一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层及其制备方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201810952183.5

申请日:

20180821

公开号:

CN109161241A

公开日:

20190108

当前法律状态:

有效性:

审查中

法律详情:

IPC分类号:

C09D5/16

主分类号:

C09D5/16

申请人:

哈尔滨工业大学(威海)

发明人:

王富强,程子明

地址:

264209 山东省威海市文化西路2号

优先权:

CN201810952183A

专利代理机构:

哈尔滨市伟晨专利代理事务所(普通合伙)

代理人:

刘坤

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内容摘要

本发明属于辐射致冷技术领域,尤其涉及一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层及其制备方法,所述辐射致冷涂层包括底层粘结剂以及覆盖在底层粘结剂上的辐射体和疏水性纳米粒子,所述辐射体的红外发射峰位于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。本发明利用纳米疏水粒子的高疏水性,使辐射致冷涂层具有自清洁效果,避免了因灰尘堆积降低致冷效果的现象。本发明辐射致冷涂层在8~13μm波段具有高发射率,在可见光波段透过率大,采光性能良好,还能减少对其余波段能量的吸收,保证致冷效果。本发明进一步采用两种不同粒径大小的辐射体,拓宽了辐射范围,将地面热量最大程度辐射至外太空,提高了致冷效果。

权利要求书

1.一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层,其特征在于所述辐射致冷涂层包括底层粘结剂以及覆盖在底层粘结剂上的辐射体和疏水性纳米粒子,所述辐射体的红外发射峰位于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。 2.根据权利要求1所述一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层,其特征在于所述辐射体由粒径为0.4~0.9μm的无机纳米粒子Ⅰ组成、或者由粒径为1~4μm的无机纳米粒子Ⅱ组成、或者由粒径为0.4~0.9μm的无机纳米粒子Ⅰ和粒径为1~4μm的无机纳米粒子Ⅱ按一定体积比组成。 3.根据权利要求2所述一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层,其特征在于所述无机纳米粒子Ⅰ和无机纳米粒子Ⅱ的体积比为1:(3~5)。 4.根据权利要求3所述一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层,其特征在于所述无机纳米粒子Ⅰ和无机纳米粒子Ⅱ均为SiO纳米粒子、TiO纳米粒子、CuO纳米粒子或FeO纳米粒子中的一种或几种的组合。 5.根据权利要求4所述一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层,其特征在于所述底层粘结剂由硅烷偶联剂、无水乙醇和水混合均匀制成。 6.根据权利要求5所述一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层,其特征在于所述疏水性纳米粒子为粒径为0.005~0.5μm的无机纳米硅、纳米二氧化钛或纳米氧化锌中的一种或几种的组合。 7.根据权利要求1-6任一所述的一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层的制备方法,其特征在于所述制备方法步骤如下:(一)制备涂料:将辐射体和疏水性纳米粒子加入由无水乙醇和水制成的混合溶液中,充分搅拌混匀、超声振荡,得到辐射体和疏水性纳米粒子分散均匀的涂料;(二)固定底层粘结剂:将底层粘结剂固定在基材表面;(三)喷涂涂层:待步骤(二)固定在基材表面的底层粘结剂成为粘稠胶状时,将步骤(一)配制好的涂料均匀喷涂在底层粘结剂上,干燥后获得具有自清洁功能的辐射致冷涂层。 8.根据权利要求7所述一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层的制备方法,其特征在于步骤(一)所述混合溶液中无水乙醇与水的体积比为(2~3):(7~8);所述辐射体的加入量为混合溶液体积的2~5%,所述疏水性纳米粒子的加入量为混合溶液体积的1~1.5%。 9.根据权利要求8所述一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层的制备方法,其特征在于步骤(三)获得的具有自清洁功能的辐射致冷涂层的厚度为10~20μm。 10.一种如权利要求1-6任一所述的具有自清洁功能的辐射致冷涂层在建筑降温、光伏电池、冷链运输或电子设备降温中的应用。

说明书

技术领域

本发明属于辐射致冷技术领域,尤其涉及一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层及其制备方法。

背景技术

全球气候变暖和能源危机成为限制人类发展的重要问题,其中节能减排是解决以上问题的重要途径。辐射致冷作为无耗能的致冷方式逐渐被研究者所关注,辐射能量到外层空间是维持地球温度的重要机制,辐射致冷的效率取决于物体表面的光谱发射率,通过调节表面发射率来提高效率,可成为一种重要的被动冷却方式,并可广泛应用于建筑物的温度调节、电子散热和太阳能电池的冷却。依赖于“大气窗口”波段(8-13μm),辐射致冷从地球发射出能量占总辐射发射能量的87%,且此波段恰好处于地面物体常温辐射的远红外区,物体表面可通过“大气窗口”与接近0K的太空冷源直接交换热量。辐射致冷表面在该波段内发射强烈,可见光波段高透过,其他波段强烈反射,这样以来输出和进入热辐射的不平衡实现了比周围环境更低的稳态温度。

但传统辐射致冷涂层缺少自我清洁功能,使得灰尘及污浊物质容易附着在辐射致冷涂层表面,降低了辐射致冷涂层的致冷效果。

发明内容

为解决上述现有技术的不足,本发明提供了一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层及其制备方法。

本发明的技术方案:

一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层,所述辐射致冷涂层包括底层粘结剂以及覆盖在底层粘结剂上的辐射体和疏水性纳米粒子,所述辐射体的红外发射峰位于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。

进一步的,所述辐射体由粒径为0.4~0.9μm的无机纳米粒子Ⅰ组成、或者由粒径为1~4μm的无机纳米粒子Ⅱ组成、或者由粒径为0.4~0.9μm的无机纳米粒子Ⅰ和粒径为1~4μm的无机纳米粒子Ⅱ按一定体积比组成。

进一步的,所述无机纳米粒子Ⅰ和无机纳米粒子Ⅱ的体积比为1:(3~5)。

进一步的,所述无机纳米粒子Ⅰ和无机纳米粒子Ⅱ均为SiO2纳米粒子、TiO2纳米粒子、CuO纳米粒子或Fe2O3纳米粒子中的一种或几种的组合。

进一步的,所述底层粘结剂由硅烷偶联剂、无水乙醇和水混合均匀制成。

进一步的,所述硅烷偶联剂、无水乙醇和水的体积比为20:72:8。

进一步的,所述硅烷偶联剂为γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种。

进一步的,所述疏水性纳米粒子为粒径为0.005~0.5μm的无机纳米硅、纳米二氧化钛或纳米氧化锌中的一种或几种的组合。

一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层的制备方法,所述制备方法步骤如下:

(一)制备涂料:将辐射体和疏水性纳米粒子加入由无水乙醇和水制成的混合溶液中,充分搅拌混匀、超声振荡,得到辐射体和疏水性纳米粒子分散均匀的涂料;

(二)固定底层粘结剂:将底层粘结剂固定在基材表面;

(三)喷涂涂层:待步骤(二)固定在基材表面的底层粘结剂成为粘稠胶状时,将步骤(一)配制好的涂料均匀喷涂在底层粘结剂上,干燥后获得具有自清洁功能的辐射致冷涂层。

进一步的,步骤(一)所述混合溶液中无水乙醇与水的体积比为(2~3):(7~8);所述辐射体的加入量为混合溶液体积的2~5%,所述疏水性纳米粒子的加入量为混合溶液体积的1~1.5%。

