本技術(shù)涉及膜材料領(lǐng)域,尤其涉及一種高透明耐高溫降溫散熱節(jié)能自清潔膜及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù):
1、目前交通工具領(lǐng)域、電子產(chǎn)品領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域、民用領(lǐng)域的設(shè)備、設(shè)施、器具散熱基本上是通過空調(diào)冷卻、風(fēng)冷、水冷等方式來(lái)實(shí)現(xiàn),無(wú)法實(shí)現(xiàn)自我降溫散熱,能耗較大,使用成本高;交通工具領(lǐng)域、電子產(chǎn)品領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域、民用領(lǐng)域的設(shè)備、設(shè)施、器具清潔基本上是通過水洗、絕緣材料清洗、電風(fēng)力干洗等等方式來(lái)實(shí)現(xiàn),無(wú)法實(shí)現(xiàn)自清潔處理,也無(wú)法實(shí)現(xiàn)透明防護(hù)增新使用效果。但隨著科技的發(fā)展和人們對(duì)交通工具領(lǐng)域、電子產(chǎn)品領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域、民用領(lǐng)域的設(shè)備、設(shè)施、器具等產(chǎn)品性能的更高要求,高透明耐高溫降溫散熱節(jié)能自清潔膜這一新興技術(shù)方向逐漸走入了人們的視野。
2、高透明耐高溫降溫散熱節(jié)能自清潔膜是一種高性能的保護(hù)膜,通常由高質(zhì)量的樹脂材料制成,其主要功能是在不影響交通工具領(lǐng)域、電子產(chǎn)品領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域、民用領(lǐng)域的交通工具、設(shè)備、設(shè)施、器具外觀的情況下提供額外的使用功能:降溫散熱、自潔如新、折射紫外線紅外線、提高高熱能物體外部有耐高溫保護(hù)層,防止酸雨和其他環(huán)境因素的損害。高透明耐高溫降溫散熱節(jié)能自清潔膜的特性意味著這種膜層對(duì)熱源有良好散熱降溫功能,有一定的能力來(lái)減少污垢、塵埃和其他污染物的附著,或者使這些污染物更容易被清洗掉,這通常得益于膜表面的特殊處理或涂層。但同時(shí),現(xiàn)有的自清功能材料在防水、抗靜電、耐老化、耐腐蝕和力學(xué)機(jī)械性等新增性能方面依舊存在性能不均衡或性能欠缺的現(xiàn)象。
3、所以,為了解決上述問題,本技術(shù)提供了一種高透明耐高溫降溫散熱節(jié)能自清潔膜及其制備方法,本技術(shù)制得的高透明耐高溫降溫散熱節(jié)能自清潔膜能夠在保持優(yōu)異的耐高溫烘烤、降溫散熱、自清潔性能和力學(xué)機(jī)械性能,同時(shí)保有良好的防水、耐老化、耐腐蝕以及抗靜電等性能,滿足了現(xiàn)有交通工具領(lǐng)域、電子產(chǎn)品領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域、民用領(lǐng)域?qū)τ诟咄该髂透邷亟禍厣峁?jié)能自清潔膜的多樣性性能需求,實(shí)現(xiàn)了較好的綜合性能和長(zhǎng)使用壽命,同時(shí)節(jié)能效果良好,降低使用成本,具有十分優(yōu)異的應(yīng)用前景。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述問題,本技術(shù)第一方面提供了種高透明耐高溫降溫散熱節(jié)能自清潔膜,以質(zhì)量份計(jì),原料為:基礎(chǔ)乳液15~45份,納米粒子25~65份,功能助劑10~20份,稀釋劑20~30份,硅油2~3份,流平劑1~3份,潤(rùn)濕劑2~5份,分散劑1~3份。
