚合物薄膜具有很高的太阳光透过率，无法实现对光敏感物质的屏蔽和保护，同时聚合物薄膜本身长期受到紫外光照射后会发生降解破坏导致材料性能恶化，因此严重限制了聚合物薄膜材料的应用范围，尤其是户外环境的应用。
人类碳排放的增加导致温室效应严重，对于绿色节能热管理材料的需求激增。相应的，户外应用的热管理型薄膜材料的需求日益增长，尤其是对于建筑、大型设备以及充气结构等。高反射颜料是薄膜实现热管理的首选，可以将大部分的太阳光反射掉，比如常用的TiO2、白色珠光粉、BaSO4、ZnO、CaCO3、SiO2等。在厚度较小的情况下，以上这些白色颜料制备的薄膜在近红外光区依然存在较大的透过率，因此很难实现全波段太阳光的遮盖。对于太阳光而言，近红外光能量占比43％，这部分能量可使得薄膜覆盖下的大型器件、建筑以及充气结构明显升温，对于器件及充气结构安全性提出更大挑战，而建筑的升温会加剧电力的使用与温室效应。
CsxWO3因其优异的近红外屏蔽功能被广泛应用于智能调温窗中，将其与白色颜料复配，可以提高薄膜的太阳光屏蔽性。然而，CsxWO3存在紫外光透过率高的问题，当直接与BaSO4和CaCO3等紫外线屏蔽效果不佳的白色颜料复配时，依然会使得薄膜存在紫外不耐候或难以屏蔽的问题，导致其内部的材料容易遭受紫外老化；而且，CsxWO3表面的相对惰性使得其在树脂中的分散效果不佳，容易导致薄膜形成缺陷，影响薄膜性能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种光屏蔽红外发射膜及其制备方法和应用，本发明提供的膜材料可对太阳光进行全波段屏蔽，且具有优异的远红外发射能力，能够实现优异的被动降温效果。
本发明提供了一种光屏蔽红外发射膜，以重量份数计，所述光屏蔽红外发射膜的成分包括：
树脂 100份；
白色颜料 5～20份；
聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉 0.1～3份；
所述白色颜料为白色珠光粉和/或非珠光粉类白色颜料，所述非珠光粉类白色颜料为TiO2、ZnO、BaSO4、CaCO3和SiO2中的一种或多种；所述白色颜料的平均粒径为200nm～50μm。
优选的，所述树脂为聚偏氟乙烯、聚氨酯、氟化聚氨酯和聚丙烯酸树脂中的一种或多种。
优选的，所述白色珠光粉为核壳结构；所述白色珠光粉的平均粒径为10～50μm；所述白色珠光粉的壳层成分的平均粒径为200～800nm。
优选的，所述非珠光粉类白色颜料的平均粒径为200～800nm。
优选的，所述聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉中，铯钨青铜内核的平均粒径为20～50nm，聚多巴胺包覆层的厚度为2～10nm。
优选的，所述光屏蔽红外发射膜的厚度为10～100μm。
本发明提供了一种上述技术方案所述的光屏蔽红外发射膜的制备方法，包括以下步骤：
将包括树脂、白色颜料和聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉的制膜原料进行制膜，得到光屏蔽红外发射膜。
优选的，所述制膜的方式为熔融法制膜或溶液法制膜；
所述熔融法制膜的具体过程包括：
首先将树脂、白色颜料和聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉混炼造粒，得到制膜母粒；然后将所述制膜母粒流延或者吹塑成膜，得到光屏蔽红外发射膜；
所述溶液法制膜的具体过程包括：
首先将树脂、白色颜料、聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉和溶剂混合，得到制膜液；然后将所述制膜液进行涂布和干燥，得到光屏蔽红外发射膜。
优选的，所述聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉按照以下步骤进行制备：
在碱性条件下，铯钨青铜粉和多巴胺在液相介质中混合反应，得到聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的光屏蔽红外发射膜或上述技术方案所述的制备方法制成的光屏蔽红外发射膜作为被动降温材料的应用。
与现有技术相比，本发明提供了一种光屏蔽红外发射膜及其制备方法和应用。以重量份数计，本发明提供的光屏蔽红外发射膜的成分包括：树脂100份，白色颜料5～20份，聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉0.1～3份；所述白色颜料为白色珠光粉和/或非珠光粉类白色颜料，所述非珠光粉类白色颜料为TiO2、ZnO、BaSO4、CaCO3和SiO2中的一种或多种；所述白色颜料的平均粒径为200nm～50μm。发明提供的光屏蔽红外发射膜添加有特定白色颜料和聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉(CsxWO3@PDA)，其中，特定白色颜料在屏蔽紫外线的同时，可实现对可见光波段的有效反射；而聚多巴胺(PDA)包覆修饰后的铯钨青铜粉(CsxWO3)不但在树脂基体中具有良好的分散性能，还可以有效吸紫外光、可见光和近红外光，并且能够提供红外发射能力，将热量传递到大气窗口中；通过两者协同作用，能够使膜材料具备优异的太阳光全波段屏蔽能力和远红外发射能力，实现优异的被动降温效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的实施例1制备的CsxWO3@PDA和未经包覆的CsxWO3的FT-IR谱图。