进一步的,步骤(二)所述固定为喷涂、刮涂或刷涂中的一种。

进一步的,步骤(三)所述喷涂的次数为3~5次。

进一步的,步骤(三)获得的具有自清洁功能的辐射致冷涂层的厚度为10~20μm。

本发明提供的一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层在建筑降温、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:

1、本发明提供的具有自清洁功能的辐射致冷涂层利用纳米疏水粒子的高疏水性使水无法完全附着在辐射致冷涂层的表面,而是因自身的表面张力形成水滴,水滴由涂层表面滑落的过程中带走尘埃,使辐射致冷涂层具有自清洁效果,避免了因灰尘堆积降低致冷效果的现象。

2、本发明提供的具有自清洁功能的辐射致冷涂层在8~13μm的大气窗口波段具有高发射率,可将地面的能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致冷的效果;同时本发明提供的涂层在380~760nm的可见光波段的整体透过率大,吸收率小,不仅在可见光波段具有良好的采光性能,还能够减少物体对其余波段能量的吸收,保证涂层的致冷效果。

3、为了进一步提高致冷效果,本发明采用两种不同粒径大小的辐射体,利用不同粒径辐射体的红外发射峰相叠加,拓宽了红外复合波段的辐射范围,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,从而提高致冷效果。

4、本发明具有成本低廉、工艺简单、易于操作的优点,制备辐射致冷涂层时在基材与涂料之间使用了硅烷偶联剂作为底层粘结剂,保证了辐射体和疏水性纳米粒子的牢固度,延长了涂层的使用寿命;采用喷涂的方式具有施工效率快、涂层平整度好、工件适应性强的优点,可对现已建成的房屋建筑、光伏电池、冷链运输设备和电子设备等进行施工改造。

5、本发明提供的具有自清洁功能的辐射致冷涂层及其制备方法节能降耗、绿色环保,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9制备的具有自清洁功能的辐射致冷涂层的表面SEM图;

图2为实施例7制备的具有自清洁功能的辐射致冷涂层的光谱性质图;

图3为实施例8制备的具有自清洁功能的辐射致冷涂层的光谱性质图;

图4为实施例9制备的具有自清洁功能的辐射致冷涂层的光谱性质图;

图5为实施例13制备的具有自清洁功能的辐射致冷涂层的光谱性质图;

图6为实施例9制备的具有自清洁功能的辐射致冷涂层与水滴的接触角照片;

图7为实施例9制备的具有自清洁功能的辐射致冷涂层与水滴的照片;

图8为对比例1制备的不添加疏水性纳米粒子的辐射致冷涂层与水滴的接触角照片;

图9为对比例1制备的不添加疏水性纳米粒子的辐射致冷涂层与水滴的照片;

图10为实施例9制备的具有自清洁功能的辐射致冷涂层的致冷效果图。

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。

实施例1

一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层,所述辐射致冷涂层包括底层粘结剂以及覆盖在底层粘结剂上的辐射体和疏水性纳米粒子,所述辐射体的红外发射峰位于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。

实施例2

一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层,所述辐射致冷涂层包括底层粘结剂以及覆盖在底层粘结剂上的辐射体和疏水性纳米粒子,所述辐射体由粒径为0.4~0.9μm的无机纳米粒子Ⅰ组成、或者由粒径为1~4μm的无机纳米粒子Ⅱ组成、或者由粒径为0.4~0.9μm的无机纳米粒子Ⅰ和粒径为1~4μm的无机纳米粒子Ⅱ按一定体积比组成。

实施例3

一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层,所述辐射致冷涂层包括底层粘结剂以及覆盖在底层粘结剂上的辐射体和疏水性纳米粒子,所述辐射体由粒径为0.4~0.9μm的无机纳米粒子Ⅰ和粒径为1~4μm的无机纳米粒子Ⅱ按体积比1:(3~5)组成。

实施例4

一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层,所述辐射致冷涂层包括底层粘结剂以及覆盖在底层粘结剂上的辐射体和疏水性纳米粒子,所述辐射体由粒径为0.4~0.9μm的无机纳米粒子Ⅰ组成、或者由粒径为1~4μm的无机纳米粒子Ⅱ组成、或者由粒径为0.4~0.9μm的无机纳米粒子Ⅰ和粒径为1~4μm的无机纳米粒子Ⅱ按体积比1:(3~5)组成;其中无机纳米粒子Ⅰ和无机纳米粒子Ⅱ均为SiO2纳米粒子、TiO2纳米粒子、CuO纳米粒子或Fe2O3纳米粒子中的一种或几种的组合,底层粘结剂由硅烷偶联剂、无水乙醇和水按体积比20:72:8混合均匀制成。疏水性纳米粒子为粒径为0.005~0.5μm的无机纳米硅、纳米二氧化钛或纳米氧化锌中的一种或几种的组合。

实施例5

本实施例提供的一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层的制备方法,步骤如下:

(一)制备涂料:将辐射体和疏水性纳米粒子加入由无水乙醇和水制成的混合溶液中,充分搅拌混匀、超声振荡,得到辐射体和疏水性纳米粒子分散均匀的涂料;

(二)固定底层粘结剂:将底层粘结剂固定在基材表面;

(三)喷涂涂层:待步骤(二)固定在基材表面的底层粘结剂成为粘稠胶状时,将步骤(一)配制好的涂料均匀喷涂在底层粘结剂上,干燥后获得具有自清洁功能的辐射致冷涂层。

实施例6

本实施例提供的一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层的制备方法,步骤如下:

(一)制备涂料:将辐射体和疏水性纳米粒子加入由无水乙醇与水组成的混合溶液中,其中无水乙醇与水的体积比为(2~3):(7~8);辐射体的加入量为混合溶液体积的2~5%,疏水性纳米粒子的加入量为混合溶液体积的1~1.5%;充分搅拌混匀、超声振荡,得到辐射体和疏水性纳米粒子分散均匀的涂料;

(二)固定底层粘结剂:将硅烷偶联剂、无水乙醇和水按体积比20:72:8混合均匀后通过喷涂、刮涂或刷涂的方式固定在基材表面;

(三)喷涂涂层:待步骤(二)固定在基材表面的底层粘结剂成为粘稠胶状时,将步骤(一)配制好的涂料均匀喷涂在底层粘结剂上,喷涂的次数为3~5次,自然干燥后获得厚度为10~20μm的具有自清洁功能的辐射致冷涂层。

实施例7

本实施例提供了一种由粒径为0.4~0.9μm的SiO2纳米粒子制备具有自清洁功能的辐射致冷涂层的制备方法,步骤如下:

(一)制备涂料:

按体积比为2:8将无水乙醇和水混合制成混合溶液,再按添加量为混合溶液体积的2%和1%将辐射体和粒径为0.005~0.5μm的无机纳米硅先后加入无水乙醇中,其中辐射体为粒径为0.4~0.9μm的SiO2纳米粒子;充分搅拌混匀、超声振荡,得到辐射体和无机纳米硅粒子分散均匀的涂料;

(二)固定底层粘结剂:将硅烷偶联剂γ―氨丙基三乙氧基硅烷、无水乙醇和水按体积比20:72:8混合均匀后通过喷涂固定在基材表面,形成的底层粘结剂厚度为2-4μm;

(三)喷涂涂层:待步骤(二)固定在基材表面的底层粘结剂成为粘稠胶状时,将步骤(一)配制好的涂料均匀喷涂在底层粘结剂上,喷涂的次数为3~5次,自然干燥后获得厚度为10~20μm的具有自清洁功能的辐射致冷涂层。