2、作為一種優(yōu)選的方案,所述基礎(chǔ)乳液,納米粒子和功能助劑的質(zhì)量比為(25~38):(35~45):(12~18)。
3、作為一種優(yōu)選的方案,所述基礎(chǔ)乳液,納米粒子和功能助劑的質(zhì)量比為(30~36):(38~42):(14~16)。
4、作為一種優(yōu)選的方案,所述基礎(chǔ)乳液,稀釋劑和硅油的質(zhì)量比為(25~38):(22~26):(2~3)。
5、作為一種優(yōu)選的方案,所述基礎(chǔ)乳液,稀釋劑和硅油的質(zhì)量比為(30~36):(24~25):(2~3)。
6、作為一種優(yōu)選的方案,所述基礎(chǔ)乳液為改性丙烯酸乳液和聚乙烯基甲醚、氟碳乳液的組合物。
7、作為一種優(yōu)選的方案,所述改性丙烯酸乳液和聚乙烯基甲醚、氟碳乳液的質(zhì)量比為(2~3):(0.5~1.2):(0.5~1.2)。
8、作為一種優(yōu)選的方案,所述丙烯酸乳液和聚乙烯基甲醚、氟碳乳液的質(zhì)量比為(2.2~2.5):(0.5~1.2):(0.8~1)。
9、作為一種優(yōu)選的方案,所述改性丙烯酸乳液的粘度為150~300mpa·s,25℃。
10、作為一種優(yōu)選的方案,所述改性丙烯酸乳液的固含量為50~55wt%。
11、作為一種優(yōu)選的方案,所述氟碳乳液的氟含量為10~15wt%。
12、作為一種優(yōu)選的方案,所述氟碳乳液的固含量為40~48wt%。
13、作為一種優(yōu)選的方案,所述納米粒子為改性有機(jī)硅納米銀、納米石墨烯、納米硫酸鈰、納米氧化鋯、納米氧化鋁、納米氧化鋅、納米碳化硅、納米二氧化鈦組合物。
14、作為一種優(yōu)選的方案,所述納米粒子為改性有機(jī)硅納米銀、納米石墨烯、納米硫酸鈰、納米氧化鋯、納米氧化鋁、納米氧化鋅、納米碳化硅、納米二氧化鈦組合物的質(zhì)量比為(2~2.5):(0.1~18)(2~2.5):(1~1.4):(1~1.4):(1~1.4);(1~1.4):(1~1.4);
15、作為一種優(yōu)選的方案,所述的改性有機(jī)硅納米銀平均粒徑為10~20nm。
16、作為一種優(yōu)選的方案,所述的納米石墨烯的的平均粒徑為10~20nm。
17、作為一種優(yōu)選的方案,所述的納米氧化鋯的平均粒徑為10~20nm。
18、作為一種優(yōu)選的方案,所述的米氧化鋁的的平均粒徑為10~20nm。
19、作為一種優(yōu)選的方案,所述的納米氧化鋅的的平均粒徑為10~20nm。
20、作為一種優(yōu)選的方案,所述的納米納米碳化硅的的平均粒徑為10~20nm。
21、作為一種優(yōu)選的方案,所述的納米二氧化鈦的的平均粒徑為10~20nm。
22、作為一種優(yōu)選的方案,所述改性有機(jī)硅納米銀的制備方法包括以下步驟:s1:將納米銀加入至乙醇和異丁醇的混合溶劑中,200~250w超聲分散均勻,三乙醇胺調(diào)節(jié)ph為9~10,之后加入正硅酸乙酯,異丙醇、硅烷偶聯(lián)劑和聚硅氧烷,升溫至65~70℃保溫反應(yīng)2.5~3h,反應(yīng)完成后將產(chǎn)物離心過濾,乙醇洗滌后烘干,得到改性有機(jī)硅納米銀。