图2是本发明提供的对比例1、对比例4、实施例7和实施例15薄膜的紫外-可见光-近红外光谱图；
图3是本发明提供的实施例7和实施例15的红外发射率谱图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种光屏蔽红外发射膜，以重量份数计，所述光屏蔽红外发射膜的成分包括：
树脂 100份；
白色颜料 5～20份；
聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉 0.1～3份。
在本发明提供的光屏蔽红外发射膜中，所述树脂优选为聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氨酯(TPU)、氟化聚氨酯和聚丙烯酸树脂(PAA)中的一种或多种；所述树脂的数均分子量优选为20w～60w，具体可为20w、25w、30w、35w、40w、45w、50w、55w或60w。
在本发明提供的光屏蔽红外发射膜中，所述白色颜料为白色珠光粉和/或非珠光粉类白色颜料，所述非珠光粉类白色颜料为TiO2、ZnO、BaSO4、CaCO3和SiO2中的一种或多种。在本发明提供的一个实施例中，所述白色颜料为CaCO3和SiO2，所述CaCO3和SiO2的质量比优选为1:(0.5～2)，具体可为1:1；在本发明提供的另一个实施例中，所述白色颜料为ZnO和BaSO4，所述ZnO和BaSO4的质量比优选为1:(1～5)，具体可为1:3；在本发明提供的其他实施例中，所述白色颜料为TiO2、ZnO、CaCO3和SiO2，所述TiO2、ZnO、CaCO3和SiO2的质量比优选为1:(0.5～2):(0.5～2):(0.5～2)，具体可为1:1:1:1。
在本发明提供的光屏蔽红外发射膜中，所述白色颜料的平均粒径为200nm～50μm；其中，所述白色颜料中的白色珠光粉(核壳结构)的平均粒径优选为10～50μm，具体可为10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm或50μm，最优选为30μm；所述白色珠光粉的壳层成分优选为TiO2；所述壳层成分的平均粒径为优选为200～800nm，具体可为200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm、550nm、600nm、650nm、700nm、750nm或800nm，最优选为400nm；所述白色颜料中的非珠光粉类白色颜料的平均粒径优选为200～800nm，具体可为200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm、550nm、600nm、650nm、700nm、750nm或800nm，最优选为400nm。
在本发明提供的光屏蔽红外发射膜中，以树脂在膜材中的含量为100重量份计，所述白色颜料在膜材中的含量具体可为5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份、19重量份或20重量份。
在本发明提供的光屏蔽红外发射膜中，利用多巴胺在碱性条件下的自聚反应对铯钨青铜粉(CsxWO3)进行包覆修饰，能有效提高铯钨青铜粉在树脂基体中的分散性能，而且聚多巴胺(PDA)与天然真黑色素具有几乎完全一致的红外特征和相同的光学特性，对紫外-可见光具有高效吸收性，将其用于CsxWO3的表面修饰，两者协同，可以实现对紫外-可见光-近红外全波段的吸收屏蔽性能。在本发明中，所述聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉中，铯钨青铜内核的平均粒径优选为20～50nm，具体可为20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm或50nm；聚多巴胺包覆层的厚度优选为2～10nm，具体可为2nm、3nm、4nm、5nm、6nm、7nm、8nm、9nm或10nm。
