一种智能变电站用反射型辐射制冷膜及其制备方法与流程

本技术涉及辐射制冷膜的领域，尤其是涉及一种智能变电站用反射型辐射制冷膜及其制备方法。

背景技术：

1、智能变电站主要包括智能高压设备和变电站统一信息平台两部分，智能高压设备主要包括智能变压器、智能高压开关设备、电子式互感器等。由于智能变电站围护结构吸热大、隔热性差、空间密闭等原因，导致智能变电站内在夏天烈日下温度过高。智能变电站温度过高，随之而来的是变电站内的元器件老化速度加快、寿命降低和设备故障率高等问题，因此如何有效且节能地对智能变电站进行降温是目前亟待解决的问题。

2、膜式辐射制冷是一种新兴的节能环保制冷技术，它主要利用制冷膜具有选择性辐射的特性，一方面提高太阳光的反射，减少辐射得热；另一方面强化物体通过红外光向外辐射散热，达到降温制冷的目的。通常物体的辐射得热主要来自0.3-3.0μm波段的太阳辐射，而物体则要通过8-13μm波段的大气窗口向外太空散热。因此辐射制冷膜需在0.3-3.0μm的太阳光波段具有高反射率，阻止物体得热；同时在8-13μm的红外光波段具有较高发射率，降低温度。

3、目前，已有研究表明sio2特有的晶格吸收带会导致此制冷膜在大气窗口具有更大的红外光辐射制冷量，且在sio2薄膜上添加聚甲基戊烯和聚苯乙烯可有效降低8-13μm波段的反射率并提升发射率，促进物体对外传热，提高薄膜的制冷效果。但由于上述复合薄膜在8-13μm波段的反射率的发射率仍有限，且导热效果较差，对于内部存在设备产热的智能变电箱来说，制冷降温效果相对不够理想。

技术实现思路

1、为了提升辐射制冷膜对智能变电站的制冷降温效果，本技术提供一种智能变电站用反射型辐射制冷膜及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供的一种智能变电站用反射型辐射制冷膜采用如下的技术方案：一种智能变电站用反射型辐射制冷膜，包括依次设置的基材层、第一反射层和第二反射层；所述第一反射层包括依次设置的金属层、二氧化硅下夹层、光学高聚物层和二氧化硅覆盖层，所述金属层设置于基材层，所述第二反射层设置于二氧化硅覆盖层；

3、所述第二反射层由反射材料涂料涂布烘干得到，所述反射材料涂料包括以下组分及其重量份：二氧化硅微球2-4份、二氧化铬微球3-5份、硫酸钡微球3-5份、聚二甲基硅氧烷20-25份、聚甲基丙烯酸甲酯32-36份、水20-30份。

4、通过采用上述技术方案，由金属层、二氧化硅下夹层、光学高聚物层和二氧化硅覆盖层形成的第一反射层，能够形成金属-二氧化硅-光学高聚物-二氧化硅的膜系结构，上述膜系结构由上述各个反射率不同的膜交替排列，能够在大气窗口产生声子-极化子激发的共振现象，相比于仅由二氧化硅和高聚物复合形成的膜结构，能够更大程度地提升辐射制冷膜在大气窗口内的发射率、降低反射率，以提升辐射制冷膜的制冷降温效果。

5、聚二甲基硅氧烷具有良好的疏水性、耐磨性和化学惰性，聚甲基丙烯酸甲酯具有较高的抗拉伸和抗冲击能力、韧性良好，且聚二甲基硅氧烷和聚甲基丙烯酸甲酯在中红外波段也具有优异的光学性能；二氧化锆微球化学性质不活泼，具有高折射率和宽带隙，在近红外波段有着很好的反射率；二氧化硅微球不仅有着在大气窗口高红外发射特性，还有很好的疏水性，并且复配加入硫酸钡微球能够更全面提升对大气窗口内对红外光具有更好的发射性。因此以聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯作为基体，复配加入二氧化锆微球、二氧化硅微球和硫酸钡微球形成的膜结构能够不仅能够提升辐射制冷膜在大气窗口波段的发射率、降低太阳光波段范围的反射率，还能使得辐射制冷膜表面具有优秀的疏水性能和机械性能，提升辐射制冷膜对智能变电站的制冷降温效果的同时，提升辐射制冷膜的耐用性和使用寿命，节省使用成本和更换成本。

6、第一反射层中的金属-二氧化硅-光学高聚物-二氧化硅的膜系结构具有较好的导热性能，且由于聚二甲基硅氧烷和聚甲基丙烯酸甲酯相比于聚甲基戊烯和聚苯乙烯具有更好的导热性能，第二反射层也具有较好的导热性能，第一反射层和第二反射层能够将智能变电箱内产生的热量向外进行传递，同时对太阳热辐射进行反射阻挡和向外太空发射散热，以更有效提升辐射制冷膜对智能变电站的降温效果。