实施例8

本实施例提供了一种由粒径为1~4μm的SiO2纳米粒子制备具有自清洁功能的辐射致冷涂层的制备方法,步骤如下:

(一)制备涂料:

按体积比为2:8将无水乙醇和水混合制成混合溶液,再按添加量为混合溶液体积的2%和1%将辐射体和粒径为0.005~0.5μm的无机纳米硅先后加入无水乙醇中,其中辐射体为粒径为1~4μm的SiO2纳米粒子;充分搅拌混匀、超声振荡,得到辐射体和无机纳米硅粒子分散均匀的涂料;

(二)固定底层粘结剂:将硅烷偶联剂γ―氨丙基三乙氧基硅烷、无水乙醇和水按体积比20:72:8混合均匀后通过喷涂固定在基材表面,形成的底层粘结剂厚度为2-4μm;

(三)喷涂涂层:待步骤(二)固定在基材表面的底层粘结剂成为粘稠胶状时,将步骤(一)配制好的涂料均匀喷涂在底层粘结剂上,喷涂的次数为3~5次,自然干燥后获得厚度为10~20μm的具有自清洁功能的辐射致冷涂层。

实施例9

本实施例提供了一种由两种不同粒径的SiO2纳米粒子制备具有自清洁功能的辐射致冷涂层的制备方法,步骤如下:

(一)制备涂料:

按体积比为2:8将无水乙醇和水混合制成混合溶液,再按添加量为混合溶液体积的2%和1%将辐射体和粒径为0.005~0.5μm的无机纳米硅先后加入混合溶液中,其中辐射体由粒径为0.4~0.9μm的SiO2纳米粒子Ⅰ和粒径为1~4μm的SiO2纳米粒子Ⅱ按体积比1:3组成;充分搅拌混匀、超声振荡,得到辐射体和无机纳米硅粒子分散均匀的涂料;

(二)固定底层粘结剂:将硅烷偶联剂γ―氨丙基三乙氧基硅烷、无水乙醇和水按体积比20:72:8混合均匀后通过喷涂固定在基材表面,形成的底层粘结剂厚度为2-4μm;

(三)喷涂涂层:待步骤(二)固定在基材表面的底层粘结剂成为粘稠胶状时,将步骤(一)配制好的涂料均匀喷涂在底层粘结剂上,喷涂的次数为3~5次,自然干燥后获得厚度为10~20μm的具有自清洁功能的辐射致冷涂层。

由图1提供的本实施例制备的具有自清洁功能的辐射致冷涂层的表面SEM图可以看出,涂层的表面和内部均分布有不同粒径大小的SiO2纳米粒子和无机纳米硅疏水粒子,且分布较为致密、均匀。

实施例10

本实施例提供了一种由两种不同粒径的TiO2纳米粒子制备具有自清洁功能的辐射致冷涂层的制备方法,步骤如下:

(一)制备涂料:

按体积比为3:8将无水乙醇和水混合制成混合溶液,再按添加量为混合溶液体积的3%和1.2%将辐射体和粒径为0.005~0.5μm的纳米二氧化钛先后加入无水乙醇中,其中辐射体由粒径为0.4~0.9μm的TiO2纳米粒子Ⅰ和粒径为1~4μm的TiO2纳米粒子Ⅱ按体积比1:4组成;充分搅拌混匀、超声振荡,得到辐射体和纳米二氧化钛分散均匀的涂料;

(二)固定底层粘结剂:将硅烷偶联剂γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、无水乙醇和水按体积比20:72:8混合均匀后通过刮涂固定在基材表面,形成的底层粘结剂厚度为2-4μm;

(三)喷涂涂层:待步骤(二)固定在基材表面的底层粘结剂成为粘稠胶状时,将步骤(一)配制好的涂料均匀喷涂在底层粘结剂上,喷涂的次数为3~5次,自然干燥后获得厚度为10~20μm的具有自清洁功能的辐射致冷涂层。

实施例11

本实施例提供了一种由两种不同粒径的CuO纳米粒子制备具有自清洁功能的辐射致冷涂层的制备方法,步骤如下:

(一)制备涂料:

按体积比为3:7将无水乙醇和水混合制成混合溶液,再按添加量为混合溶液体积的4%和1.4%将辐射体和粒径为0.005~0.5μm的纳米氧化锌先后加入无水乙醇中,其中辐射体由粒径为0.4~0.9μm的CuO纳米粒子Ⅰ和粒径为1~4μm的CuO纳米粒子Ⅱ按体积比1:5组成;充分搅拌混匀、超声振荡,得到辐射体和纳米氧化锌分散均匀的涂料;

(二)固定底层粘结剂:将硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、无水乙醇和水按体积比20:72:8混合均匀后通过喷涂固定在基材表面,形成的底层粘结剂厚度为2-4μm;

(三)喷涂涂层:待步骤(二)固定在基材表面的底层粘结剂成为粘稠胶状时,将步骤(一)配制好的涂料均匀刷涂在底层粘结剂上,喷涂的次数为3~5次,自然干燥后获得厚度为10~20μm的具有自清洁功能的辐射致冷涂层。

实施例12

本实施例提供了一种由两种不同粒径的Fe2O3纳米粒子制备具有自清洁功能的辐射致冷涂层的制备方法,步骤如下:

(一)制备涂料:

按体积比为2:7将无水乙醇和水混合制成混合溶液,再按添加量为混合溶液体积的5%和1.5%将辐射体和粒径为0.005~0.5μm的无机纳米硅先后加入无水乙醇中,其中辐射体由粒径为0.4~0.9μm的Fe2O3纳米粒子Ⅰ和粒径为1~4μm的Fe2O3纳米粒子Ⅱ按体积比1:4组成;充分搅拌混匀、超声振荡,得到辐射体和无机纳米硅分散均匀的涂料;

(二)固定底层粘结剂:将硅烷偶联剂γ―氨丙基三乙氧基硅烷、无水乙醇和水按体积比20:72:8混合均匀后通过喷涂固定在基材表面,形成的底层粘结剂厚度为2-4μm;

(三)喷涂涂层:待步骤(二)固定在基材表面的底层粘结剂成为粘稠胶状时,将步骤(一)配制好的涂料均匀喷涂在底层粘结剂上,喷涂的次数为3~5次,自然干燥后获得厚度为10~20μm的具有自清洁功能的辐射致冷涂层。

实施例13

本实施例提供了一种由两种不同粒径的SiO2纳米粒子制备具有自清洁功能的辐射致冷涂层的制备方法,步骤如下:

(一)制备涂料:

按体积比为2:8将无水乙醇和水混合制成混合溶液,准备好混合溶液体积的2%和1%将辐射体和粒径为0.005~0.5μm的无机纳米硅,其中辐射体由粒径为0.4~0.9μm的纳米粒子Ⅰ和粒径为1~4μm的纳米粒子Ⅱ按体积比1:3组成;将混合溶液等体积分成两份,将辐射体和无机纳米硅分别加入两份混合溶液中,充分搅拌混匀、超声振荡,分别得到辐射体和无机纳米硅分散均匀的两份涂料;

(二)固定底层粘结剂:将硅烷偶联剂γ―氨丙基三乙氧基硅烷、无水乙醇和水按体积比20:72:8混合均匀后通过喷涂固定在基材表面,形成的底层粘结剂厚度为2-4μm;

(三)喷涂涂层:待步骤(二)固定在基材表面的底层粘结剂成为粘稠胶状时,将步骤(一)配制好的分散有辐射体的涂料均匀喷涂在底层粘结剂上,喷涂3~4次;再将分散有无机纳米硅的涂料均匀喷涂在辐射体层上,喷涂3~4次,自然干燥后获得厚度为10~20μm的具有自清洁功能的双波段辐射致冷涂层。

