1.本技术涉及一种具有自清洁功能的辐射制冷涂层及其制备方法与应用，属于涂料技术领域。


背景技术：

2.随着经济社会快速发展，空调制冷已经成为建筑物保持内部温度舒适不可或缺的手段，但空调普遍采用的空气压缩制冷技术不仅耗电严重，产生大量温室气体，还会造成环境“净”升温效应。此外，压缩机的制冷剂在使用过程中泄露会破坏大气臭氧层，加剧其他环境问题。具有净制冷能力的被动式日间辐射制冷（pdrc）技术有望替代空气压缩制冷系统，对世界能源格局和减缓全球气候变暖有着积极意义。
3.温度高于绝对零度（约为
‑
273.15℃或
‑
459.67℉）的物体，都会产生电磁辐射。物体的辐射波长随着温度、材质、分子结构不同而不同。在红外辐射的波段里，当分子中的原子或者原子团从高能量的振动状态转变到低能量的振动状态时，产生红外辐射的波段为2.5μm～25μm波段。大气层对不同波长的电磁波有不同的透射率，透射率较高的波段称为“大气窗口”。例如，在波长为8
‑
13.5微米的区域内，水蒸汽和二氧化碳的吸收能力较弱，这样就使大气层对8
‑
13.5微米的红外辐射有很高的透过能力。采用辐射制冷技术，可以使地表上物体的热能通过辐射换热，将自身热量以8μm～13.5μm电磁波的形式通过“大气窗口”排放到温度接近绝对零度的外部太空，通过高效反射可见光及红外线，同时提高自身辐射的发射率，从而达到自身冷却的目的。
4.然而，如何获得不仅可以具有良好的自清洁功能，而且还具有优异的降温/隔热作用的辐射制冷涂层仍是当前需要解决的技术难题。


技术实现要素：

5.根据本技术的一个方面，提供一种具有自清洁功能的辐射制冷涂层，通过在制冷材料层表面涂覆含有特定组分的自清洁罩面层，可以使所述辐射制冷涂层具有良好的自清洁功能。
6.一种具有自清洁功能的辐射制冷涂层，所述具有自清洁功能的辐射制冷涂层包括制冷材料层和自清洁罩面层；所述自清洁罩面层涂覆于所述制冷材料层；所述自清洁罩面层含有苯乙烯和丙烯酸酯单体聚合物、疏水剂和增稠剂i；所述制冷材料层含有基料、填料、辅料、空心微珠。
7.可选地，所述疏水剂为青岛古道化学210；可选地，所述增稠剂i为聚氨酯增稠剂中的至少一种。
8.可选地，所述增稠剂i包括罗门哈斯rm
‑
8w。
9.可选地，所述自清洁罩面层的厚度为30~50μm。
10.可选地，所述自清洁罩面层的厚度选自30、35、40、45、50μm中的任意一个值或任意
两个值之间的范围值。
11.可选地，所述制冷材料层的厚度为500~600μm。
12.可选地，所述制冷材料层的厚度选自500、520、550、580、600μm中的任意一个值或任意两个值之间的范围值。
13.可选地，所述制冷材料层含有基料、填料、辅料、空心微珠。
14.可选地，所述基料包括共聚物中的至少一种。
15.可选地，所述共聚物包括丙烯酸酯共聚物中的至少一种。
16.可选地，所述基料为acronal eco 7035。
17.可选地，所述填料包括二氧化硅、碳酸钙、钛白粉中的至少一种。
18.可选地，所述辅料包括增塑剂、表面活性剂、增稠剂ii、分散剂、消泡剂、流平剂中的至少一种。
19.可选地，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二甲酯、二甲基甲酰胺中的至少一种；所述表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、烷基聚氧乙烯醚中的至少一种；所述增稠剂ii包括羟乙基纤维素、聚氨酯增稠剂中的至少一种；所述分散剂包括油酸钠、十二烷基硫酸钠、聚丙烯酰胺中的至少一种；所述消泡剂包括有机聚醚酯、矿物油、醇类中的至少一种；所述流平剂包括adfs713、lag
‑
925中的至少一种；所述空心微珠包括中空陶瓷微珠、中空玻璃微珠中的至少一种。
20.可选地，所述消泡剂为硅聚醚消泡剂rk 8920g。
21.根据本技术的另一个方面，提供上述任一项所述的具有自清洁功能的辐射制冷涂层的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：（s1）将原料ii刷涂于物体表面，获得制冷材料层；（s2）将原料i涂刷于所述制冷材料层表面，得到所述具有自清洁功能的辐射制冷涂层；所述原料i含有溶剂i、苯丙乳液、疏水剂、增稠剂i；所述原料ii含有溶剂ii、基料、填料、辅料、空心微珠。
22.可选地，所述原料i由溶剂i、苯丙乳液、疏水剂、增稠剂i组成。
23.可选地，所述溶剂i包括水。