23、所述改性有機(jī)硅納米銀、正硅酸、乙酯異丙醇、硅烷偶聯(lián)劑和聚硅氧烷,的質(zhì)量比為(3.5~3.8):(0.8~0.9):(0.2~0.25):(0.08~0.12):(0.5~1);
24、作為一種優(yōu)選的方案,所述改性有機(jī)硅納米銀,正硅酸乙酯,異丙醇和硅烷偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為(3.5~3.8):(0.8~0.9):(0.2~0.25):(0.08~0.12)。
25、作為一種優(yōu)選的方案,所述硅烷偶聯(lián)劑為γ-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷。
26、作為一種優(yōu)選的方案,所述預(yù)處理改性有機(jī)硅納米銀,十二烷基苯磺酸鈉,琥珀酸酐和氫氟酸的質(zhì)量比為(4~4.5):(0.3~0.4):(1.5~1.8):(10~12)。
27、作為一種優(yōu)選的方案,所述改性有機(jī)硅納米銀的平均粒徑為15~25nm。
28、本技術(shù)中加入的改性有機(jī)硅納米氧銀及納米石墨烯、納米硫酸鈰、納米氧化鋯、納米氧化鐵的組合方案,能夠有效提高高透明耐高溫降溫散熱自清潔膜的力學(xué)機(jī)械性能、耐老化腐蝕性能和防水防濕性能,從而保持良好的膜層清潔性。改性后的有機(jī)硅納米銀穩(wěn)定性增強(qiáng):有機(jī)硅的引入可以顯著增強(qiáng)納米銀粒子的穩(wěn)定性,防止其發(fā)生團(tuán)聚或沉淀,從而保持其在溶液中的均勻分散。改性后的納米銀粒子具有更好的抗菌、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、催化、折射太陽(yáng)光等性能。改性有機(jī)硅納米氧銀與一同使用讓導(dǎo)熱散熱性能達(dá)到極致,材料的納米要求能達(dá)到高透明目的,高透明能提高熱源的輻射性能;納米石墨烯對(duì)耐老化腐蝕性能有較大提高;聚乙烯基甲醚和氟碳乳液能提高疏水性及表面光滑度;改性有機(jī)硅納米氧銀與納米硫酸鈰、納米氧化鋯、納米氧化鋯、納米氧化鋁、納米氧化鋅、納米碳化硅、納米二氧化鈦一起使用讓膜層具有良好導(dǎo)熱性能、抗靜電性能及抗菌功能。納米氧化鋁、納米氧化鋅、納米碳化硅、納米二氧化鈦對(duì)太陽(yáng)光通過光源、紅外線、紫外線具有反射及折射作用,大部分太陽(yáng)光輻射的熱量被反射及折射掉。
29、作為一種優(yōu)選的方案,所述功能助劑為聚乙二醇甲基醚,環(huán)氧嵌段聚醚和芳基酚聚氧乙烯醚的組合物。
30、作為一種優(yōu)選的方案,所述聚乙二醇甲基醚,環(huán)氧嵌段聚醚和芳基酚聚氧乙烯醚的質(zhì)量比為(4~5):(3~3.5):(1~2)。
31、作為一種優(yōu)選的方案,所述聚乙二醇甲基醚的重均分子量為400~800da。
32、作為一種優(yōu)選的方案,所述環(huán)氧嵌段聚醚的重均分子量為6000~8000da。
33、作為一種優(yōu)選的方案,所述環(huán)氧嵌段聚醚的環(huán)氧乙烷嵌段含量為60~70wt%。
34、作為一種優(yōu)選的方案,所述芳基酚聚氧乙烯醚為苯乙基酚聚氧乙烯醚和三甲基苯乙烯苯酚聚氧乙烯醚的組合物。
35、作為一種優(yōu)選的方案,所述苯乙基酚聚氧乙烯醚和三甲基苯乙烯苯酚聚氧乙烯醚的質(zhì)量比為(3~4):(0.6~0.8)。
