一种反射型的辐射制冷薄膜的制作方法

本发明涉及薄膜领域，具体涉及一种反射型的辐射制冷薄膜。

背景技术：

辐射制冷技术是指将热源热量透过红外辐射的大气窗口(由于大气层对于8-13μm波长范围内的热辐射具有较高透射率，平均透射率为85％，该波段被称之为大气窗口)向外太空冷源传递的一种新型制冷技术。

传统的制冷技术通常需要消耗能源和资源来带走热量，而辐射制冷技术是利用地球自然制冷方式的被动强化。辐射制冷具有零耗能、零污染、无运动部件等优点，对降温节能和环境保护具有积极意义。辐射制冷可以应用于建筑节能、汽车、太阳能电池冷却、户外设备散热、户外设备降温、农业大棚、帐篷、伞、纺织物等领域。

国内外学者对辐射制冷技术的研究起步较晚，进展也相对缓慢。如果能够尽量增强表面在8-13μm波长范围内的热辐射，同时尽可能地减小对于环境中其他波段的热辐射的吸收，则有可能达到制冷目的。因此为了尽可能增强辐射制冷效果，则应尽量提高物体在该波段的反射率，从而降低其对太阳能的吸收。

然而，一种材料本身的光谱特性是固定的，因此为了达到辐射制冷的目的，常用的手段是在该材料表面涂上一层光谱选择性的涂层。如前所述，该涂层需要在8-13μm的远红外波段有较高的发射率，而在包括太阳光波段在内的其他全光谱范围内有较高的反射率。常用的辐射制冷的方案有如下几种：(1)在金属材料表面覆盖在8～13μm波长范围内具有高发射率的材料，以达到夜间制冷的效果；(2)在具有均匀高发射的材料表面覆盖一层在大气窗口波段内透明而在其它区域具有高反射率的涂层，达到白天制冷的效果；(3)采用光子晶体材料，兼具在大气窗口具有高发射率及在之外区域具有高反射率的性质，达到白天制冷的效果。但是上述这几种方案中，制成的制冷膜普遍存在着制备过程难以控制、制冷效率不高、制造工艺较为复杂、成本较高等缺点(参见cn105348892b)。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种制备方法简单、成本低、辐射制冷效果好的辐射制冷薄膜。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种反射型的辐射制冷薄膜，包括依次设置的涂布层、金属层、透明聚酯pet层、装贴胶和离型保护膜，所述涂布层包括有机类丙烯酸涂料和微米球体，所述微米球体为sic、sio2、tio2、baso4、caco3中的一种；所述金属层通过磁控溅射方法沉积到透明聚酯pet层上；其中，各层的厚度与所述辐射制冷薄膜总厚度的占比如下：

涂布层：2％～10％；

金属层：0.01％～0.1％；

透明聚酯pet层：14.9％～87.99％；

装贴胶：5％～40％；

离型保护膜：5％～35％。

采用上述技术方案，所述辐射制冷薄膜的厚度为50～150μm，所述微米球体的粒径为1～15μm，微米球体占整个涂布层的1～10％wt。

采用上述各个技术方案，所述金属层为金、银、铝、铬、钛或者合金金属材质中的一种或几种。

采用上述各个技术方案，所述有机类丙烯酸涂料优选为聚甲基丙烯酸甲酯涂料。

采用上述各个技术方案，所述各层的厚度与辐射制冷薄膜总厚度的占比如下：

涂布层：8％，

金属层：0.06％，

透明聚酯pet层：46.94％，

装贴胶：20％，

离型保护膜：25％。

采用上述各个技术方案，所述涂布层还包括有苯并三唑紫外线吸收剂、纳米级氧化铟锡或乙氧基化脂肪族烷基胺类抗静电剂以及红外线吸收剂。

采用上述各个技术方案，所述红外线吸收剂的主要成分为铟锡氧化物ito和/或锑锡氧化物ato。

采用上述各个技术方案，所述涂布层具有辐射制冷、防刮、保护金属层、耐老化作用。

采用上述各个技术方案，所述透明聚酯pet为双向拉伸pet，作为镀金属层的衬底使用，并具有保护金属层的作用，所述装贴胶由丙烯酸交联聚合物合成，所述离型保护膜的材料为pet。