在本发明提供的光屏蔽红外发射膜中，以树脂在膜材中的含量为100重量份计，所述聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉在膜材中的含量具体可为0.1重量份、0.2重量份、0.3重量份、0.4重量份、0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份、0.9重量份、1重量份、1.1重量份、1.2重量份、1.3重量份、1.4重量份、1.5重量份、1.6重量份、1.7重量份、1.8重量份、1.9重量份、2重量份、2.1重量份、2.2重量份、2.3重量份、2.4重量份、2.5重量份、2.6重量份、2.7重量份、2.8重量份、2.9重量份或3重量份。
在本发明提供的光屏蔽红外发射膜中，所述光屏蔽红外发射膜的厚度优选为10～100μm，具体可为10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、85μm、90μm、95μm或100μm。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的光屏蔽红外发射膜的制备方法，包括以下步骤：
将包括树脂、白色颜料和聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉的制膜原料进行制膜，得到光屏蔽红外发射膜。
在本发明提供的制备方法中，所述聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉优选按照以下步骤进行制备：
在碱性条件下，铯钨青铜粉和多巴胺在液相介质中混合反应，得到聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉。
在本发明提供的上述聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉的制备步骤中，所述碱性条件的pH值优选为8～9，更优选为8.5；所述混合反应的温度优选为25～60℃，具体可为25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃或60℃；所述混合反应的时间优选为4～24h，具体可为4h、6h、8h、10h、12h、14h、16h、18h、20h、22h或24h。
在本发明提供的上述聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉的制备步骤中，所述混合反应的具体过程优选为：分别配制铯钨青铜粉浆料和多巴胺溶液，然后将所述铯钨青铜粉浆料、多巴胺溶液和pH调节剂混合反应；其中，所述铯钨青铜粉浆料的浓度优选为1～20g/L，具体可为1g/L、2g/L、3g/L、4g/L、5g/L、6g/L、7g/L、8g/L、9g/L、10g/L、11g/L、12g/L、13g/L、14g/L、15g/L、16g/L、17g/L、18g/L、19g/L或20g/L；所述多巴胺溶液的浓度优选为1～5g/L，具体可为1g/L、1.5g/L、2g/L、2.5g/L、3g/L、3.5g/L、4g/L、4.5g/L或5g/L。
在本发明提供的上述聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉的制备步骤中，所述混合反应结束后，优选对得到的产物进行洗涤、离心分离和干燥，得到聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉。
在本发明提供的制备方法中，所述制膜的方式优选为熔融法制膜或溶液法制膜。
在本发明提供的制备方法中，所述熔融法制膜的具体过程包括：首先将树脂、白色颜料和聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉混炼造粒，得到制膜母粒；然后将所述制膜母粒流延或者吹塑成膜，得到光屏蔽红外发射膜。其中，所述混炼的温度为170～220℃，具体可为170℃、175℃、180℃、185℃、190℃、195℃、200℃、205℃、210℃、215℃或220℃；所述流延的温度优选为180～250℃，具体可为180℃、185℃、190℃、195℃、200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃、230℃、235℃、240℃、245℃或250℃；所述吹塑的温度优选为175～230℃，具体可为175℃、180℃、185℃、190℃、195℃、200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃或230℃。
在本发明提供的制备方法中，所述溶液法制膜的具体过程包括：首先将树脂、白色颜料、聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉和溶剂混合，得到制膜液；然后将所述制膜液进行涂布和干燥，得到光屏蔽红外发射膜。其中，所述涂布的方式优选为刮涂；所述干燥的温度优选为50～100℃，具体可为50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃或100℃。