36、作為一種優(yōu)選的方案,所述苯乙基酚聚氧乙烯醚的hlb值為10~12。
37、作為一種優(yōu)選的方案,所述三甲基苯乙烯苯酚聚氧乙烯醚的hlb值為15~18。
38、本技術(shù)中加入的上述復(fù)配功能助劑能夠有效協(xié)助提高膜層的力學(xué)機(jī)械性能,且能夠有效保證的防水和耐老化腐蝕性能。本技術(shù)中加入的環(huán)氧嵌段聚醚和聚乙二醇甲基醚能夠通過以不同分子鏈的長(zhǎng)度嵌入效果,增強(qiáng)整體功能助劑在膜層材料中的分子網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建協(xié)助效果,進(jìn)而增強(qiáng)膜層內(nèi)部立體網(wǎng)絡(luò)的緊密性,且不同長(zhǎng)度的分子鏈很容易形成相互之間的纏結(jié)現(xiàn)象,有助于提高分子間作用力,進(jìn)而協(xié)助提高膜層的力學(xué)機(jī)械性能,而芳基酚聚氧乙烯醚的加入能夠有效降低本技術(shù)加入的各納米粒子團(tuán)聚現(xiàn)象,從而在膜層的形成中更好的以環(huán)氧嵌段聚醚和聚乙二醇甲基醚作為分散載體,從而增強(qiáng)各粒子在膜層中的均勻性,且能夠避免粒子團(tuán)聚導(dǎo)致的大粒子微孔孔隙的形成,進(jìn)而影響分子和粒子的連接作用,最終降低摩擦力學(xué)機(jī)械性能。另一方面,復(fù)配的功能助劑也能夠協(xié)助氟碳樹脂和聚乙烯基甲醚在表面的平滑膜表面的形成,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了膜層整體的防水、耐老化腐蝕性能的提高。
39、作為一種優(yōu)選的方案,所述稀釋劑為乙醇、甲醇、異丙醇或乙酸乙酯中的至少一種。
40、作為一種優(yōu)選的方案,所述流平劑為有機(jī)硅流平劑中的至少一種。
41、作為一種優(yōu)選的方案,所述潤(rùn)濕劑為非離子潤(rùn)濕劑中的至少一種。
42、作為一種優(yōu)選的方案,所述分散劑為聚氨酯類、丙烯酸、硅丙類類中的至少一種。
43、本技術(shù)第二方面提供了一種高透明耐高溫降溫散熱節(jié)能自清潔膜的制備方法,具體步驟包括以下幾步:s1:將稀釋劑,功能助劑,硅油,基礎(chǔ)乳液加入高速混合機(jī)中,1200~1800rpm攪拌10~20min至均勻;s2:加入納米粒子后,繼續(xù)保持1200~1800rpm轉(zhuǎn)速,攪拌15~25min;s3:最后加入流平劑,潤(rùn)濕劑和分散劑以800~1000rpm轉(zhuǎn)速,攪拌8~10min,完成后將混合料涂覆在所需基底表面,加熱至60~80℃固化4~6h或自干固化24h;即得。
44、本技術(shù)第二方面提供了一種上述高透明耐高溫降溫散熱節(jié)能自清潔膜交通工具領(lǐng)域、電子產(chǎn)品領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域、民用領(lǐng)域?qū)τ诟咄该髂透邷亟禍厣峁?jié)能自清潔膜的多樣性性能需求,實(shí)現(xiàn)了較好的綜合性能和長(zhǎng)使用壽命,同時(shí)節(jié)能效果良好,降低使用成本,具有十分優(yōu)異的應(yīng)用前景。
45、本技術(shù)具有的有益效果:
