CN105316003A - 一种柔性太阳能保温液晶聚合物薄膜及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种柔性太阳能保温液晶聚合物薄膜及其制作方法。包括有如下组份：液晶占比58.5%～78.5%、偶氮染料占比1%～3%、聚合物占比19.5～39.5%。本发明柔性太阳能保温液晶聚合物薄膜的制备方法，包括如下步骤：1）将液晶、偶氮染料、聚合物预聚体在暗室中或红光下充分混合均匀；2）涂布成厚度为10-500um的液膜；3）用紫外光照射0.5-30分钟，引发聚合反应，使液晶和偶氮染料形成微滴分布在聚合物中，制得柔性太阳能保温液晶聚合物薄膜。本发明制备的柔性太阳能保温液晶聚合物薄膜，在太阳光中高能光的照射下，能加温薄膜覆盖下的物体和空气；在夜间无太阳光时，对于薄膜覆盖下物体散发的红外线进行反射，从而减少能量损失，达到更佳的保温效果。

Description

一种柔性太阳能保温液晶聚合物薄膜及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种柔性太阳能保温液晶聚合物薄膜及其制作方法，属于太阳能利用技术。

背景技术

当今是技术迅猛发展的时代，对能源的消耗越来越大，因此对节能环保的要求越来越高。太阳能作为可再生的清洁能源受到广泛关注。

目前利用太阳能的一种方式是农业领域的温室塑料大棚，白天利用阳光升温大棚，通过减少对流保持塑料大棚的温度，但是普通的塑料薄膜无法在夜间阻隔棚内物体的红外辐射，造成较大的热量损失。

利用太阳能的另一种方式是太阳能热水器，将光能转化为热能，储蓄在比热较大的水等液态物质之中，然后加以利用，尽管利用保温材料和真空等减小了热量的对流和传导损失，但到夜间，热量通过集热管的红外辐射，仍然有较大的热量损失。

这类太阳能的利用方式由于物体的红外辐射，在夜间存在着较大的热量损失问题。

PDLC是目前一种常见的改变光学反射率的薄膜材料，通过在PDLC薄膜两侧施加电场的与否，改变薄膜里液晶微滴中的液晶分子的排列有序性，达到控制PDLC薄膜光学反射率的目的，这一方式存在制造工艺复杂、成本高，改变薄膜的光线反射率需要控制装置，应用成本高、控制过程存在耗能等诸多问题。

偶氮类化合物在外界光的作用下，会发生分子异构行为，即在紫外光等高能光线的照射下，偶氮分子会异构到高能结构态，分子形态发生一定的形态；在高能光消失后，通过红外光或热驰豫，偶氮分子会回复到低能结构态，分子形态恢复为原来的形态。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种夜间可反射红外线的柔性太阳能保温液晶聚合物薄膜。

本发明的另一目的在于提供一种操作简单，方便实用的柔性太阳能保温液晶聚合物薄膜的制作方法。

本发明的技术方案是：本发明的柔性太阳能保温薄膜，包括有如下组份：液晶占比58.5%～78.5%、偶氮染料占比1%～3%、聚合物占比19.5%～39.5%。

本发明柔性太阳能保温薄膜的制作方法，包括如下步骤：

1）将液晶、偶氮染料、聚合物预聚体在暗室中或红光下充分混合均匀；

2）涂布成厚度为10-500um的液膜；

3）用紫外光照射0.5-30分钟，引发聚合反应，使液晶和偶氮染料形成微滴分布在聚合物中，制得柔性太阳能保温液晶聚合物薄膜。

本发明针对红外辐射造成的热量损失问题，使用偶氮液晶聚合物制备的柔性太阳能保温液晶聚合物薄膜白天能够透射太阳光，实现对薄膜覆盖物体的升温；夜间能对所覆盖物体的红外辐射予以反射，使红外辐射不会向外散失，从而实现更好的保温效果。本发明柔性太阳能保温液晶聚合物薄膜利用太阳光中的高能光来转换薄膜的透射和反射，自身不用消耗能量，亦不需要附加的控制设备，方便大规模使用和推广，特别适合于农业生产的塑料保温大棚和太阳能热水器等应用。