7、可选的，所述基材层由聚二甲基硅氧烷和种子纤维复合制备得到。

8、通过采用上述技术方案，种子纤维中纤维素丰富，而纤维素在的红外振动吸收峰恰好处于大气窗口范围内，具有天然的高发射率辐射特性，以聚二甲基硅氧烷为基体添加种子纤维制得基材层，能够进一步提升提升辐射制冷膜在大气窗口波段的发射率。同时由于聚二甲基硅氧烷具有较好地导热性，使得基材层具有较好的导热性，能够较好地进行散热。

9、可选的，所述基材层的制备方法包括以下步骤：

10、首先制备去木质素溶液，将种子纤维置于去木质素溶液中100-130℃处理5-7h，采用去离子水洗涤后得到种子纤维悬浮液，所述种子纤维悬浮液的固液比为56-60％；

11、称取所述聚二甲基硅氧烷加入乙酸乙酯中，再加入所述种子纤维悬浮液，所述聚二甲基硅氧烷和种子纤维悬浮液的质量比为1：(0.4-0.6)，搅拌3-5h形成基材分散液；将所述基材分散液倾倒铺平，烘干后得到基材层。

12、通过采用上述技术方案，通过去木质素溶液对种子纤维中的木质素进行去除，且能够使得纤维素，使得基材层中的纤维素占比更高，进一步提升对大气窗口红外波段的发射率。

13、可选的，所述金属层由金属材料制得，所述金属材料为铝、锌、铜和银中的至少一种。

14、可选的，所述光学高聚物层由光学高聚物涂料制得，所述光学高聚物涂料为聚碳酸酯、聚四氟乙烯和聚烯烃的至少一种。

15、可选的，所述基材层的厚度为60-100μm。

16、通过采用上述技术方案，上述厚度使得基材层既能对金属层和二氧化硅下夹层进行稳定承载，又不会对基材层的热传导性能造成负面影响。

17、可选的，所述金属层的厚度为70-100nm，所述二氧化硅下夹层的厚度为200-300nm，所述光学高聚物层的厚度为1-3μm，所述二氧化硅覆盖层的厚度为40-60μm。

18、可选的，所述第二反射层的厚度为10-30μm。

19、可选的，还包括粘固层，所述粘固层设置于二氧化硅覆盖层和第二反射层之间，所述粘固层由胶粘剂制得，所述胶粘剂选自羟乙基纤维素胶黏剂、十溴二苯醚胶黏剂和聚氨酯胶黏剂中的至少一种。

20、通过采用上述技术方案，粘固层能够使得第二反射层更加牢固地覆盖连接于二氧化硅覆盖层，即便在加热拉伸的情况下，也不易出现分层现象，同时不会对辐射制冷膜的制冷性能和抗断裂伸长性能造成不良影响。

21、第二方面，本技术提供的一种反射型辐射制冷膜的制备方法采用如下的技术方案：

22、一种反射型辐射制冷膜的制备方法，包括以下步骤：

23、采用磁控溅射工艺依次在基材层上形成金属层和二氧化硅下夹层；

24、再采用涂布法将所述光学高聚物涂料在二氧化硅下夹层上形成光学高聚物层，再通过磁控溅射工艺光学高聚物层上形成二氧化硅覆盖层，得到所述第一反射层；

25、将胶粘剂通过涂布法在第一反射层上形成粘固层；制备所述反射材料涂料，再通过涂布法在粘固层上涂布形成第二反射层，烘干固化后，得到反射型辐射制冷膜。

26、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

27、1.形成金属-二氧化硅-光学高聚物-二氧化硅的膜系结构各个反射率不同的膜交替排列，能够在大气窗口产生声子-极化子激发的共振现象，相比于仅由二氧化硅和高聚物复合形成的膜结构，能够更大程度地提升辐射制冷膜在大气窗口内的发射率、降低反射率，以提升辐射制冷膜的制冷降温效果；

28、2.以聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯作为基体，复配加入二氧化锆微球、二氧化硅微球和硫酸钡微球形成的膜结构能够不仅能够提升辐射制冷膜在大气窗口波段的发射率、降低太阳光波段范围的反射率，还能使得辐射制冷膜表面具有优秀的疏水性能和机械性能，提升辐射制冷膜对智能变电站的制冷降温效果的同时，提升辐射制冷膜的耐用性和使用寿命，节省使用成本和更换成本；

29、3.第一反射层中的金属-二氧化硅-光学高聚物-二氧化硅的膜系结构具有较好的导热性能，第二反射层也具有较好的导热性能，第一反射层和第二反射层能够将智能变电箱内产生的热量向外进行传递，同时对太阳热辐射进行反射阻挡和向外太空发射散热，以更有效提升辐射制冷膜对智能变电站的降温效果；

30、4.种子纤维中纤维素丰富，而纤维素在的红外振动吸收峰恰好处于大气窗口范围内，具有天然的高发射率辐射特性，以聚二甲基硅氧烷为基体添加种子纤维制得基材层，能够进一步提升提升辐射制冷膜在大气窗口波段的发射率。