一种被动辐射降温无溶剂聚氨酯革及其制备方法与流程

本技术涉及汽车内饰热管理材料，具体涉及一种被动辐射降温无溶剂聚氨酯革及其制备方法。

背景技术：

1、目前，在汽车内饰等领域中，人造皮革被广泛应用。然而，夏季汽车露天暴晒会使座舱温度急剧升高，内饰皮革大量吸收太阳光可见光与近红外热量，导致座舱积热及空调能耗过高。现有技术中，已出现通过在皮革内部设置表面层、隔热层、制冷层和基底层，并在制冷层和基底层中掺杂微纳米颗粒（如二氧化钛、碳化硅等）来实现辐射制冷的方案。但此类方案通常采用水性或溶剂型聚合物基底，含有大量助剂及溶剂残留，导致挥发性有机化合物（voc）高、气味大，且功能粉体在基体中易发生迁移脱落，短时间内降温功能即完全衰减；同时，现有方案难以在无溶剂体系中稳定负载高辐射制冷结构，无法实现长效的辐射制冷。因此，急需一种能够零voc、功能长效稳定且具备优异被动辐射降温性能的聚氨酯革。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的降温革挥发性有机化合物高且功能粉体易迁移衰减导致制冷功能快速失效的问题，本技术通过一种被动辐射降温无溶剂聚氨酯革及其制备方法，实现零voc残留、辐射微结构稳定以及被动制冷长效的技术效果。

2、为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：

3、一种被动辐射降温无溶剂聚氨酯革，其特征在于，自上而下依次包括：耐候防污辐射顶层、红外辐射降温功能面层、微孔隔热缓冲底层、基布层；所述耐候防污辐射顶层和所述红外辐射降温功能面层均以无溶剂聚氨酯为基体；至少所述红外辐射降温功能面层的基体中分散有辐射降温复合粉体，所述辐射降温复合粉体包括金红石纳米二氧化钛、碳化硅和氧化锆，配置为提供太阳光波段反射特性及8-13μm大气窗口红外辐射特性。

4、上述方案通过采用无溶剂聚氨酯作为基体，从源头消除了有机溶剂的挥发，实现了零voc残留；同时，通过在红外辐射降温功能面层中分散包含金红石纳米二氧化钛、碳化硅和氧化锆的辐射降温复合粉体，利用金红石纳米二氧化钛在太阳光波段的高反射特性阻隔热源输入，并利用碳化硅和氧化锆在8-13μm大气窗口的高红外辐射特性将蓄积的热能以红外电磁波形式辐射散发至外界环境，从而实现了无源被动辐射降温。

5、作为优选，所述辐射降温复合粉体中，以质量百分比计，金红石纳米二氧化钛占50%-60%，碳化硅占25%-30%，氧化锆占10%-15%。

6、上述优选方案通过限定三种粉体的特定配比，使得金红石纳米二氧化钛、碳化硅与氧化锆之间形成全光谱阻热与红外辐射制冷的协同效应，既保证了太阳光波段的高反射率，又最大化了大气窗口的红外发射率，提升了被动制冷效果。

7、作为优选，所述无溶剂聚氨酯由无溶剂a组分和无溶剂b组分反应形成；所述无溶剂a组分包括耐候聚醚多元醇、柔性聚酯多元醇、所述辐射降温复合粉体、抗uv耐候助剂和交联调节剂；所述无溶剂b组分包括脂肪族耐候异氰酸酯预聚体和低黏度活性稀释组分。

8、上述优选方案通过无溶剂a组分和b组分的特定反应体系，利用耐候聚醚多元醇和脂肪族耐候异氰酸酯预聚体提供优异的耐紫外与耐高低温性能，同时低黏度活性稀释组分有效降低了体系黏度，确保了高浓度辐射降温复合粉体在无溶剂状态下的均匀分散与稳定成型。

9、作为优选，以质量份计：所述无溶剂a组分包括：耐候聚醚多元醇48-58份、柔性聚酯多元醇15-20份、所述辐射降温复合粉体6-10份、抗uv耐候助剂1.0-1.5份、交联调节剂0.3-1.0份；所述无溶剂b组分包括：脂肪族耐候异氰酸酯预聚体90-95份、低黏度活性稀释组分5-10份。