46、1、本技術(shù)中提供的一種高透明耐高溫降溫散熱節(jié)能自清潔膜,其能夠在保持優(yōu)異的保持優(yōu)異的耐高溫烘烤、降溫散熱、節(jié)能減排、自清潔性能和力學(xué)機(jī)械性能的同時(shí),保有良好的防水、耐老化、耐腐蝕以及抗靜電等性能,滿足了現(xiàn)有交通工具領(lǐng)域、電子產(chǎn)品領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域、民用領(lǐng)域?qū)τ诟咄该髂透邷亟禍厣峁?jié)能自清潔膜的多樣性性能需求,實(shí)現(xiàn)了較好的綜合性能和長(zhǎng)使用壽命,降低使用成本,具有十分優(yōu)異的應(yīng)用前景。
47、2、本技術(shù)中提供的一種高透明耐高溫降溫散熱節(jié)能自清潔膜,加入改性后的有機(jī)硅納米銀穩(wěn)定性增強(qiáng):有機(jī)硅的引入可以顯著增強(qiáng)納米銀粒子的穩(wěn)定性,防止其發(fā)生團(tuán)聚或沉淀,從而保持其在溶液中的均勻分散。改性后的納米銀粒子具有更好的抗菌、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、催化、折射太陽(yáng)光等性能。改性有機(jī)硅納米氧銀與一同使用讓導(dǎo)熱散熱性能達(dá)到極致,材料的納米要求能達(dá)到高透明目的,高透明能提高熱源的輻射性能;納米石墨烯對(duì)耐老化腐蝕性能有較大提高;聚乙烯基甲醚和氟碳乳液能提高疏水性及表面光滑度;改性有機(jī)硅納米氧銀與納米硫酸鈰、納米氧化鋯、納米氧化鋁、納米氧化鋅、納米碳化硅、納米二氧化鈦一起使用讓膜層具有良好導(dǎo)熱性能、抗靜電性能及抗菌功能。納米氧化鋁、納米氧化鋅、納米碳化硅、納米二氧化鈦對(duì)太陽(yáng)光通過光源、紅外線、紫外線具有反射及折射作用,大部分太陽(yáng)光輻射的熱量被反射及折射掉。
48、3、本技術(shù)中提供的一種高透明耐高溫降溫散熱節(jié)能自清潔膜,加入的改性后的有機(jī)硅納米銀其自清潔功能的核心原理是通過在材料表面引入納米銀顆粒,利用其優(yōu)異的抗菌性能和獨(dú)特的表面性質(zhì),實(shí)現(xiàn)自清潔效果。這種材料不僅能夠有效抑制細(xì)菌生長(zhǎng),還能防止污垢和油脂的附著,從而保持表面的清潔和衛(wèi)生。
49、4、本技術(shù)中提供的一種高透明耐高溫降溫散熱節(jié)能自清潔膜,加入的復(fù)配功能助劑能夠有效協(xié)助提高膜層的力學(xué)機(jī)械性能,且能夠有效保證自清潔膜的防水和耐老化腐蝕性能。環(huán)氧嵌段聚醚和聚乙二醇甲基醚能夠通過以不同分子鏈的長(zhǎng)度嵌入效果,增強(qiáng)整體功能助劑在膜層材料中的分子網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建協(xié)助效果,進(jìn)而增強(qiáng)膜層內(nèi)部立體網(wǎng)絡(luò)的緊密性,且不同長(zhǎng)度的分子鏈很容易形成相互之間的纏結(jié)現(xiàn)象,有助于提高分子間作用力,進(jìn)而協(xié)助提高膜層的力學(xué)機(jī)械性能,而芳基酚聚氧乙烯醚的加入能夠有效降低本技術(shù)加入的各納米粒子團(tuán)聚現(xiàn)象,從而在膜層的形成中更好的以環(huán)氧嵌段聚醚和聚乙二醇甲基醚作為分散載體,從而增強(qiáng)各粒子在膜層中的均勻性,且能夠避免粒子團(tuán)聚導(dǎo)致的大粒子微孔孔隙的形成,進(jìn)而影響分子和粒子的連接作用,最終降低摩擦力學(xué)機(jī)械性能。