本发明提供和制备的光屏蔽红外发射膜添加有特定白色颜料和聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉(CsxWO3@PDA)；其中，特定白色颜料在屏蔽紫外线的同时，可实现对可见光波段的有效反射；而聚多巴胺(PDA)包覆修饰后的铯钨青铜粉(CsxWO3)不但在树脂基体中具有良好的分散性能，还可以有效吸紫外光、可见光和近红外光，并且能够提供红外发射能力，将热量传递到大气窗口中；通过两者协同作用，能够使膜材料具备优异的太阳光全波段屏蔽能力和远红外发射能力，实现优异的被动降温效果。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的光屏蔽红外发射膜或上述技术方案所述的制备方法制成的光屏蔽红外发射膜作为被动降温材料的应用；更具体来说，将所述光屏蔽红外发射膜作为保护膜应用于建筑、大型设备或充气结构，能有效实现被动降温。
为更清楚起见，下面通过以下实施例和对比例进行详细说明；在本发明的下述实施例和对比例中，薄膜的厚度利用膜厚仪进行测试，测取5～8个数值，精确至1μm，并计算平均值；薄膜的太阳光屏蔽性能通过带有积分球的紫外-可见光-近红外分光光度计进行测试获得；薄膜的远红外发射率通过带有积分球的傅里叶转换红外光谱分析仪(FT-IR)进行测试。
实施例1
一种光屏蔽红外发射膜，其成分包括：100重量份的PVDF(数均分子量为30w，下同)、5重量份的TiO2和0.1份的聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉(CsxWO3@PDA)，其中，TiO2的平均粒径为400nm，CsxWO3平均粒径为20nm，PDA层厚度为2nm。
在本实施例中，CsxWO3@PDA的具体制备过程如下：首先称取1g平均粒径为20nm的CsxWO3分散于500mL的去离子水中，超声分散1h，获得CsxWO3的分散液；分散CsxWO3的同时，配制2.0g/L的盐酸多巴胺溶液；将上述CsxWO3分散液与500mL的盐酸多巴胺溶液混合，并加入0.968g的三羟甲基氨基甲烷，调节pH值至8.5；25℃搅拌反应4h后，以8000rpm的转速离心10min，反复用去离子水清洗离心后，将其置于60℃烘箱中烘干，得到CsxWO3@PDA。
在本实施例中，对所制备的CsxWO3@PDA和未进行包覆处理的CsxWO3粉末进行傅里叶红外光谱(FT-IR)分析比较，结果如图1所示。
在本实施例中，光屏蔽红外发射膜采用溶液法制的，具体制备过程如下：将CsxWO3@PDA超声分散于DMF中，备用；将TiO2超声分散于DMF中，随后缓慢加入PVDF粉末搅拌至完全溶解；将CsxWO3@PDA的DMF分散液加入到上述混合溶液中，继续搅拌分散4h，得到制膜液；将所述制膜液倒入模具中，于60℃烘干，得到100μm的薄膜。
实施例2
参照实施例1提供的光屏蔽红外发射膜，其区别在于，成分包括：100重量份的PVDF、10重量份的白色珠光粉和0.1重量份的CsxWO3@PDA，其中，珠光粉的平均粒径为30μm，珠光粉的壳层成分为二氧化钛，壳层成分的平均粒径为400nm。
实施例3
参照实施例1提供的光屏蔽红外发射膜，其区别在于，成分包括：100重量份的PVDF、20重量份的BaSO4和0.1重量份的CsxWO3@PDA，其中，BaSO4的平均粒径为400nm。
实施例4～7
参照实施例3提供的光屏蔽红外发射膜，其区别在于，实施例4～7中采用的白色颜料依次为CaCO3、SiO2、ZnO、TiO2，所用白色颜料的平均粒径均为400nm。
实施例8
参照实施例3提供的光屏蔽红外发射膜，其区别在于，本实施例中采用的白色颜料为10重量份CaCO3和10重量份SiO2，所用白色颜料的平均粒径均为400nm。
实施例9
参照实施例3提供的光屏蔽红外发射膜，其区别在于，本实施例中采用的白色颜料为5重量份ZnO和15重量份BaSO4，所用白色颜料的平均粒径均为400nm。
实施例10
参照实施例3提供的光屏蔽红外发射膜，其区别在于，本实施例中采用的白色颜料为5重量份TiO2、5重量份CaCO3、5重量份SiO2和5重量份ZnO，所用白色颜料的平均粒径均为400nm。
实施例11～13
参照实施例7提供的光屏蔽红外发射膜，其区别在于，实施例11～13中采用的CsxWO3@PDA的CsxWO3平均粒径依次为30nm、40nm、50nm，PDA层厚度依次为3nm、5nm、10nm。
实施例14～17
参照实施例11提供的光屏蔽红外发射膜，其区别在于，实施例14～17中CsxWO3@PDA的添加量依次为0.5重量份、1.0重量份、2.0重量份、3.0重量份。
实施例18～21
参照实施例15提供的光屏蔽红外发射膜，其区别在于，实施例18～21中的薄膜的厚度依次为10μm、20μm、50μm、80μm。
实施例22
参照实施例15提供的光屏蔽红外发射膜，其区别在于，采用的树脂为TPU(数均分子量为60w)，制膜方式选择熔融法制膜。