24.可选地，所述苯丙乳液中的苯乙烯和丙烯酸酯单体聚合物含量为48~50wt%。
25.可选地，所述疏水剂为青岛古道化学 210。
26.可选地，所述增稠剂i为聚氨酯增稠剂中的至少一种。
27.可选地，所述增稠剂i包括罗门哈斯rm
‑
8w。
28.可选地，所述原料i含有以下重量份的组分：溶剂i
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
40~50重量份；苯丙乳液45~55重量份；疏水剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
3~6重量份；增稠剂i
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
1~2重量份。
29.可选地，所述原料i含有以下重量份的组分：
溶剂i
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
45~50重量份；苯丙乳液45~50重量份；疏水剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
3~4重量份；增稠剂i
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
1~2重量份。
30.可选地，所述原料i含有以下重量份的组分：溶剂i
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
43~48重量份；苯丙乳液48~52重量份；疏水剂
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
3~5重量份；增稠剂i
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
1~1.5重量份。
31.可选地，所述原料i通过以下步骤得到：将溶剂i和苯丙乳液混合，搅拌i，加入疏水剂，搅拌ii，加入增稠剂i，搅拌iii。
32.可选地，（s1）中所述制冷材料层通过将原料ii刷涂于物体表面得到，所述原料ii包括：基料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10~25重量份；填料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10~20重量份；辅料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
5~15重量份；空心微珠
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
40~50重量份；溶剂ii
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10~25重量份。
33.可选地，所述原料ii由以下组成：基料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10~25重量份；填料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10~20重量份；辅料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
5~15重量份；空心微珠
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
40~50重量份；溶剂ii
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10~25重量份。
34.所述原料ii包括：基料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10~20重量份；填料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10~18重量份；辅料
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
5~12重量份；空心微珠
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
40~45重量份；溶剂ii
