[发明专利]一种彩色被动辐射冷却薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种彩色被动辐射冷却薄膜的制备方法，属于冷却技术领域，首先在基底上通过涂布和退火工艺制备聚苯乙烯小球光子晶体结构；然后，在聚苯乙烯小球光子晶体结构上涂布二氧化钛胶体并在真空中干燥；接着，在箱式炉通过退火化工艺移除聚苯乙烯小球；接下来，在二氧化钛骨架上涂布紫外固化胶并覆盖聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜；最后，固化后脱模获得彩色光子晶体结构的被动辐射冷却薄膜。该方法制备的彩色被动辐射冷却薄膜不需要掺入颜料，仅通过改变聚苯乙烯小球直径，便可获得不同颜色。该制备方法在实现不同色彩的同时，还具有被动辐射冷却功能。同时采用了已商业化应用的、成本低廉的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜，具备了低成本、批量化制备的技术优势，具有较好的应用价值。

技术领域

本发明属于冷却技术领域，具体涉及一种彩色被动辐射冷却薄膜的制备方法。

背景技术

随着人类经济社会的快速发展，人类对能源的消耗大幅上升，不可避免地造成能源危机、环境及生态污染等问题。被动辐射冷却技术是将波长范围约为0.3-2.5μm的太阳光反射或散射回去，同时把自身热量通过波长为8-13μm的“大气窗口”散逸到寒冷的外太空。被动辐射冷却无需消耗电能就能实现建筑物表面的自发降温，有望部分替代基于空气压缩的制冷系统(如空调等)。然而，现在的被动辐射薄膜一般制备工艺复杂，材料成本较高。而且，被动辐射冷却薄膜往往采用在冷却薄膜背面加入铝膜或银膜等金属反射膜来反射太阳光谱，这对辐射冷却薄膜的实际应用造成了巨大障碍，不仅增加了制造成本，而且不可避免造成光污染，还缺乏柔韧性，而现有的无金属反射板的辐射冷却薄膜往往为了实现反射和散射太阳光谱，一般呈现自然乳白色。因此，在实际应用中，往往因为颜色单一，会造成建筑物或被冷却物体颜色较为单一、缺少基本的美学装饰感。显然，被动辐射冷却薄膜颜色单一的缺陷也阻碍了被动辐射冷却薄膜的广泛应用。

公布号为CN111996679A的发明专利“一种彩色辐射制冷柔性复合薄膜及其制备方法”公开了一种采用掺入颜料和静电纺丝的方法制备彩色辐射冷却制冷柔性复合薄膜，该薄膜的颜色是有颜料自身产生的。

公布号为CN112500595A的发明专利“空气孔光子晶体结构被动辐射薄膜及其制备方法”公布了由空气孔结构的聚二甲基硅氧烷构成的柔性被动辐射冷却薄膜及其制备方法。然而，该方法不能实现彩色被动辐射冷却薄膜的制备，且聚二甲基硅氧烷价格较为昂贵，不具备大批量商业化生产。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术不足，本发明提供一种彩色被动辐射冷却薄膜的制备方法，制作简单，成本低廉。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明提出的一种空气孔光子晶体结构被动辐射冷却薄膜的制备方法，包括步骤：

S1)在基底上通过涂布和退火工艺制备聚苯乙烯小球光子晶体结构；

S2)在聚苯乙烯小球光子晶体结构上涂布二氧化钛胶体并在真空中干燥；

S3)通过退火化工艺移除聚苯乙烯小球；

S4)在二氧化钛骨架上涂布紫外固化胶并覆盖聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜；

S5)固化后脱模获得彩色被动辐射冷却薄膜。

进一步地，所述的步骤S1)中，所述的聚苯乙烯小球的溶液是去离子水。

进一步地，所述的步骤S1)中，所述的聚苯乙烯小球直径为150nm～300nm。

进一步地，所述的步骤S1)中，所述的退火工艺条件为退火温度为40℃-50℃，时间为1-2h。

进一步地，所述的步骤S2)中，所述的二氧化钛胶体的颗粒尺寸为10-20nm，胶体由乙醇、去离子水、盐酸、钛酸四丁酯按体积比：10：4：2：5混合，并磁力搅拌30min获得，真空干燥的温度为40℃-60℃，时间为0.5h-2h。