在本实施例中，具体制膜过程为：称取一定比例的TPU、白色颜料与CsxWO3@PDA，通过失重称进行计量，利用双螺杆挤出机在190℃下进行混炼、造粒，然后205℃下进行流延，得到厚度100μm的光屏蔽红外发射膜。
实施例23～24
参照实施例22提供的光屏蔽红外发射膜，其区别在于，实施例23～24中所采用的树脂依次为氟化聚氨酯、PAA，数均分子量均为20w；实施例24选择溶液法制膜，具体制备过程参照实施例1。
对比例1
参照实施例15提供的光屏蔽红外发射膜，其区别在于，成分包括：100重量份的PVDF。
对比例2
参照实施例15提供的光屏蔽红外发射膜，其区别在于，成分包括：100重量份的PVDF和20重量份的TiO2。
对比例3
参照实施例15提供的光屏蔽红外发射膜，其区别在于，成分包括：100重量份的PVDF和20重量份的BaSO4。
对比例4
参照实施例15提供的光屏蔽红外发射膜，其区别在于，成分包括：100重量份的PVDF和0.5重量份的CsxWO3。
对比例5
参照实施例15提供的光屏蔽红外发射膜，其区别在于，成分包括：100重量份的PVDF和0.5重量份的CsxWO3@PDA。
性能测试
对实施例1～24和对比例1～5制备的薄膜材料进行太阳光屏蔽性能和远红外发性能分析；其中，部分薄膜材料的分析图谱如图2～3所示；薄膜在特定波长下透过率以及2～18μm区间内的红外发射率如表1所示：
表1
通过比较实施例22～23可以看出，含氟聚合物的红外发射率更优；通过比较实施例1～7和对比例1～5可以看出，TiO2、SiO2、ZnO以及多巴胺均可以赋予材料优异的紫外线屏蔽功能，CsxWO3在800nm以上的波长范围内有很好的屏蔽功能；通过比较实施例1和14～21可以发现，随CsxWO3@PDA含量及膜厚的增加，材料的可见光-近红外光的遮蔽效果更好，红外发射率也更高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种光屏蔽红外发射膜，其特征在于，以重量份数计，所述光屏蔽红外发射膜的成分包括：
树脂100份；
白色颜料5～20份；
聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉0.1～3份；
所述白色颜料为白色珠光粉和/或非珠光粉类白色颜料，所述非珠光粉类白色颜料为TiO2、ZnO、BaSO4、CaCO3和SiO2中的一种或多种；所述白色颜料的平均粒径为200nm～50μm。
2.根据权利要求1所述的光屏蔽红外发射膜，其特征在于，所述树脂为聚偏氟乙烯、聚氨酯、氟化聚氨酯和聚丙烯酸树脂中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的光屏蔽红外发射膜，其特征在于，所述白色珠光粉为核壳结构；所述白色珠光粉的平均粒径为10～50μm；所述白色珠光粉的壳层成分的平均粒径为200～800nm。
4.根据权利要求1所述的光屏蔽红外发射膜，其特征在于，所述非珠光粉类白色颜料的平均粒径为200～800nm。
5.根据权利要求1所述的光屏蔽红外发射膜，其特征在于，所述聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉中，铯钨青铜内核的平均粒径为20～50nm，聚多巴胺包覆层的厚度为2～10nm。
6.根据权利要求1所述的光屏蔽红外发射膜，其特征在于，所述光屏蔽红外发射膜的厚度为10～100μm。
7.一种权利要求1～6任一项所述的光屏蔽红外发射膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将包括树脂、白色颜料和聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉的制膜原料进行制膜，得到光屏蔽红外发射膜。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述制膜的方式为熔融法制膜或溶液法制膜；
所述熔融法制膜的具体过程包括：
首先将树脂、白色颜料和聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉混炼造粒，得到制膜母粒；然后将所述制膜母粒流延或者吹塑成膜，得到光屏蔽红外发射膜；
所述溶液法制膜的具体过程包括：
首先将树脂、白色颜料、聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉和溶剂混合，得到制膜液；然后将所述制膜液进行涂布和干燥，得到光屏蔽红外发射膜。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉按照以下步骤进行制备：
在碱性条件下，铯钨青铜粉和多巴胺在液相介质中混合反应，得到聚多巴胺包覆的铯钨青铜粉。
