本發(fā)明涉及一種彩色輻射冷卻防水涂料、其制備方法及應(yīng)用，屬于紡織。

背景技術(shù)：

1、隨著全球氣候變暖，人們對(duì)舒適性的追求也越來(lái)越高，空調(diào)的使用帶來(lái)了巨大的能源壓力。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，傳統(tǒng)制冷這些占美國(guó)能源需求的40％以上，這些會(huì)消耗大量的電能，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生溫室氣體，給生態(tài)帶來(lái)了影響。

2、輻射是一種無(wú)源、無(wú)介質(zhì)的傳熱方式，輻射制冷可以通過(guò)穿透大氣窗口(8-13μm)將表面熱量輻射到外太空(3k)，實(shí)現(xiàn)無(wú)能耗降溫。同時(shí)，為了減少太陽(yáng)熱輻射能量的吸收，通過(guò)光子微納結(jié)構(gòu)盡可能反射太陽(yáng)光。因此，輻射冷卻技術(shù)的要點(diǎn)就是盡可能的減少太陽(yáng)光譜的吸收同時(shí)增加大氣窗口的發(fā)射，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的輻射降溫效果。由于太陽(yáng)光波段中，可見光和近紅外波段占了97％左右，因此大多數(shù)的輻射制冷材料都是呈現(xiàn)白色，以提高可見光波段的反射率，從而提升制冷性能。然而顏色單一的輻射制冷材料在實(shí)際應(yīng)用中受到限制，因此，需要賦予材料一定的顏色，從而提高材料的美觀性和實(shí)用性。

3、傳統(tǒng)彩色面料由于添加彩色顏料，這些彩色顯色需要吸收特定波段的可見光，然而吸收的可見光能量會(huì)被轉(zhuǎn)化成熱量吸收，顯著提高物體的溫度，使得物體在太陽(yáng)光底下過(guò)熱。

4、因此為了提高輻射降溫材料的美觀性，賦予普通彩色面料降溫性能，需要對(duì)輻射制冷材料進(jìn)行著色。

5、目前主要通過(guò)添加顏料，實(shí)現(xiàn)輻射制冷材料的彩色外觀。但一些顏料會(huì)吸收一定可見光，并轉(zhuǎn)換成熱能，從而降低了輻射降溫材料的制冷效果。近來(lái)，賦予輻射制冷材料顏色的技術(shù)主要包括：顏料添加至熔體紡絲或原液紡絲中，例如將無(wú)機(jī)布魯斯藍(lán)、鐵紅顆粒、硅與聚乙烯母?；旒?，使得聚乙烯長(zhǎng)絲呈現(xiàn)藍(lán)色、紅色和淡黃色，實(shí)現(xiàn)了一定的室內(nèi)降溫?；?qū)⒂袡C(jī)顏料添加至醋酸纖維素紡絲液中進(jìn)行紡絲，使得白色的纖維膜呈淡藍(lán)色、粉色和黃色，但降溫性能仍有待提高，且不具備防水等功能。此外，也有研究人員通過(guò)對(duì)輻射材料表面噴涂熱致變色微膠囊來(lái)實(shí)現(xiàn)彩色，但其生產(chǎn)成本、簡(jiǎn)易制備、多功能性仍有待提高，且適用環(huán)境受限。

6、因此，本領(lǐng)域亟需一種可以更好地實(shí)現(xiàn)輻射制冷的彩色防水面料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有技術(shù)中輻射制冷材料其生產(chǎn)成本、簡(jiǎn)易制備、多功能性仍有待提高，且適用環(huán)境受限的問(wèn)題。

2、為達(dá)到解決上述問(wèn)題的目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是提供一種彩色輻射冷卻防水面料、其制備方法及應(yīng)用。

3、本發(fā)明的第一方面，提供了一種彩色輻射冷卻防水涂料，包括以下組分：

4、

5、其中，百分比為占整體溶液的質(zhì)量百分比；

6、所述的聚合物為聚氨酯與聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的混合物，聚氨酯：聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物＝(1.5～4)：1，優(yōu)選為聚氨酯：聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物＝7：3。