对比例1

本对比例提供一种不添加疏水性纳米粒子的辐射致冷涂层的制备方法,步骤如下:

(一)制备涂料:

按体积比为2:8将无水乙醇和水混合制成混合溶液,再按添加量为混合溶液体积2%将辐射体加入无水乙醇中,其中辐射体由粒径为0.4~0.9μm的SiO2纳米粒子Ⅰ和粒径为1~4μm的SiO2纳米粒子Ⅱ按体积比1:3组成;充分搅拌混匀、超声振荡,得到辐射体分散均匀的涂料;

(二)固定底层粘结剂:将硅烷偶联剂γ―氨丙基三乙氧基硅烷、无水乙醇和水按体积比20:72:8混合均匀后通过喷涂固定在基材表面,形成的底层粘结剂厚度为2-4μm;

(三)喷涂涂层:待步骤(二)固定在基材表面的底层粘结剂成为粘稠胶状时,将步骤(一)配制好的涂料均匀喷涂在底层粘结剂上,喷涂的次数为3~5次,自然干燥后获得不添加疏水性纳米粒子的辐射致冷涂层。

对比例2

本对比例提供一种无底层粘结剂的辐射致冷涂层的制备方法,步骤如下:

(一)制备涂料:

按体积比为2:8将无水乙醇和水混合制成混合溶液,再按添加量为混合溶液体积的2%和1%将辐射体和粒径为0.005~0.5μm的无机纳米硅先后加入无水乙醇中,其中辐射体由粒径为0.4~0.9μm的SiO2纳米粒子Ⅰ和粒径为1~4μm的SiO2纳米粒子Ⅱ按体积比1:3组成;充分搅拌混匀、超声振荡,得到辐射体和无机纳米硅粒子分散均匀的涂料;

(二)喷涂涂层:将步骤(一)配制好的涂料均匀喷涂在基材表面,喷涂的次数为3~5次,自然干燥后获得厚度为10~20μm的无底层粘结剂的自清洁辐射致冷涂层。

效果验证试验:

1、发射光谱性质图:

由图2-5所示实施例7、8、9、13制备的自清洁辐射致冷涂层的光谱性质图可以看出,实施例9和13使用两种不同粒径的SiO2纳米粒子制备的辐射致冷涂层在8~13μm的红外辐射波段范围内覆盖的波段区间更宽,其平均发射率可以达到92%,而实施例7和8仅添加一种粒径的SiO2纳米粒子制备的辐射致冷涂层在8~13μm的红外辐射波段范围内的覆盖的波段区间相对窄一些,其中实施例7制备的涂层的在所覆盖波段内的发射率为75%,实施例8制备的涂层的在所覆盖波段内的发射率为82%。由此可知,采用两种不同粒径大小的辐射体,可以使不同粒径辐射体的红外发射峰相叠加,拓宽了红外复合波段的辐射范围,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,从而提高致冷效果。

2、疏水效果测试

分别测定实施例9和对比例1制备的自清洁辐射致冷涂层与水滴的接触角,结果如图6-9所示,实施例9制备的具有自清洁功能的辐射致冷涂层的平均接触角为145.55°,而对比例1制备的不添加疏水性纳米粒子的辐射致冷涂层的平均接触角仅为83.97°。由此可知,本发明利用纳米疏水粒子的高疏水性使水滴在涂层表面的接触角增加,水滴无法完全附着在辐射致冷涂层的表面,而是在涂层表面形成小水珠,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涂层表面的尘埃,从而达到自清洁的效果,避免了灰尘堆积引起涂层发射率和反射率下降的问题。

3、降温效果验证试验

按照实施例7、8、9、13和对比例1的制备方法将自清洁辐射致冷涂层喷涂在铜片上进行实地降温效果的测试实验,实验过程中排除对流传热的影响,测试结果如图10和表1所示;

表1

图10为实施例9制备的具有自清洁功能的辐射致冷涂层的致冷效果图,由图10可知,喷有本发明具有自清洁功能的辐射致冷涂层的铜片较未喷涂层的铜片温度降低最高可达16.27℃,平均降温幅度10℃,降温效果显著。

由表1数据可知,本发明提供的辐射致冷涂层均具有良好的致冷效果,且在夜晚致冷效果优于白天。实施例9和实施例13使用两种不同粒径的SiO2纳米粒子制备的辐射致冷涂层的致冷效果优于实施例7和实施例8仅添加一种粒径的SiO2纳米粒子制备的辐射致冷涂层。其中使用两种不同粒径的SiO2纳米粒子制备的辐射致冷涂层温度与环境温度相比较白天的平均降温幅度为13.05℃,夜晚的平均降温幅度为7.8℃;仅添加一种粒径的SiO2纳米粒子制备的辐射致冷涂层温度与环境温度相比较白天的平均降温幅度为8.65℃,夜晚的平均降温幅度为4.5℃。事实证明,使用两种不同粒径的SiO2纳米粒子制备的辐射致冷涂层能够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。

而对比例1的平均降温幅度与实施例9相近,这说明添加疏水性纳米粒子对于辐射体的降温并不产生影响。

4、牢固度测试

按实施例9和对比例2的制备方法分别在两块铜板基材上喷涂涂层,用流速为1m/s自来水以90°冲洗涂层表面30min,分别测定冲洗前和冲洗后涂层的重量,结果如表2所示,

表2

测试项 冲洗前重量(g) 冲洗后重量(g) 重量损失(g) 实施例9 50.2396 48.9514 1.2882 对比例2 40.2342 23.6217 16.6125

由表2中数据可知,本发明在喷涂辐射体和疏水性纳米粒子之前先在基材表面喷涂底层粘结剂可以使辐射体和疏水性纳米粒子更牢固的附着在基材表面,解决了辐射致冷涂层长期在户外环境使用过程中因风吹雨淋所造成的损失问题,延长了辐射致冷涂层的使用寿命。

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810952183.5 (22)申请日 2018.08.21 (71)申请人 哈尔滨工业大学 (威海) 地址 264209 山东省威海市文化西路2号 (72)发明人 王富强程子明 (74)专利代理机构 哈尔滨市伟晨专利代理事务 所(普通合伙) 23209 代理人 刘坤 (51)Int.Cl. C09D 5/16(2006.01) (54)发明名称 一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层及其 制备方法 (57)摘要 本发明属于辐射致冷技术领域, 尤其涉及一 种具有自清洁功能的辐射致。

2、冷涂层及其制备方 法, 所述辐射致冷涂层包括底层粘结剂以及覆盖 在底层粘结剂上的辐射体和疏水性纳米粒子, 所 述辐射体的红外发射峰位于813m的红外辐 射波段范围内且至少覆盖813m范围内的一 个波段区间。 本发明利用纳米疏水粒子的高疏水 性, 使辐射致冷涂层具有自清洁效果, 避免了因 灰尘堆积降低致冷效果的现象。 本发明辐射致冷 涂层在813m波段具有高发射率, 在可见光波 段透过率大, 采光性能良好, 还能减少对其余波 段能量的吸收, 保证致冷效果。 本发明进一步采 用两种不同粒径大小的辐射体, 拓宽了辐射范 围, 将地面热量最大程度辐射至外太空, 提高了 致冷效果。 权利要求书1页 说明。