现有液晶聚合物薄膜是将液晶以微小液滴的形态分布在聚合物中，利用液晶材料的光折射率各向异性的特点，在电场条件不同的情况下实现薄膜的透明和不透明的应用。普通液晶聚合物薄膜，液晶的取向是通过透明电极施加外加电场来控制的，即通过施加在电极的电压控制薄膜的透明率。

偶氮化合物是一种在高能光的照射下能够发生分子内部结构变化的同分子式的物质，当高能光线不存在时，其内部分子会驰豫回原来的状态。

使用偶氮、液晶和聚合物制备的柔性太阳能保温薄膜，在太阳光高能光成分的照射下，实现对偶氮分子的光致异构，诱导聚合物薄膜里液晶微滴中的液晶分子产生有序性，偶氮液晶聚合物薄膜对于入射的太阳光呈现透明状态，从而加温薄膜覆盖下的物体和空气；在夜间无太阳光时，偶氮分子恢复原有状态，液晶微滴中的液晶分子失去有序性，偶氮液晶聚合物薄膜呈现不透明状态，对于薄膜覆盖下物体散发的红外线进行反射，从而减少能量损失，达到更佳的保温效果。

本发明提出的柔性太阳能保温（液晶）薄膜是通过太阳光中的紫外成分照射偶氮材料，引发偶氮材料的分子异构来实现液晶的取向控制，因此无需附加控制设施，自动完成透明和不透明的转换，极大地方便应用实施。

附图说明

图1所示为普通液晶聚合物薄膜结构示意图，1为各向同性的透明聚合物，2为液晶分子处于无序排列的液晶微滴，3为液晶分子在电场作用下有序排列的液晶微滴，4为液晶微滴中的液晶分子，5为透明导电电极。

图2所示为本发明偶氮液晶聚合物薄膜结构示意图，1为各向同性的透明聚合物，6为低能态偶氮类分子耦合下液晶分子无序排列的液晶微滴，7为高能态偶氮类分子诱导下液晶分子有序排列的液晶微滴，8为偶氮液晶微滴中的液晶分子，9为低能态的偶氮类分子，10为高能态的偶氮类分子。

图3所示为本发明中偶氮类化合物光致异构示意图，11为偶氮类分子的低能态，12为偶氮类分子的高能态，当偶氮分子收到高能光的照射时，吸收光的能量，分子形态发生变化，异构成高能态；当高能光不再照射时，高能级形态的偶氮类分子在红外低能光照射下或通过热驰豫的方式回复为低能态。

具体实施方式

实施例1：

将以下组分：液晶E7占比68.5%、甲基红偶氮染料占比2%、聚合物预聚体（自带光引发剂）占比29.5%，在红光或暗处充分搅拌均匀；涂布成厚度50um的液膜；使用紫外灯照射10分钟，完成聚合物的聚合反应，制成柔性太阳能保温液晶聚合物薄膜。

实施例2：

将以下组分：液晶E7占比74.5%、甲基黄偶氮染料占比1%、聚合物预聚体（自带光引发剂）占比24.5%，在红光或暗处充分搅拌均匀；涂布成厚度30um的液膜；使用紫外灯照射20分钟，完成聚合物的聚合反应，制成柔性太阳能保温液晶聚合物薄膜。

实施例3：

将以下组分：液晶E9占比64%、甲基红偶氮染料占比1%、聚合物预聚体（自带光引发剂）占比35%，在红光或暗处充分搅拌均匀；涂布成厚度30um的液膜；使用紫外灯照射3分钟，完成聚合物的聚合反应，制成柔性太阳能保温液晶聚合物薄膜。

以上实施例形成的柔性太阳能保温薄膜，取代普通的塑料薄膜，在白天透过太阳光，夜间不透明，所覆盖的物体的红外辐射不致散失，从而更有效地利用太阳能。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种柔性太阳能保温液晶聚合物薄膜，其特征在于包括有如下组份：液晶占比58.5%～78.5%、偶氮染料占比1%～3%、聚合物占比19.5%～39.5%。

2.根据权利要求1所述的柔性太阳能保温液晶聚合物薄膜的制作方法，其特征在于包括如下步骤：

1）将液晶、偶氮染料、聚合物预聚体在暗室中或红光下充分混合均匀；

2）涂布成厚度为10-500um的液膜；

3）用紫外光照射0.5-30分钟，引发聚合反应，使液晶和偶氮染料形成微滴分布在聚合物中，制得柔性太阳能保温液晶聚合物薄膜。