7、所述的有機(jī)溶劑為dmf與ea或ac的混合溶劑；dmf：ea＝7：3或dmf：ac＝7：3。

8、優(yōu)選地，所述的納米無(wú)機(jī)染料選自fe2o3。

9、優(yōu)選地，所述的輻射降溫顆粒選自納米氧化鋁顆粒(al2o3粒徑：300nm～600nm)、疏水型納米氧化硅顆粒(sio2粒徑：300～600nm)或納米氮化硅顆粒(si3n4粒徑：300nm～600nm)。

10、本發(fā)明的第二方面，提供了一種上述的彩色輻射冷卻防水涂料的制備方法，包括以下步驟：

11、步驟1、將輻射顆粒和溶劑型三防整理劑加入到有機(jī)溶劑中攪拌，得到溶液a；

12、步驟2、將納米無(wú)機(jī)染料或油性納米有機(jī)染料加入步驟1得到的溶液a中，攪拌，超聲分散，得到溶液b；

13、步驟3、將聚合物添加至溶液b，攪拌直至完全溶解，得到的彩色輻射冷卻防水涂料。

14、優(yōu)選地，所述的輻射顆粒為納米氧化鋁顆粒、疏水型納米氧化硅顆?；蚣{米氮化硅顆粒；所述的有機(jī)溶劑為dmf與ea或ac的混合溶劑，其中dmf：ea＝7：3或dmf：ac＝7：3；所述的納米無(wú)機(jī)染料為fe2o3；所述的聚合物為聚氨酯pu與聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的混合物，其中聚氨酯：聚偏氟乙烯＝8：2或7：3或聚氨酯：聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物＝8：2或7：3。

15、本發(fā)明的第三方面，提供了一種上述的彩色輻射冷卻防水涂料的應(yīng)用方法，包括以下步驟：將上述的彩色輻射冷卻防水涂料涂覆在面料上，將涂覆好的面料放置于相對(duì)濕度為70～90％的環(huán)境中，烘干。

16、優(yōu)選地，所述的涂覆方法為刮涂法，所述的面料可視用途選擇，進(jìn)一步優(yōu)選為高密牛津布、棉織物或透氣滌綸織物。

17、優(yōu)選地，所述的濕度控制方法為通過(guò)加濕器在密閉環(huán)境調(diào)節(jié)，相對(duì)濕度進(jìn)一步優(yōu)選為80％。

18、優(yōu)選地，所述的烘干溫度60～70℃，烘干4～6小時(shí)。

19、本發(fā)明的技術(shù)原理為：

20、本發(fā)明基于米氏散射理論，并通過(guò)選用粒徑在300-600nm的氧化鋁顆粒，可以更好的散射太陽(yáng)光，在可見光波段產(chǎn)生強(qiáng)烈的散射作用。同時(shí)，本發(fā)明的彩色輻射冷卻防水涂料中，由于其中的混合溶劑在高濕度環(huán)境下，可與高濕環(huán)境中的水蒸氣發(fā)生交換，從而形成富溶劑和富聚合物相，兩相之間會(huì)發(fā)生相分離作用，形成微納米多孔結(jié)構(gòu)。微納米多孔結(jié)構(gòu)的內(nèi)部、孔壁上均有氧化鋁顆粒，使介電粒子和多孔結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用，可進(jìn)一步增強(qiáng)散射作用，從而進(jìn)一步提高太陽(yáng)光反射，實(shí)現(xiàn)高太陽(yáng)光反射率。為了進(jìn)一步降低溶液表面能，在制備過(guò)程添加溶劑型三防整理劑，從而實(shí)現(xiàn)超疏水，也提高織物的耐水洗。