3、书8页 附图4页 CN 109161241 A 2019.01.08 CN 109161241 A 1.一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层, 其特征在于所述辐射致冷涂层包括底层粘结 剂以及覆盖在底层粘结剂上的辐射体和疏水性纳米粒子, 所述辐射体的红外发射峰位于8 13 m的红外辐射波段范围内且至少覆盖813 m范围内的一个波段区间。 2.根据权利要求1所述一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层, 其特征在于所述辐射体 由粒径为0.40.9 m的无机纳米粒子 组成、 或者由粒径为14 m的无机纳米粒子组成、 或者由粒径为0.40.9 m的无机纳米粒子 和粒径为14 m的无机纳米粒子按一定体积 比组成。 。

4、3.根据权利要求2所述一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层, 其特征在于所述无机纳 米粒子 和无机纳米粒子的体积比为1:(35)。 4.根据权利要求3所述一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层, 其特征在于所述无机纳 米粒子 和无机纳米粒子均为SiO2纳米粒子、 TiO2纳米粒子、 CuO纳米粒子或Fe2O3纳米粒 子中的一种或几种的组合。 5.根据权利要求4所述一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层, 其特征在于所述底层粘 结剂由硅烷偶联剂、 无水乙醇和水混合均匀制成。 6.根据权利要求5所述一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层, 其特征在于所述疏水性 纳米粒子为粒径为0.0050.5 m的无机纳米硅、 纳米二。

5、氧化钛或纳米氧化锌中的一种或几 种的组合。 7.根据权利要求1-6任一所述的一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层的制备方法, 其 特征在于所述制备方法步骤如下: (一)制备涂料: 将辐射体和疏水性纳米粒子加入由无水乙醇和水制成的混合溶液中, 充分搅拌混匀、 超声振荡, 得到辐射体和疏水性纳米粒子分散均匀的涂料; (二)固定底层粘结剂: 将底层粘结剂固定在基材表面; (三)喷涂涂层: 待步骤(二)固定在基材表面的底层粘结剂成为粘稠胶状时, 将步骤 (一)配制好的涂料均匀喷涂在底层粘结剂上, 干燥后获得具有自清洁功能的辐射致冷涂 层。 8.根据权利要求7所述一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层的制备方法,。

6、 其特征在于 步骤(一)所述混合溶液中无水乙醇与水的体积比为(23):(78); 所述辐射体的加入量 为混合溶液体积的25, 所述疏水性纳米粒子的加入量为混合溶液体积的11.5。 9.根据权利要求8所述一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层的制备方法, 其特征在于 步骤(三)获得的具有自清洁功能的辐射致冷涂层的厚度为1020 m。 10.一种如权利要求1-6任一所述的具有自清洁功能的辐射致冷涂层在建筑降温、 光伏 电池、 冷链运输或电子设备降温中的应用。 权利要求书 1/1 页 2 CN 109161241 A 2 一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层及其制备方法 技术领域 0001 本发明属于辐射致冷。

7、技术领域, 尤其涉及一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层及 其制备方法。 背景技术 0002 全球气候变暖和能源危机成为限制人类发展的重要问题, 其中节能减排是解决以 上问题的重要途径。 辐射致冷作为无耗能的致冷方式逐渐被研究者所关注, 辐射能量到外 层空间是维持地球温度的重要机制, 辐射致冷的效率取决于物体表面的光谱发射率, 通过 调节表面发射率来提高效率, 可成为一种重要的被动冷却方式, 并可广泛应用于建筑物的 温度调节、 电子散热和太阳能电池的冷却。 依赖于 “大气窗口” 波段(8-13 m), 辐射致冷从地 球发射出能量占总辐射发射能量的87, 且此波段恰好处于地面物体常温辐射的远红外 区。

8、, 物体表面可通过 “大气窗口” 与接近0K的太空冷源直接交换热量。 辐射致冷表面在该波 段内发射强烈, 可见光波段高透过, 其他波段强烈反射, 这样以来输出和进入热辐射的不平 衡实现了比周围环境更低的稳态温度。 0003 但传统辐射致冷涂层缺少自我清洁功能, 使得灰尘及污浊物质容易附着在辐射致 冷涂层表面, 降低了辐射致冷涂层的致冷效果。 发明内容 0004 为解决上述现有技术的不足, 本发明提供了一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层 及其制备方法。 0005 本发明的技术方案: 0006 一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层, 所述辐射致冷涂层包括底层粘结剂以及覆 盖在底层粘结剂上的辐射体和疏水性。

9、纳米粒子, 所述辐射体的红外发射峰位于813 m的 红外辐射波段范围内且至少覆盖813 m范围内的一个波段区间。 0007 进一步的, 所述辐射体由粒径为0.40.9 m的无机纳米粒子 组成、 或者由粒径为 14 m的无机纳米粒子组成、 或者由粒径为0.40.9 m的无机纳米粒子 和粒径为14 m的无机纳米粒子按一定体积比组成。 0008 进一步的, 所述无机纳米粒子 和无机纳米粒子的体积比为1:(35)。 0009 进一步的, 所述无机纳米粒子 和无机纳米粒子均为SiO2纳米粒子、 TiO2纳米粒 子、 CuO纳米粒子或Fe2O3纳米粒子中的一种或几种的组合。 0010 进一步的, 所述底层。

10、粘结剂由硅烷偶联剂、 无水乙醇和水混合均匀制成。 0011 进一步的, 所述硅烷偶联剂、 无水乙醇和水的体积比为20:72:8。 0012 进一步的, 所述硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷、 -缩水甘油醚氧丙基三 甲氧基硅烷、 -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种。 0013 进一步的, 所述疏水性纳米粒子为粒径为0.0050.5 m的无机纳米硅、 纳米二氧 化钛或纳米氧化锌中的一种或几种的组合。 说明书 1/8 页 3 CN 109161241 A 3 0014 一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层的制备方法, 所述制备方法步骤如下: 0015 (一)制备涂料: 将辐射体和疏水性纳米粒子加入由。

11、无水乙醇和水制成的混合溶液 中, 充分搅拌混匀、 超声振荡, 得到辐射体和疏水性纳米粒子分散均匀的涂料; 0016 (二)固定底层粘结剂: 将底层粘结剂固定在基材表面; 0017 (三)喷涂涂层: 待步骤(二)固定在基材表面的底层粘结剂成为粘稠胶状时, 将步 骤(一)配制好的涂料均匀喷涂在底层粘结剂上, 干燥后获得具有自清洁功能的辐射致冷涂 层。 0018 进一步的, 步骤(一)所述混合溶液中无水乙醇与水的体积比为(23):(78); 所 述辐射体的加入量为混合溶液体积的25, 所述疏水性纳米粒子的加入量为混合溶液体 积的11.5。 0019 进一步的, 步骤(二)所述固定为喷涂、 刮涂或刷涂。

12、中的一种。 0020 进一步的, 步骤(三)所述喷涂的次数为35次。 0021 进一步的, 步骤(三)获得的具有自清洁功能的辐射致冷涂层的厚度为1020 m。 0022 本发明提供的一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层在建筑降温、 光伏电池、 冷链 运输或电子设备降温中的应用。 0023 本发明的有益效果: 0024 1、 本发明提供的具有自清洁功能的辐射致冷涂层利用纳米疏水粒子的高疏水性 使水无法完全附着在辐射致冷涂层的表面, 而是因自身的表面张力形成水滴, 水滴由涂层 表面滑落的过程中带走尘埃, 使辐射致冷涂层具有自清洁效果, 避免了因灰尘堆积降低致 冷效果的现象。 0025 2、 本发明提供。