10、上述优选方案通过限定各组分的具体质量份比例，平衡了皮革的柔软度、力学强度与辐射降温功能，确保了无溶剂体系在加工过程中的良好流变性能及最终成品的耐久性。

11、作为优选，所述微孔隔热缓冲底层具有封闭微孔结构，配置为阻断热传导。

12、上述优选方案通过在底层设置封闭微孔结构，大幅降低了热传导系数，有效阻断了地面与车体向内饰的热传导，起到隔热保冷的作用，与反射阻热及辐射制冷机制协同形成完整的热管理闭环。

13、作为优选，所述耐候防污辐射顶层的厚度占整体厚度的5%-15%；所述红外辐射降温功能面层的厚度占整体厚度的20%-35%；所述微孔隔热缓冲底层的厚度占整体厚度的40%-60%；所述基布层的厚度占整体厚度的10%-20%。

14、上述优选方案通过合理分配各层厚度比例，在保证辐射降温功能层具有足够红外辐射通道的同时，最大化隔热层的体积占比以降低整体导热系数，并维持基布层提供必要的力学支撑，从而优化了整体降温与力学性能的平衡。

15、作为优选，所述辐射降温复合粉体经过硅烷偶联剂湿法包覆改性处理。

16、上述优选方案通过对粉体进行硅烷偶联剂湿法包覆改性，在粉体表面形成有机包覆层，改善了粉体与无溶剂聚氨酯基体之间的界面相容性，解决了粉体团聚及易沉降的问题，保证了红外辐射通道的连续与完整，防止了功能粉体的迁移与脱落。

17、此外，本技术还提供了一种被动辐射降温无溶剂聚氨酯革的制备方法，其特征在于，包括：提供含辐射降温复合粉体的无溶剂聚氨酯组合物，所述辐射降温复合粉体包括金红石纳米二氧化钛、碳化硅和氧化锆；将所述无溶剂聚氨酯组合物涂布于基布层上，形成多层结构；对所述多层结构执行梯度温控固化，所述梯度温控固化包括低温成膜阶段、中温稳定阶段和高温交联阶段，以保留所述辐射降温复合粉体的辐射微纳结构并锁定功能基团。

18、上述方案通过采用梯度温控固化工艺，在低温成膜阶段初步定型并保留辐射微纳结构，在中温稳定阶段使结构进一步定型，在高温交联阶段深度交联锁定功能基团，从而避免了无溶剂体系固化过程中辐射微结构的坍塌，保证了红外发射通道的完整稳定，实现了降温功能的长效稳定。

19、作为优选，所述低温成膜阶段的温度为85-95℃，所述中温稳定阶段的温度为110-120℃，所述高温交联阶段的温度为130-140℃。

20、上述优选方案通过限定三段固化的具体温度范围，精准控制无溶剂聚氨酯的成膜与交联速率，确保了在每一阶段均能达到预期的物理化学状态，从而在实现深度交联的同时有效保留了粉体的辐射微纳结构。

21、作为优选，在所述提供含辐射降温复合粉体的无溶剂聚氨酯组合物之前，还包括：采用硅烷偶联剂对所述辐射降温复合粉体进行湿法包覆改性处理。

22、上述优选方案通过在配制组合物前预先对粉体进行偶联活化改性，进一步提高了粉体在无溶剂聚氨酯双组份体系中的分散均匀性，为后续涂布成型及辐射微结构的稳定奠定了基础。

23、有益效果：本技术采用全无溶剂聚氨酯体系作为皮革基体，从源头消除了有机溶剂的使用，实现了零voc、无异味、无雾化的绿色环保等级；同时，通过在红外辐射降温功能面层中引入由金红石纳米二氧化钛、碳化硅和氧化锆特定复配而成的辐射降温复合粉体，构建了高太阳光反射与大气窗口红外辐射散热双效被动制冷体系，利用辐射降温复合粉体在8-13μm大气窗口波段的高红外发射率将皮革蓄积的热能以红外电磁波形式向外界环境辐射散发，同时金红石纳米二氧化钛在太阳光波段的高反射特性有效阻隔热源输入，在无电无源条件下实现持续被动降温；此外，通过梯度温控固化工艺与粉体偶联活化改性的协同配合，在无溶剂体系中稳定保留了辐射微纳结构并锁定了功能基团，解决了功能粉体易迁移脱落与辐射结构易坍塌的问题，实现了降温功能在全气候条件下的长效稳定，大幅降低了座舱能耗。