本发明属于有机-无机复合材料领域，特别涉及一种高透过控温型掺镁二氧化钒/热致变色微胶囊双层相变涂层及其制备方法和应用。
背景技术：
1、随着人类对能源需求的快速增长和环境的破环，节能材料和可再生能源逐渐进入人们的视野，其中太阳能的开发与利用是不可或缺的一部分。在太阳能的驱动下，控温涂层在达到一定温度时自动降低其光透过率，从而对室内温度进行调节，符合节能和绿色可持续发展的理念。
2、二氧化钒是控温涂层的主要组成材料，其在低温下呈半导体状态，相对红外线具有透过作用，在高温下会转变为金属态吸收红外线，通过对近红外光的选择性透过，可以实现对温度的调控。由于二氧化钒较低的光透过率以及有限的光调制能力对其满足实际应用造成了一定的困扰。
3、现阶段主要通过掺杂元素、构建核壳结构以及多层膜结构对二氧化钒进行改性，但单一的改性方法会提升性能的基础上对另一性能损害。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高透过控温型掺镁二氧化钒/热致变色微胶囊双层相变涂层及其制备方法和应用，以解决二氧化钒较低的光透过率和光调节能力的技术缺陷性问题。
2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
3、本发明公开了一种高透过控温型掺镁二氧化钒/热致变色微胶囊双层相变涂层的制备方法，包括以下步骤：
4、1)将钒源和镁源，通过水热法制备具有相变功能的掺镁二氧化钒；
5、2)将具有相变功能的掺镁二氧化钒以及具有热响应效果的热致变色微胶囊分别分散于聚氨酯中，分别制得掺镁二氧化钒乳液和热致变色微胶囊乳液；
6、3)将掺镁二氧化钒乳液先旋涂于基材表面，获得掺镁二氧化钒相变涂层；
7、4)再将热致变色微胶囊乳液旋涂于覆有掺镁二氧化钒相变涂层的基材上，制得高透过控温型掺镁二氧化钒/热致变色微胶囊双层相变涂层。
8、进一步地，所述钒源采用五氧化二钒或偏钒酸铵；所述镁源采用氧化镁或草酸镁。
9、优选地，步骤1)中，水热法具体操作如下：
10、将五氧化二钒和草酸溶于水中，加入掺杂剂，充分混合均匀，然后加入水热反应溶剂混合均匀后于200℃下反应3～12h，离心处理，将沉淀洗涤、干燥得到掺镁二氧化钒，将其在氩气氛围下300-800℃退火1-4h，制得具有相变功能的掺镁二氧化钒。
11、进一步优选地，所述水热反应溶剂为甲醇或异丙醇，水与水热反应溶剂的体积比为50％；所述掺杂剂为草酸镁或氧化镁，掺杂剂中镁与五氧化二钒中钒的质量比为(0.1～1)：10。
12、优选地，步骤2)中，具有热响应效果的热致变色微胶囊采用25℃热致变色微胶囊、35℃热致变色微胶囊或40℃热致变色微胶囊。
13、优选地，步骤2)中，具有相变功能的掺镁二氧化钒和具有热响应效果的热致变色微胶囊的总质量与聚氨酯的质量比为(0.1～1)：20。
14、优选地，步骤3)中，将掺镁二氧化钒乳液旋涂于基材表面，于50～70℃下固化干燥10～30min，室温放置2h，获得掺镁二氧化钒相变涂层。
15、优选地，步骤4)中，将热致变色微胶囊乳液旋涂于覆有掺镁二氧化钒相变涂层的基材表面，于50～70℃下固化干燥10～30min，室温放置2h，获得高透过控温型掺镁二氧化钒/热致变色微胶囊双层相变涂层。
16、优选地，所述基材为玻璃基材；旋涂次数为1～3次。
17、本发明还公开了采用上述的制备方法制得的高透过控温型掺镁二氧化钒/热致变色微胶囊双层相变涂层，该涂层中掺镁二氧化钒层具有实心球状、蛋黄状或中空球状形貌。
18、本发明还公开了上述的高透过控温型掺镁二氧化钒/热致变色微胶囊双层相变涂层在制备控温涂层中的应用。
19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
20、本发明采用掺杂元素与构建多层膜结构相结合的办法提升二氧化钒的光透过率以及增大光调节波段范围和光调节能力。采用调控红外光的掺镁二氧化钒与调控可见光的热致变色微胶囊，制备掺镁二氧化钒/热致变色微胶囊双层相变涂层，一方面有效提升涂层的光透过率，增加实际应用性能；另一方面掺镁二氧化钒与热致变色微胶囊的协同作用，进一步提高了太阳光的调节能力与光谱调节范围，从而提升涂层的控温能力。与二氧化钒涂层相比，采用本发明所制备的掺镁二氧化钒/热致变色微胶囊双层相变涂层的光透过率提高了50.87％，控温能力提升12.7％。
1.一种高透过控温型掺镁二氧化钒/热致变色微胶囊双层相变涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的高透过控温型掺镁二氧化钒/热致变色微胶囊双层相变涂层的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述钒源采用五氧化二钒或偏钒酸铵；所述镁源采用氧化镁或草酸镁；水热法具体操作如下：
3.根据权利要求2所述的高透过控温型掺镁二氧化钒/热致变色微胶囊双层相变涂层的制备方法，其特征在于，所述水热反应溶剂为甲醇或异丙醇，水与水热反应溶剂的体积比为50％；所述掺杂剂为草酸镁或氧化镁，掺杂剂中镁与五氧化二钒中钒的质量比为(0.1～1)：10。
4.根据权利要求1所述的高透过控温型掺镁二氧化钒/热致变色微胶囊双层相变涂层的制备方法，其特征在于，步骤2)中，具有热响应效果的热致变色微胶囊采用25℃热致变色微胶囊、35℃热致变色微胶囊或40℃热致变色微胶囊。
5.根据权利要求1所述的高透过控温型掺镁二氧化钒/热致变色微胶囊双层相变涂层的制备方法，其特征在于，步骤2)中，具有相变功能的掺镁二氧化钒和具有热响应效果的热致变色微胶囊的总质量与聚氨酯的质量比为(0.1～1)：20。
6.根据权利要求1所述的高透过控温型掺镁二氧化钒/热致变色微胶囊双层相变涂层的制备方法，其特征在于，步骤3)中，将掺镁二氧化钒乳液旋涂于基材表面，于50～70℃下固化干燥10～30min，室温放置2h，获得掺镁二氧化钒相变涂层。
7.根据权利要求1所述的高透过控温型掺镁二氧化钒/热致变色微胶囊双层相变涂层的制备方法，其特征在于，步骤4)中，将热致变色微胶囊乳液旋涂于覆有掺镁二氧化钒相变涂层的基材表面，于50～70℃下固化干燥10～30min，室温放置2h，获得高透过控温型掺镁二氧化钒/热致变色微胶囊双层相变涂层。
8.根据权利要求6或7所述的高透过控温型掺镁二氧化钒/热致变色微胶囊双层相变涂层的制备方法，其特征在于，所述基材为玻璃基材；旋涂次数为1～3次。
9.采用权利要求1～8中任意一项所述的制备方法制得的高透过控温型掺镁二氧化钒/热致变色微胶囊双层相变涂层，其特征在于，该涂层中掺镁二氧化钒层具有实心球状、蛋黄状或中空球状形貌。
10.权利要求9所述的高透过控温型掺镁二氧化钒/热致变色微胶囊双层相变涂层在制备控温涂层中的应用。