采用上述各个技术方案，所述装贴胶由丙烯酸交联聚合物合成，在薄膜与其他物体之间形成很强的机械粘结与化学粘接。常用的为压敏胶，特性是在室温条件下发粘。

采用上述各个技术方案，所述离型保护膜的材料为pet，其作用是保护装贴胶，实际使用中不起作用因而无需光学级，与装贴胶接触面涂覆有硅酮类润滑剂防止粘连。

采用上述各个技术方案，本发明通过将粒径在1～15μm左右的微米球体随机地镶嵌在聚甲基丙烯酸甲酯涂料中制成50～150μm厚的薄膜。这种材料可以以红外电磁波的形式向外辐射能量从而达到制冷的效果。本发明进一步在透明聚酯pet的背面镀一层15～150纳米厚的金属层，可以提供高达96％的太阳能反射率，进一步提高制冷效果。本发明的薄膜制备方法简单易行、成本低廉且辐射制冷效果较好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明提出了一种反射型的辐射制冷薄膜，包括依次设置的涂布层a、金属层b、透明聚酯pet层c、装贴胶d和离型保护膜e，涂布层a包括有机类丙烯酸涂料和微米球体，微米球体为sic、sio2、tio2、baso4、caco3中的一种；金属层b通过磁控溅射方法沉积到透明聚酯pet层c上；其中，各层的厚度与辐射制冷薄膜总厚度的占比如下：

涂布层a：2％～10％；

金属层b：0.01％～0.1％；

透明聚酯pet层c：14.9％～87.99％；

装贴胶d：5％～40％；

离型保护膜e：5％～35％。

实施例一

本实施例提供了一种辐射制冷薄膜，辐射制冷薄膜包括依次设置的涂布层a、金属层b、透明聚酯pet层c、装贴胶d和离型保护膜e，厚度为50μm，各层的厚度与辐射制冷薄膜总厚度的占比如下：

涂布层a：2％；

金属层b：0.01％；

透明聚酯pet层c：87.99％；

装贴胶d：5％；

离型保护膜e：5％。

在本实施例中，涂布层a包括聚甲基丙烯酸甲酯涂料、粒径为1μm的sic、苯并三唑紫外线吸收剂、纳米级氧化铟锡抗静电剂和铟锡氧化物(ito)红外线吸收剂。

在本实施例中，sic占整个涂布层a的1％wt，金属层b为金(au)，透明聚酯pet为双向拉伸pet，装贴胶d为压敏胶，离型保护膜e为pet，与装贴胶d接触面涂覆有硅酮类润滑剂防止粘连。

实施例二

本实施例提供了一种辐射制冷薄膜，其包括依次设置的涂布层a、金属层b、透明聚酯pet层c、装贴胶d和离型保护膜e，厚度为150μm，各层的厚度与辐射制冷薄膜总厚度的占比如下：

涂布层a：10％；

金属层b：0.1％；

透明聚酯pet层c：14.9％；

装贴胶d：40％；

离型保护膜e：35％。

在本实施例中，涂布层a包括聚甲基丙烯酸丁酯涂料、粒径为15μm的sio2、苯并三唑紫外线吸收剂、乙氧基化脂肪族烷基胺类抗静电剂和锑锡氧化物(ato)红外线吸收剂。

在本实施例中，sio2占整个涂布层a的10％wt，金属层b为金属铝和银。透明聚酯pet、装贴胶d和离型保护膜e与实施例1相同。

实施例三

本实施例提供了一种辐射制冷薄膜，其从上到下包括涂布层a、金属层b、透明聚酯pet层c、装贴胶d和离型保护膜e，厚度为120μm，各层的厚度与辐射制冷薄膜总厚度的占比如下：