21、另一方面，在聚合物原料中，聚偏氟乙烯(pvdf)或聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(pvdf-hfp)聚合物的c-f，c-f2，c-f3的分子鍵在8-13微米波段具有強(qiáng)吸收作用，因此保證了涂層的高發(fā)射率，可有效透過(guò)大氣窗口向外太空發(fā)射電磁波，實(shí)現(xiàn)有效的被動(dòng)輻射降溫性能。

22、此外，由于紅黃綠藍(lán)這些多彩顏色在0.25-2.5微米波段會(huì)有吸收，因此需要平衡太陽(yáng)光的反射和顏料對(duì)太陽(yáng)光的吸收。本發(fā)明選擇添加0.2-0.4％質(zhì)量濃度的納米級(jí)顏料，既賦予織物顏色又減少吸收。

23、相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：

24、本發(fā)明提供一種兼具彩色、輻射降溫、超疏水面料及其一步制備方法，通過(guò)聚合物的選擇、顏料的添加量、層級(jí)孔結(jié)構(gòu)和無(wú)機(jī)粒子的構(gòu)筑，可彌補(bǔ)少量顏料在太陽(yáng)光波段的吸收，增強(qiáng)太陽(yáng)光的反射作用。

技術(shù)特征：

1.一種彩色輻射冷卻防水涂料，其特征在于，包括以下組分：

2.如權(quán)利要求1所述的彩色輻射冷卻防水涂料，其特征在于，所述的聚氨酯：聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物＝7：3。

3.如權(quán)利要求1所述的彩色輻射冷卻防水涂料，其特征在于，所述的納米無(wú)機(jī)染料為fe2o3。

4.如權(quán)利要求1所述的彩色輻射冷卻防水涂料，其特征在于，所述的輻射降溫顆粒為納米氧化鋁顆粒、疏水型納米氧化硅顆?；蚣{米氮化硅顆粒。

5.一種如權(quán)利要求1所述的彩色輻射冷卻防水涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

6.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述的輻射顆粒為納米氧化鋁顆粒、疏水型納米氧化硅顆粒或納米氮化硅顆粒；所述的有機(jī)溶劑為dmf與ea或ac的混合溶劑，其中dmf：ea＝7:3或dmf：ac＝7:3；所述的納米無(wú)機(jī)染料為fe2o3；所述的聚合物為聚氨酯pu與聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的混合物，其中聚氨酯：聚偏氟乙烯或聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物＝(1.5～4)：1。

7.一種如權(quán)利要求1所述的彩色輻射冷卻防水涂料的應(yīng)用方法，其特征在于，包括以下步驟：將所述的彩色輻射冷卻防水涂料涂覆在面料上，將涂覆好的面料放置于相對(duì)濕度為70～90％的環(huán)境中，烘干。

8.如權(quán)利要求7所述的應(yīng)用方法，其特征在于，所述的涂覆方法為刮涂法，所述的面為高密牛津布、棉織物或透氣滌綸織物。

9.如權(quán)利要求7所述的應(yīng)用方法，其特征在于，所述的濕度控制方法為通過(guò)加濕器在密閉環(huán)境調(diào)節(jié)，相對(duì)濕度為80％。

10.如權(quán)利要求7所述的應(yīng)用方法，其特征在于，所述的烘干溫度60～70℃，烘干4～6小時(shí)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種種彩色輻射冷卻防水涂料、其制備方法及應(yīng)用，屬于紡織技術(shù)領(lǐng)域。涂料組分包括聚合物、溶劑型三防整理劑、輻射顆粒、有機(jī)溶劑、納米無(wú)機(jī)染料或油性納米有機(jī)染料等。本發(fā)明通過(guò)聚合物的選擇、顏料的添加量、層級(jí)孔結(jié)構(gòu)和無(wú)機(jī)粒子的構(gòu)筑，可彌補(bǔ)少量顏料在太陽(yáng)光波段的吸收，增強(qiáng)太陽(yáng)光的反射作用。

技術(shù)研發(fā)人員：王先鋒,程寧波,譚晶,王朝暉,丁彬,俞建勇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東華大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14