13、的具有自清洁功能的辐射致冷涂层在813 m的大气窗口波段具有 高发射率, 可将地面的能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致 冷的效果; 同时本发明提供的涂层在380760nm的可见光波段的整体透过率大, 吸收率小, 不仅在可见光波段具有良好的采光性能, 还能够减少物体对其余波段能量的吸收, 保证涂 层的致冷效果。 0026 3、 为了进一步提高致冷效果, 本发明采用两种不同粒径大小的辐射体, 利用不同 粒径辐射体的红外发射峰相叠加, 拓宽了红外复合波段的辐射范围, 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, 从而提高致冷效果。 0027 4、 本发明具有。

14、成本低廉、 工艺简单、 易于操作的优点, 制备辐射致冷涂层时在基材 与涂料之间使用了硅烷偶联剂作为底层粘结剂, 保证了辐射体和疏水性纳米粒子的牢固 度, 延长了涂层的使用寿命; 采用喷涂的方式具有施工效率快、 涂层平整度好、 工件适应性 强的优点, 可对现已建成的房屋建筑、 光伏电池、 冷链运输设备和电子设备等进行施工改 造。 0028 5、 本发明提供的具有自清洁功能的辐射致冷涂层及其制备方法节能降耗、 绿色环 保, 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 0029 图1为实施例9制备的具有自清洁功能的辐射致冷涂层的表面SEM图; 0030 图2为实施例7制备的具有自清。

15、洁功能的辐射致冷涂层的光谱性质图; 说明书 2/8 页 4 CN 109161241 A 4 0031 图3为实施例8制备的具有自清洁功能的辐射致冷涂层的光谱性质图; 0032 图4为实施例9制备的具有自清洁功能的辐射致冷涂层的光谱性质图; 0033 图5为实施例13制备的具有自清洁功能的辐射致冷涂层的光谱性质图; 0034 图6为实施例9制备的具有自清洁功能的辐射致冷涂层与水滴的接触角照片; 0035 图7为实施例9制备的具有自清洁功能的辐射致冷涂层与水滴的照片; 0036 图8为对比例1制备的不添加疏水性纳米粒子的辐射致冷涂层与水滴的接触角照 片; 0037 图9为对比例1制备的不添加疏水。

16、性纳米粒子的辐射致冷涂层与水滴的照片; 0038 图10为实施例9制备的具有自清洁功能的辐射致冷涂层的致冷效果图。 具体实施方式 0039 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。 0040 实施例1 0041 一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层, 所述辐射致冷涂层包括底层粘结剂以及覆 盖在底层粘结剂上的辐射体和疏水性纳米粒子, 所述辐射体的红外发射峰位于813 m的 红外辐射波段范围内且至少覆盖813 m范围内的一个波段区间。 0042 实施例2 00。

17、43 一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层, 所述辐射致冷涂层包括底层粘结剂以及覆 盖在底层粘结剂上的辐射体和疏水性纳米粒子, 所述辐射体由粒径为0.40.9 m的无机纳 米粒子 组成、 或者由粒径为14 m的无机纳米粒子组成、 或者由粒径为0.40.9 m的无 机纳米粒子 和粒径为14 m的无机纳米粒子按一定体积比组成。 0044 实施例3 0045 一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层, 所述辐射致冷涂层包括底层粘结剂以及覆 盖在底层粘结剂上的辐射体和疏水性纳米粒子, 所述辐射体由粒径为0.40.9 m的无机纳 米粒子 和粒径为14 m的无机纳米粒子按体积比1:(35)组成。 0046 实施例4 。

18、0047 一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层, 所述辐射致冷涂层包括底层粘结剂以及覆 盖在底层粘结剂上的辐射体和疏水性纳米粒子, 所述辐射体由粒径为0.40.9 m的无机纳 米粒子 组成、 或者由粒径为14 m的无机纳米粒子组成、 或者由粒径为0.40.9 m的无 机纳米粒子 和粒径为14 m的无机纳米粒子按体积比1:(35)组成; 其中无机纳米粒 子 和无机纳米粒子均为SiO2纳米粒子、 TiO2纳米粒子、 CuO纳米粒子或Fe2O3纳米粒子中 的一种或几种的组合, 底层粘结剂由硅烷偶联剂、 无水乙醇和水按体积比20:72:8混合均匀 制成。 疏水性纳米粒子为粒径为0.0050.5 m的无机纳。

19、米硅、 纳米二氧化钛或纳米氧化锌 中的一种或几种的组合。 0048 实施例5 0049 本实施例提供的一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层的制备方法, 步骤如下: 0050 (一)制备涂料: 将辐射体和疏水性纳米粒子加入由无水乙醇和水制成的混合溶液 说明书 3/8 页 5 CN 109161241 A 5 中, 充分搅拌混匀、 超声振荡, 得到辐射体和疏水性纳米粒子分散均匀的涂料; 0051 (二)固定底层粘结剂: 将底层粘结剂固定在基材表面; 0052 (三)喷涂涂层: 待步骤(二)固定在基材表面的底层粘结剂成为粘稠胶状时, 将步 骤(一)配制好的涂料均匀喷涂在底层粘结剂上, 干燥后获得具有自清。

20、洁功能的辐射致冷涂 层。 0053 实施例6 0054 本实施例提供的一种具有自清洁功能的辐射致冷涂层的制备方法, 步骤如下: 0055 (一)制备涂料: 将辐射体和疏水性纳米粒子加入由无水乙醇与水组成的混合溶液 中, 其中无水乙醇与水的体积比为(23):(78); 辐射体的加入量为混合溶液体积的2 5, 疏水性纳米粒子的加入量为混合溶液体积的11.5; 充分搅拌混匀、 超声振荡, 得到 辐射体和疏水性纳米粒子分散均匀的涂料; 0056 (二)固定底层粘结剂: 将硅烷偶联剂、 无水乙醇和水按体积比20:72:8混合均匀后 通过喷涂、 刮涂或刷涂的方式固定在基材表面; 0057 (三)喷涂涂层:。

21、 待步骤(二)固定在基材表面的底层粘结剂成为粘稠胶状时, 将步 骤(一)配制好的涂料均匀喷涂在底层粘结剂上, 喷涂的次数为35次, 自然干燥后获得厚 度为1020 m的具有自清洁功能的辐射致冷涂层。 0058 实施例7 0059 本实施例提供了一种由粒径为0.40.9 m的SiO2纳米粒子制备具有自清洁功能 的辐射致冷涂层的制备方法, 步骤如下: 0060 (一)制备涂料: 0061 按体积比为2:8将无水乙醇和水混合制成混合溶液, 再按添加量为混合溶液体积 的2和1将辐射体和粒径为0.0050.5 m的无机纳米硅先后加入无水乙醇中, 其中辐射 体为粒径为0.40.9 m的SiO2纳米粒子; 。

22、充分搅拌混匀、 超声振荡, 得到辐射体和无机纳米 硅粒子分散均匀的涂料; 0062 (二)固定底层粘结剂: 将硅烷偶联剂氨丙基三乙氧基硅烷、 无水乙醇和水按 体积比20:72:8混合均匀后通过喷涂固定在基材表面, 形成的底层粘结剂厚度为2-4 m; 0063 (三)喷涂涂层: 待步骤(二)固定在基材表面的底层粘结剂成为粘稠胶状时, 将步 骤(一)配制好的涂料均匀喷涂在底层粘结剂上, 喷涂的次数为35次, 自然干燥后获得厚 度为1020 m的具有自清洁功能的辐射致冷涂层。 0064 实施例8 0065 本实施例提供了一种由粒径为14 m的SiO2纳米粒子制备具有自清洁功能的辐 射致冷涂层的制备方。