10.权利要求1～6任一项所述的光屏蔽红外发射膜或权利要求7～9任一项所述的制备方法制成的光屏蔽红外发射膜作为被动降温材料的应用。
CN202311086531.2A 2023-08-28 2023-08-28 一种光屏蔽红外发射膜及其制备方法和应用 Pending CN117050444A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311086531.2A CN117050444A (zh) 2023-08-28 2023-08-28 一种光屏蔽红外发射膜及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311086531.2A CN117050444A (zh) 2023-08-28 2023-08-28 一种光屏蔽红外发射膜及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117050444A true CN117050444A (zh) 2023-11-14

Family

ID=88655174

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311086531.2A Pending CN117050444A (zh) 2023-08-28 2023-08-28 一种光屏蔽红外发射膜及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117050444A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN117050444A (zh) 一种光屏蔽红外发射膜及其制备方法和应用
JP2004059875A (ja) 熱線遮蔽成分含有マスターバッチとこのマスターバッチが適用された熱線遮蔽透明樹脂成形体並びに熱線遮蔽透明積層体
JP2013224046A (ja) 太陽光制御フィルム
CN104059548A (zh) 红外阻隔pvb胶片及其制备方法
CN108864673A (zh) 一种高透明紫外阻隔聚合物组合物及其制备方法和应用
CN113354911A (zh) 一种辐射制冷材料、制备方法及辐射制冷板材
Su et al. Highly transparent plasticized PVC composite film with ideal ultraviolet/high-energy short-wavelength blue light shielding
CN113583298B (zh) 一种基于纳米氧化锌的低光催化活性紫外屏蔽剂及其制备方法与应用
CN109351213B (zh) 一种含改性聚多巴胺纳米粒子的聚偏氟乙烯复合膜及其制备方法
Liu et al. UV-shielding and strong poly (vinyl alcohol) composite films reinforced with zinc oxide@ polydopamine core-shell nanoparticles
CN108530733A (zh) 一种抗老化型聚乙烯色母粒及其制备方法
TWI705099B (zh) 金屬微粒子之集合體、金屬微粒子分散液、熱射線遮蔽薄膜、熱射線遮蔽玻璃、熱射線遮蔽微粒子分散體及熱射線遮蔽夾層透明基材
JP6683249B2 (ja) 光学反射フィルム
WO2007088839A1 (ja) 近赤外線吸収フィルム
JP5782916B2 (ja) 変性中空シリカ微粒子を含有する反射防止フィルム用組成物と、これを用いた反射防止フィルム
CN107003457B (zh) 光学膜的制造方法
US11359093B2 (en) Polyimide film and flexible display device cover substrate using the same
CN112005135B (zh) 波长选择吸收材料、红外传感器、波长选择光源及辐射冷却系统
CN107141727A (zh) 一种反射膜用的阻燃色母粒
JPS58117228A (ja) 赤外線の透過を抑制した透明なフイルム又は薄板の製造方法
KR20110005445A (ko) 차열용액 조성물 및 그 제조방법, 이 조성물을 이용한 차열필름 및 그 제조방법, 비닐하우스용 단열비닐
JP2001354853A (ja) 高屈折率材料組成物
CN104479117A (zh) 一种原位聚合法制备智能温控聚酯切片的方法
WO2014148366A1 (ja) 光線反射フィルムおよびその製造方法
KR102499541B1 (ko) 유기용매형 전도성 고분자와 은 나노와이어 복합체를 포함한 적외선 저 방사율 도료 조성물 및 이의 제조방법

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