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
12~23重量份。
35.可选地，所述溶剂ii包括水。
36.可选地，所述原料ii通过以下步骤得到：取部分溶剂ii和填料混合、研磨，加入空心微珠、基料、辅料和剩余溶剂ii，调和、过滤，得到所述原料ii；所述部分溶剂ii为溶剂ii的m%；m取值为30~70。
37.可选地，所述填料中，所述二氧化硅、碳酸钙、钛白粉的比例为1~6:1~13:1~16。
38.可选地，所述二氧化硅、碳酸钙、钛白粉的比例为1~4:1~10:8~16。
39.可选地，所述二氧化硅、碳酸钙、钛白粉的比例为1~2:1~6:8~13。
40.可选地，所述辅料中，所述增塑剂、表面活性剂、增稠剂ii、分散剂、消泡剂、流平剂
质量比为1~2.5:1~2.5:1~2.5:1~2.5:1~2.5:1~2.5。
41.根据本技术的另一个方面，提供上述任一项所述的自清洁功能的辐射制冷涂层或根据上述任一项所述的制备方法制备得到的自清洁功能的辐射制冷涂层在物体表面隔热/降温中的应用；所述物体的材质选自水泥、混凝土、瓷砖、金属中的任一种。
42.本技术能产生的有益效果包括：（1）本技术所提供的具有自清洁功能的辐射制冷涂层，通过在制冷材料层表面涂覆含有溶剂、苯乙烯和丙烯酸酯单体聚合物、疏水剂和增稠剂i的原料而获得含有苯乙烯和丙烯酸酯单体聚合物、疏水剂和增稠剂i的自清洁罩面层，可以使所述辐射制冷涂层具有良好的自清洁功能。长久保持辐射制冷涂层的高反射、高辐射效果。
43.（2）本技术所提供的具有自清洁功能的辐射制冷涂层，通过将含有特定组分的制冷材料层和含有苯乙烯和丙烯酸酯单体聚合物、疏水剂和增稠剂i自清洁罩面层进行组合使用，不仅可以具有良好的自清洁功能，而且还具有优异的降温/隔热作用。
44.（3）本技术所提供的具有自清洁功能的辐射制冷涂层的制备方法，通过配方的调整（包括原料种类和用量），从而实现所述具有自清洁功能的辐射制冷涂层的降温/隔热作用和自清洁功能的提高。
附图说明
45.图1是将纯净水浇于实施例1所得的涂层结果；图2是将纯净水浇于对比例1所得的涂层结果;图3是将植物油浇于实施例1所得的涂层结果。
具体实施方式
46.下面结合实施例详述本技术，但本技术并不局限于这些实施例。
47.如无特别说明，本技术的实施例中的原料均通过商业途径购买。
48.苯丙乳液为acronal eco 7035，含有苯乙烯和丙烯酸酯单体聚合物含量为50wt%。
49.实施例1原料i制备方法（1）将45kg水和50kg苯丙乳液（具体种类为acronal eco 7035）加入至容器中以700r/min的转速搅拌5min，（2）加入4kg疏水剂（具体种类为青岛古道化学 210），以600r/min的转速搅拌5min，（3）加入1kg增稠剂（具体种类为聚氨酯增稠剂罗门哈斯rm
‑
8w），继续搅拌5min。
50.原料ii制备方法(1)按重量计，用10kg的蒸馏水和15kg填料(填料为11.8kg钛白粉、2kg碳酸钙、1.2kg二氧化硅)，在混合罐中进行混合，(2)通过研磨机进行研磨30min，制成色浆，(3)加入40kg的中空陶瓷微珠、15kg丙烯酸酯共聚物(为acronal eco 7035)、9kg辅料、11kg蒸馏水，投入调漆器进行调和；
其中辅料为1.5kg增塑剂（为邻苯二甲酸二甲酯）、1.5kg表面活性剂（为十二烷基硫酸钠0.7kg和十二烷基苯磺酸钠0.8kg）、1.5kg增稠剂（为聚氨酯增稠剂罗门哈斯rm
‑
8w）、1.5kg分散剂（为油酸钠c
17
h
33
coona0.5kg、十二烷基硫酸钠0.5kg、聚丙烯酰胺0.5kg）、1.5kg消泡剂（为硅聚醚消泡剂rk 8920g）和1.5kg流平剂（为adfs713）的混合物；(4)调和后进入过滤器进行过滤；(5)最后进入罐装机进行包装即得到成品。
51.自清洁功能的辐射制冷涂层的制备：将原料ii刷涂于直径1.25m高1.5m的混凝土圆柱表面，厚度为520μm，干燥2h，再刷涂原料i，厚度为35μm，干燥1h，得到所述具有自清洁功能的辐射制冷涂层。
52.对比例1将东莞市黄氏化工有限公司屋顶隔热涂料hs
‑
gr00102030刷涂于直径1.25m高1.5m的混凝土圆柱表面，厚度为520μm，干燥2h。