23、法, 步骤如下: 0066 (一)制备涂料: 0067 按体积比为2:8将无水乙醇和水混合制成混合溶液, 再按添加量为混合溶液体积 的2和1将辐射体和粒径为0.0050.5 m的无机纳米硅先后加入无水乙醇中, 其中辐射 体为粒径为14 m的SiO2纳米粒子; 充分搅拌混匀、 超声振荡, 得到辐射体和无机纳米硅粒 子分散均匀的涂料; 0068 (二)固定底层粘结剂: 将硅烷偶联剂氨丙基三乙氧基硅烷、 无水乙醇和水按 体积比20:72:8混合均匀后通过喷涂固定在基材表面, 形成的底层粘结剂厚度为2-4 m; 说明书 4/8 页 6 CN 109161241 A 6 0069 (三)喷涂涂层: 待步。

24、骤(二)固定在基材表面的底层粘结剂成为粘稠胶状时, 将步 骤(一)配制好的涂料均匀喷涂在底层粘结剂上, 喷涂的次数为35次, 自然干燥后获得厚 度为1020 m的具有自清洁功能的辐射致冷涂层。 0070 实施例9 0071 本实施例提供了一种由两种不同粒径的SiO2纳米粒子制备具有自清洁功能的辐 射致冷涂层的制备方法, 步骤如下: 0072 (一)制备涂料: 0073 按体积比为2:8将无水乙醇和水混合制成混合溶液, 再按添加量为混合溶液体积 的2和1将辐射体和粒径为0.0050.5 m的无机纳米硅先后加入混合溶液中, 其中辐射 体由粒径为0.40.9 m的SiO2纳米粒子 和粒径为14 m的。

25、SiO2纳米粒子按体积比1:3组 成; 充分搅拌混匀、 超声振荡, 得到辐射体和无机纳米硅粒子分散均匀的涂料; 0074 (二)固定底层粘结剂: 将硅烷偶联剂氨丙基三乙氧基硅烷、 无水乙醇和水按 体积比20:72:8混合均匀后通过喷涂固定在基材表面, 形成的底层粘结剂厚度为2-4 m; 0075 (三)喷涂涂层: 待步骤(二)固定在基材表面的底层粘结剂成为粘稠胶状时, 将步 骤(一)配制好的涂料均匀喷涂在底层粘结剂上, 喷涂的次数为35次, 自然干燥后获得厚 度为1020 m的具有自清洁功能的辐射致冷涂层。 0076 由图1提供的本实施例制备的具有自清洁功能的辐射致冷涂层的表面SEM图可以 看。

26、出, 涂层的表面和内部均分布有不同粒径大小的SiO2纳米粒子和无机纳米硅疏水粒子, 且分布较为致密、 均匀。 0077 实施例10 0078 本实施例提供了一种由两种不同粒径的TiO2纳米粒子制备具有自清洁功能的辐 射致冷涂层的制备方法, 步骤如下: 0079 (一)制备涂料: 0080 按体积比为3:8将无水乙醇和水混合制成混合溶液, 再按添加量为混合溶液体积 的3和1.2将辐射体和粒径为0.0050.5 m的纳米二氧化钛先后加入无水乙醇中, 其中 辐射体由粒径为0.40.9 m的TiO2纳米粒子 和粒径为14 m的TiO2纳米粒子按体积比 1:4组成; 充分搅拌混匀、 超声振荡, 得到辐射。

27、体和纳米二氧化钛分散均匀的涂料; 0081 (二)固定底层粘结剂: 将硅烷偶联剂-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、 无水乙 醇和水按体积比20:72:8混合均匀后通过刮涂固定在基材表面, 形成的底层粘结剂厚度为 2-4 m; 0082 (三)喷涂涂层: 待步骤(二)固定在基材表面的底层粘结剂成为粘稠胶状时, 将步 骤(一)配制好的涂料均匀喷涂在底层粘结剂上, 喷涂的次数为35次, 自然干燥后获得厚 度为1020 m的具有自清洁功能的辐射致冷涂层。 0083 实施例11 0084 本实施例提供了一种由两种不同粒径的CuO纳米粒子制备具有自清洁功能的辐射 致冷涂层的制备方法, 步骤如下: 0085 。

28、(一)制备涂料: 0086 按体积比为3:7将无水乙醇和水混合制成混合溶液, 再按添加量为混合溶液体积 的4和1.4将辐射体和粒径为0.0050.5 m的纳米氧化锌先后加入无水乙醇中, 其中辐 说明书 5/8 页 7 CN 109161241 A 7 射体由粒径为0.40.9 m的CuO纳米粒子 和粒径为14 m的CuO纳米粒子按体积比1:5 组成; 充分搅拌混匀、 超声振荡, 得到辐射体和纳米氧化锌分散均匀的涂料; 0087 (二)固定底层粘结剂: 将硅烷偶联剂-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、 无水 乙醇和水按体积比20:72:8混合均匀后通过喷涂固定在基材表面, 形成的底层粘结剂厚度 为。

29、2-4 m; 0088 (三)喷涂涂层: 待步骤(二)固定在基材表面的底层粘结剂成为粘稠胶状时, 将步 骤(一)配制好的涂料均匀刷涂在底层粘结剂上, 喷涂的次数为35次, 自然干燥后获得厚 度为1020 m的具有自清洁功能的辐射致冷涂层。 0089 实施例12 0090 本实施例提供了一种由两种不同粒径的Fe2O3纳米粒子制备具有自清洁功能的辐 射致冷涂层的制备方法, 步骤如下: 0091 (一)制备涂料: 0092 按体积比为2:7将无水乙醇和水混合制成混合溶液, 再按添加量为混合溶液体积 的5和1.5将辐射体和粒径为0.0050.5 m的无机纳米硅先后加入无水乙醇中, 其中辐 射体由粒径为。

30、0.40.9 m的Fe2O3纳米粒子 和粒径为14 m的Fe2O3纳米粒子按体积比 1:4组成; 充分搅拌混匀、 超声振荡, 得到辐射体和无机纳米硅分散均匀的涂料; 0093 (二)固定底层粘结剂: 将硅烷偶联剂氨丙基三乙氧基硅烷、 无水乙醇和水按 体积比20:72:8混合均匀后通过喷涂固定在基材表面, 形成的底层粘结剂厚度为2-4 m; 0094 (三)喷涂涂层: 待步骤(二)固定在基材表面的底层粘结剂成为粘稠胶状时, 将步 骤(一)配制好的涂料均匀喷涂在底层粘结剂上, 喷涂的次数为35次, 自然干燥后获得厚 度为1020 m的具有自清洁功能的辐射致冷涂层。 0095 实施例13 0096 。

31、本实施例提供了一种由两种不同粒径的SiO2纳米粒子制备具有自清洁功能的辐 射致冷涂层的制备方法, 步骤如下: 0097 (一)制备涂料: 0098 按体积比为2:8将无水乙醇和水混合制成混合溶液, 准备好混合溶液体积的2和 1将辐射体和粒径为0.0050.5 m的无机纳米硅, 其中辐射体由粒径为0.40.9 m的纳 米粒子 和粒径为14 m的纳米粒子按体积比1:3组成; 将混合溶液等体积分成两份, 将 辐射体和无机纳米硅分别加入两份混合溶液中, 充分搅拌混匀、 超声振荡, 分别得到辐射体 和无机纳米硅分散均匀的两份涂料; 0099 (二)固定底层粘结剂: 将硅烷偶联剂氨丙基三乙氧基硅烷、 无水。