涂布层a：4％；

金属层b：0.03％；

透明聚酯pet层c：70.97％；

装贴胶d：10％；

离型保护膜e：15％。

在本实施例中，涂布层a包括聚甲基丙烯酸甲酯涂料、粒径为4μm的tio2、苯并三唑紫外线吸收剂、乙氧基化脂肪族烷基胺类抗静电剂、以及质量比为1:1的铟锡氧化物(ito)和锑锡氧化物(ato)红外线吸收剂。

在本实施例中，tio2占整个涂布层a的4％wt，金属层b为金属铬和钛。透明聚酯pet层c、装贴胶d和离型保护膜e与实施例1相同。

实施例四

本实施例提供了一种辐射制冷薄膜，其从上到下包括涂布层a、金属层b、透明聚酯pet层c、装贴胶d和离型保护膜e，厚度为80μm，各层的厚度与辐射制冷薄膜总厚度的占比如下：

涂布层a：8％；

金属层b：0.06％；

透明聚酯pet层c：46.94％；

装贴胶d：20％；

离型保护膜e：25％。

在本实施例中，涂布层a包括聚甲基丙烯酸丁酯涂料、粒径为6μm的baso4、苯并三唑紫外线吸收剂、乙氧基化脂肪族烷基胺类抗静电剂以及锑锡氧化物(ato)红外线吸收剂。

在本实施例中，baso4占整个涂布层a的6％wt，金属层b为金属银。透明聚酯pet层c、装贴胶d和离型保护膜e与实施例1相同。

实施例五

本实施例提供了一种辐射制冷薄膜，其从上到下包括涂布层a、金属层b、透明聚酯pet、装贴胶d和离型保护膜e，厚度为135μm，各层的厚度与辐射制冷薄膜总厚度的占比如下：

涂布层a：6％；

金属层b：0.05％；

透明聚酯pet层c：48.95％；

装贴胶d：25％；

离型保护膜e：20％。

在本实施例中，涂布层a包括聚甲基丙烯酸丁酯涂料、粒径为8μm的caco3、苯并三唑紫外线吸收剂、乙氧基化脂肪族烷基胺类抗静电剂以及铟锡氧化物(ito)红外线吸收剂。

在本实施例中，caco3占整个涂布层a的8％wt，金属层b为金属铝。透明聚酯pet层c、装贴胶d和离型保护膜e与实施例1相同。

在本发明技术方案中，微米球体为sic、sio2、tio2、baso4、caco3中的一种；金属层b为金、银、铝、铬、钛或者合金金属材质中的一种或几种。

针对上述实施例进行相关实验，实验内容如下：

耐磨性测试：用taber研磨器测试涂层的耐磨性，参考标准astmd4060。

耐老化性测试①高温高湿试验：将薄膜置于高低温交变湿热试验箱中，在85℃、85％rh的条件下放置1000h，观察老化前后薄膜的外观变化情况；②低温存储试验：将薄膜置于高低温交变湿热试验箱中，在-30℃的条件下放置1000h，观察老化前后薄膜的外观变化情况。

反射率r的测试：将薄膜放进perkinelmer，lambda950型uv/vis/nirspectrometer(紫外/可见/近红外分光光度计)中，测量波长范围为380～780nm波段中薄膜的反射率，测量间隔为1nm。将380～780nm波段中薄膜的反射率的平均值作为薄膜的反射率r。

发射率e的测试：将薄膜放进shimadzu，irtracer-100的红外光谱仪中，测量波长范围为8000～13000nm波段中薄膜的吸收度，测量间隔为1nm。将8000～13000nm波段中薄膜的吸收度的平均值作为薄膜的吸收度a。发射率e等于吸收度a。

相关实验数据