53.实施例2基本与实施例1相同，不同之处在于原料ii制备方法为：(1)按重量计，用5kg的蒸馏水和15kg填料(填料配方同实施例1)，在混合罐中进行混合，(2)通过研磨机进行研磨30min，制成色浆，(3)加入45kg的中空陶瓷微珠、15kg丙烯酸酯共聚物(为acronal eco 7035)、9kg辅料(辅料配方同实施例1)、11kg蒸馏水，投入调漆器进行调和，(4)调和后进入过滤器进行过滤，(5)最后进入罐装机进行包装即得到成品。
54.所得的涂料ii和原料i涂于房屋顶的外表面，形成具有自清洁功能的辐射制冷涂层。
55.实施例3基本与实施例1相同，不同之处在于原料ii制备方法为：(1)按重量计，用5kg的蒸馏水和20kg填料(填料为15.8kg钛白粉、2.6kg碳酸钙、1.6kg二氧化硅)，在混合罐中进行混合，(2)通过研磨机进行研磨30min，制成色浆，(3)加入45kg的中空陶瓷微珠、10kg丙烯酸酯共聚物(为acronal eco 7035)、12kg辅料(辅料的原料及比例同实施例1，即，在实施例1的基础上进行等比例扩大)、8kg蒸馏水，投入调漆器进行调和，(4)调和后进入过滤器进行过滤，(5)最后进入罐装机进行包装即得到成品。
56.所得的涂料ii和原料i涂于楼房的顶层外表面，形成具有自清洁功能的辐射制冷涂层。
57.效果验证：（1）自清洁效果测试将纯净水浇于实施例1所得的涂层，效果如图1所示，纯净水在涂层表明面形成水珠滚落并且不在涂层上留下水渍，而将纯净水浇于对比例1所得的涂层，效果如图2所示，纯
净水很快润湿涂层，并在涂层上留下水渍。通过对比证明本涂料具备良好的防水效果，能较好的完成表面自清洁。
58.将植物油滴在实施例1所得的涂层，效果如图3所示，植物油在涂层上不滚动，证明本涂料有良好的防油污效果。
59.（2）太阳反射率和辐射率测定对实施例1得到的自清洁功能的辐射制冷涂层进行太阳反射率和辐射率测定，结果太阳反射率为97%，热红外波段大气窗口（8
‑
13.5μm）辐射率97%，全波段辐射率95%。
60.（3）降温和节电效果测试在国网重庆市电力公司500kv 玉屏变电站选取2个220kv智能控制柜作为测试对象，在2个220kv智能控制柜分别设置有一台制冷量1000w 空调的空调（空调温度设置为25℃），并且其中一台220kv智能控制柜用实施例1相同的方法在其表面制备得到具有自清洁功能的辐射制冷涂层（1#柜），另外一台220kv智能控制柜未涂涂层（2#柜），测试刷涂有本技术涂层和未刷涂层智能控制柜表面温度差、空调运行能耗差。测试时间：2021年9月23日00:00至2021年9月25日00:00，共3 天，连续测试，测试结果如表1和表2所示。
61.表1降温效果测试结果
日期天气情况环境温度（℃）1#柜温度（℃）2#柜温度（℃）1#柜与环境温差（℃）2#柜与环境温差（℃）1#柜与2#柜温差（℃）1#柜与2#柜降温比（%）9.23多云37.436.660.7
‑
0.823.3
‑
24.139.79.24多云转晴37.736.461.8
‑
1.324.1
‑
25.441.19.25多云转晴3836.862.4
‑
1.224.4
‑
25.641.03
表2节电效果测试结果
日期天气情况环境温度（℃）1#柜电量（kwh）2#柜电量（kwh）1#柜与2#柜电量差（kwh）1#柜与2#柜节电比（%）9.23多云37.41.362.52
‑
1.1646.039.24多云转晴37.71.462.74
‑
1.2846.729.25多云转晴381.662.85
‑
1.1941.75
表1表明，应用本技术涂层的 220kv 控制柜与未应用的 220kv控制柜表面温差最大可达25.6℃，并且，可以看出日照越强烈，温差越大，降温效果越明显。
62.表2表明，应用本技术涂层的 220kv 控制柜与未应用的 220kv控制柜的最大空调节电率为46.72%，在连续3天测试中，应用本技术涂层的 220kv 控制柜与未应用的 220kv控制柜的综合空调节电率为44.83%，能有效降低空调耗电量，降低变电站线损，有利于使箱体内的电气元器件延长了使用寿命，继电器的报警次数大大降低，提高了设备稳定性，从而提高了机柜运行的安全性。
63.以上所述，仅是本技术的几个实施例，并非对本技术做任何形式的限制，虽然本技术以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本技术，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本技术技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。