32、乙醇和水按 体积比20:72:8混合均匀后通过喷涂固定在基材表面, 形成的底层粘结剂厚度为2-4 m; 0100 (三)喷涂涂层: 待步骤(二)固定在基材表面的底层粘结剂成为粘稠胶状时, 将步 骤(一)配制好的分散有辐射体的涂料均匀喷涂在底层粘结剂上, 喷涂34次; 再将分散有 无机纳米硅的涂料均匀喷涂在辐射体层上, 喷涂34次, 自然干燥后获得厚度为1020 m 的具有自清洁功能的双波段辐射致冷涂层。 0101 对比例1 0102 本对比例提供一种不添加疏水性纳米粒子的辐射致冷涂层的制备方法, 步骤如 下: 说明书 6/8 页 8 CN 109161241 A 8 0103 (一)制备涂料:。

33、 0104 按体积比为2:8将无水乙醇和水混合制成混合溶液, 再按添加量为混合溶液体积 2将辐射体加入无水乙醇中, 其中辐射体由粒径为0.40.9 m的SiO2纳米粒子 和粒径为 14 m的SiO2纳米粒子按体积比1:3组成; 充分搅拌混匀、 超声振荡, 得到辐射体分散均 匀的涂料; 0105 (二)固定底层粘结剂: 将硅烷偶联剂氨丙基三乙氧基硅烷、 无水乙醇和水按 体积比20:72:8混合均匀后通过喷涂固定在基材表面, 形成的底层粘结剂厚度为2-4 m; 0106 (三)喷涂涂层: 待步骤(二)固定在基材表面的底层粘结剂成为粘稠胶状时, 将步 骤(一)配制好的涂料均匀喷涂在底层粘结剂上, 喷。

34、涂的次数为35次, 自然干燥后获得不 添加疏水性纳米粒子的辐射致冷涂层。 0107 对比例2 0108 本对比例提供一种无底层粘结剂的辐射致冷涂层的制备方法, 步骤如下: 0109 (一)制备涂料: 0110 按体积比为2:8将无水乙醇和水混合制成混合溶液, 再按添加量为混合溶液体积 的2和1将辐射体和粒径为0.0050.5 m的无机纳米硅先后加入无水乙醇中, 其中辐射 体由粒径为0.40.9 m的SiO2纳米粒子 和粒径为14 m的SiO2纳米粒子按体积比1:3组 成; 充分搅拌混匀、 超声振荡, 得到辐射体和无机纳米硅粒子分散均匀的涂料; 0111 (二)喷涂涂层: 将步骤(一)配制好的涂。

35、料均匀喷涂在基材表面, 喷涂的次数为3 5次, 自然干燥后获得厚度为1020 m的无底层粘结剂的自清洁辐射致冷涂层。 0112 效果验证试验: 0113 1、 发射光谱性质图: 0114 由图2-5所示实施例7、 8、 9、 13制备的自清洁辐射致冷涂层的光谱性质图可以看 出, 实施例9和13使用两种不同粒径的SiO2纳米粒子制备的辐射致冷涂层在813 m的红外 辐射波段范围内覆盖的波段区间更宽, 其平均发射率可以达到92, 而实施例7和8仅添加 一种粒径的SiO2纳米粒子制备的辐射致冷涂层在813 m的红外辐射波段范围内的覆盖的 波段区间相对窄一些, 其中实施例7制备的涂层的在所覆盖波段内的。

36、发射率为75, 实施例 8制备的涂层的在所覆盖波段内的发射率为82。 由此可知, 采用两种不同粒径大小的辐射 体, 可以使不同粒径辐射体的红外发射峰相叠加, 拓宽了红外复合波段的辐射范围, 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, 从而提高致冷效果。 0115 2、 疏水效果测试 0116 分别测定实施例9和对比例1制备的自清洁辐射致冷涂层与水滴的接触角, 结果如 图6-9所示, 实施例9制备的具有自清洁功能的辐射致冷涂层的平均接触角为145.55 , 而对 比例1制备的不添加疏水性纳米粒子的辐射致冷涂层的平均接触角仅为83.97 。 由此可知, 本发明利用纳米疏水粒子的高。

37、疏水性使水滴在涂层表面的接触角增加, 水滴无法完全附着 在辐射致冷涂层的表面, 而是在涂层表面形成小水珠, 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涂层表面的尘埃, 从而达到自清洁的效果, 避免了灰尘堆积 引起涂层发射率和反射率下降的问题。 0117 3、 降温效果验证试验 0118 按照实施例7、 8、 9、 13和对比例1的制备方法将自清洁辐射致冷涂层喷涂在铜片上 说明书 7/8 页 9 CN 109161241 A 9 进行实地降温效果的测试实验, 实验过程中排除对流传热的影响, 测试结果如图10和表1所 示; 0119 表1 0120 0121 图10为实施例9制。

38、备的具有自清洁功能的辐射致冷涂层的致冷效果图, 由图10可 知, 喷有本发明具有自清洁功能的辐射致冷涂层的铜片较未喷涂层的铜片温度降低最高可 达16.27, 平均降温幅度10, 降温效果显著。 0122 由表1数据可知, 本发明提供的辐射致冷涂层均具有良好的致冷效果, 且在夜晚致 冷效果优于白天。 实施例9和实施例13使用两种不同粒径的SiO2纳米粒子制备的辐射致冷 涂层的致冷效果优于实施例7和实施例8仅添加一种粒径的SiO2纳米粒子制备的辐射致冷 涂层。 其中使用两种不同粒径的SiO2纳米粒子制备的辐射致冷涂层温度与环境温度相比较 白天的平均降温幅度为13.05, 夜晚的平均降温幅度为7.8。

39、; 仅添加一种粒径的SiO2纳 米粒子制备的辐射致冷涂层温度与环境温度相比较白天的平均降温幅度为8.65, 夜晚的 平均降温幅度为4.5。 事实证明, 使用两种不同粒径的SiO2纳米粒子制备的辐射致冷涂层 能够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。 0123 而对比例1的平均降温幅度与实施例9相近, 这说明添加疏水性纳米粒子对于辐射 体的降温并不产生影响。 0124 4、 牢固度测试 0125 按实施例9和对比例2的制备方法分别在两块铜板基材上喷涂涂层, 用流速为1m/s 自来水以90 冲洗涂层表面30min, 分别测定冲洗前和冲洗后涂层的重量, 结果如表。

40、2所示, 0126 表2 0127 测试项冲洗前重量(g)冲洗后重量(g)重量损失(g) 实施例950.239648.95141.2882 对比例240.234223.621716.6125 0128 由表2中数据可知, 本发明在喷涂辐射体和疏水性纳米粒子之前先在基材表面喷 涂底层粘结剂可以使辐射体和疏水性纳米粒子更牢固的附着在基材表面, 解决了辐射致冷 涂层长期在户外环境使用过程中因风吹雨淋所造成的损失问题, 延长了辐射致冷涂层的使 用寿命。 说明书 8/8 页 10 CN 109161241 A 10 图1 图2 说明书附图 1/4 页 11 CN 109161241 A 11 图3 图4 说明书附图 2/4 页 12 CN 109161241 A 12 图5 图6 图7 说明书附图 3/4 页 13 CN 109161241 A 13 图8 图9 图10 说明书附图 4/4 页 14 CN 109161241 A 14 。

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