[發(fā)明專利]一種智能變色聚合物材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011070677.4
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112280141B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張軍;席毓琳;楊張濱;徐盛;孫顥瑄;毛澤鵬;陳婷婷;楊念新;楊氣鵬;高玉巧;宋金萍;楊正花
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學;江蘇新鵬塑化科技有限公司
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L23/08;C08K13/02;C08K3/22;C08K5/375;C08K5/20;C08K5/098;C08J3/22;C08J5/18
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 姚姣陽

本發(fā)明公開了一種智能變色聚合物材料，其具有智能變色、降溫和升溫等多功能，該聚合物材料通過耐高溫無機顏料結(jié)合特殊結(jié)構(gòu)的有機變色顏料使用實現(xiàn)聚合物母料、聚合物材料的智能變色并根據(jù)環(huán)境溫度需要自動智能實現(xiàn)太陽光譜反射降溫和吸收升溫等性能。本發(fā)明的智能變色聚合物材料，其由以下質(zhì)量配比的原料制成：非熱敏性功能母料2.0～3.0份、熱敏性功能母料10～20份、聚烯烴樹脂77～88份。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聚合物材料及其制備方法，更具體地說涉及一種智能變色聚合物材料及其制備方法。

背景技術(shù)

太陽電磁輻射中99.9％的能量集中在紅外區(qū)、可見光區(qū)和紫外區(qū)，在地面上觀測的太陽輻射的波段范圍大約為295nm～2500nm。到達地面的太陽輻射主要分布在紫外區(qū)(200～400nm)、可見光區(qū)(400～700nm)和近紅外區(qū)(700～2500nm)，其中紅外區(qū)占太陽輻射總能量中最多，約52％；其次是可見光區(qū)，占太陽輻射總能量的約43％；紫外區(qū)占太陽輻射總能量的比例最小，約5％。為了應(yīng)對夏季炎熱強烈的太陽輻射導致建筑物、汽車等內(nèi)部溫度升高的現(xiàn)象，研究人員不斷探索新型功能材料，如太陽光譜選擇性透過材料、太陽光譜選擇性吸收材料、太陽光譜全反射材料等，以減少因大量使用降溫設(shè)備會消耗大量能源，給人類的可持續(xù)發(fā)展帶來威脅和挑戰(zhàn)。

目前研究較多的是聚合物/功能無機填料復合降溫材料，其原理就是利用功能無機粒子折射率高具有非常強的反射或阻隔太陽光譜作用實現(xiàn)聚合物-無機功能填料復合材料降溫作用，通常使用較多的無機功能填料有二氧化鈦、氧化鋅、三氧化二銻、鈦酸鋇等。現(xiàn)有技術(shù)中，相關(guān)研究文獻報道和應(yīng)用實例都較多。例如公開號為CN 106674870 A、CN108752831 A、CN 108559167A等發(fā)明專利公開了聚合物通過加入金紅石型二氧化鈦、三氧化二銻、鈦酸鋇、十溴二苯乙烷中的一種或其組合制備聚合物基復合材料反射太陽能，實現(xiàn)太陽能總反射率高達70～77％以上，實際降溫效果明顯。國際期刊文獻Solar EnergyMaterials and Solar Cells，2016，151，30-35報道了采用聚氯乙烯(PVC)、氧化銦錫、氧化錫銻制備阻隔近紅外光的隔熱薄膜材料，該材料太陽光譜中近紅外區(qū)域的阻隔率可達60～70％，具有較好的隔熱效果。Composites Science and Technology,2017,145:149-156報道了采用耐候性優(yōu)異的丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸丁酯三元共聚樹脂(ASA)復配鈦酸鋇制備高反射降溫復合材料，并同二氧化鈦、氧化鋅、三氧化二銻、氧化釔、錳酸鈣等進行了對比研究。該材料耐候性好，太陽光譜反射率高、降溫效果好，適合制備室外使用的遮陽板、塑料瓦等建筑材料。Construction and Building Materials,2019,223:928-938報道了采用高密度聚乙烯(HDPE)和乙烯-辛烯共聚聚烯烴彈性體(POE)并用，通過復配二氧化鈦制備了紫外區(qū)、可見光區(qū)、近紅外區(qū)和總太陽能反射率分別為18～19％、87～93％、54～57％和66～70％功能復合材料，炎熱的夏季戶外實測具有很好的降溫效果，可用于建筑等行業(yè)。Ceramics International,2019,45:16078-16087報道了采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)復配鈦酸鍶制備了紫外區(qū)、可見光區(qū)、近紅外區(qū)和總太陽能反射率分別為23～26％、69～82％、41～68％和53～72％功能復合材料，研究結(jié)果表明，利用鈦酸鍶制備的復合材料降溫效果顯著，結(jié)合PMMA的耐候性可用于制備戶外長期使用的遮陽材料。上述文獻研究的結(jié)果表明：利用不同聚合物基體材料通過添加無機粒子在一定程度上提高了聚合物材料的反射率，有較好的降溫效果，滿足在炎熱夏季反射太陽能起到降溫效果的目的。但是這類高阻隔或反射太陽能的功能材料也有一定的不足，例如在寒冷的冬季，當人們需要最大限度吸收太陽能時，這類復合材料對太陽光譜的仍然高達70％甚至更高。因此，現(xiàn)有技術(shù)制備的高反射型降溫材料有一定的局限性，有進一步改進的可能性和需求性，例如設(shè)計一類可以在炎熱夏季高效反射太陽能實現(xiàn)降溫功能而在寒冷的冬季可以高效吸收太陽能實現(xiàn)升溫(加熱)功能，同時這種雙重功能隨著環(huán)境溫度的變化可以多次反復實現(xiàn)行智能調(diào)節(jié)。