光热转换胶乳海绵及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种光热转化胶乳海绵及其制备方法和应用，制备方法包括以下步骤：将光热转换填料制备为水分散体；将光热转换填料水分散体加入胶乳中混合，制备具有孔隙的胶乳海绵；将所述胶乳海绵浸入水凝胶溶液中，使所述水凝胶溶液在所述孔隙中发生交联反应形成凝胶，即可得到光热转化胶乳海绵。光热转化胶乳海绵由所述方法制备而成，可应用于污水处理领域、海水淡化领域、光热发电领域和光热储能领域。本发明专利技术提供的光热转换胶乳海绵具有高效的水蒸发能力，其吸收范围宽、隔热性能优良，水运输通道畅通且亲水性高。输通道畅通且亲水性高。

【技术实现步骤摘要】
光热转换胶乳海绵及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及光热材料
，尤其涉及一种光热转换胶乳海绵及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]太阳能是一种取之不尽用之不竭的绿色清洁能源，采用光热材料将太阳能转换为热能进行水分蒸发是一种高效节能的方法，该方法被广泛应用于海水淡化、污水处理、光热发电、光热储能等众多领域。目前光热转换材料的研究主要集中在纳米流体光热转换材料和水气界面光热转换材料这两种。纳米流体光热转换材料的工作原理是指将光热颗粒材料分散在水中，通过光热转换对水体加热产生蒸汽，由于是对整个水体进行加热，因此，存在能量损耗大、转换效率较低的问题。水气界面光热转换材料是二维或三维的光热材料，其可以自漂浮在水气界面，通过光热转换使热量局域在空气-水界面驱动界面水蒸发，由于是对水体表层加热，因此光热转换效率高、热损耗小，是目前研究的重点。
[0003]其中影响水气界面材料光热转换效率的因素主要有以下四个方面：
[0004]第一，材料的光吸收范围和光热性能。若材料光吸收范围越大，光热性能越好，则光热转换效率越高。
[0005]第二，材料的隔热性能。若材料的导热系数越低，热损失越小，则水蒸发效率越高。
[0006]第三，水的运输通路是否畅通。
[0007]第四，材料的亲水性。若材料的亲水性越好，水的运输越快，则水蒸发效率越高。
[0008]其中，对于水气界面光热转换材料而言，光吸收范围和光热性能主要由光热转化填料来决定，而材料的隔热性能，水通路以及亲水性能则主要由基材来决定，目前主要限制水气界面光热转换材料发展的是基材的选择，国内外关于界面光热材料基体材料的研究主要有炭化木材、炭化萝卜、纱布、滤纸、双层膜等，但这些基体材料要么成本较高，要么耐久性差，转换效率低，难以大规模的生产应用。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于克服现有技术中所述的缺陷，从而提供一种光热转换胶乳海绵及其制备方法和应用，该光热转换胶乳海绵具有高效的水蒸发能力，其吸收范围宽、隔热性能优良，水运输通道畅通且亲水性高。其制备方法简单，适用于制胶废水等的污水处理或海水淡化领域。
[0010]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0011]一种制备光热转化胶乳海绵的方法，包括以下步骤：
[0012]将光热转换填料制备为水分散体；
[0013]将光热转换填料水分散体加入胶乳中混合，制备具有孔隙的胶乳海绵；
[0014]将所述胶乳海绵浸入水凝胶溶液中，使所述水凝胶溶液在所述孔隙中发生交联反应形成凝胶，即可得到光热转化胶乳海绵。
[0015]作为一种可实施的方式，所述光热转换填料为碳、半导体或具有共轭结构的高聚物中的一种或几种。
[0016]作为一种可实施的方式，所述碳为炭黑、石墨烯、碳纳米管中的一种或几种。
[0017]作为一种可实施的方式，所述半导体为三氧化二钛、二硫化钼、硫化铜或黑磷中的一种或几种。
[0018]作为一种可实施的方式，所述具有共轭结构的高聚物为聚多巴胺、聚吡咯、聚苯胺中的一种或几种。
[0019]作为一种可实施的方法，所述胶乳为配合胶乳，包括以下重量份的原料：
[0020]胶乳原料100份、硫磺2-4份、促进剂1-4份、防老剂1-2份、表面活性剂0.5-2份、氢氧化钾0-0.2份。
[0021]作为一种可实施的方法，所述配合胶乳的制备方法为：
[0022]将所述硫磺、促进剂、防老剂、发泡剂分别制备为20-60wt％的水分散体；
[0023]向所述胶乳原料中加入硫磺水分散体、促进剂水分散体、防老剂水分散体、表面活性剂和氢氧化钾进行搅拌，得配合胶乳。
[0024]作为一种可实施的方式，所述胶乳海绵的制备方法为：先将所述胶乳与所述光热转换填料水分散体进行混合，然后加入表面活性剂，并通过机械搅拌的方式混入空气打发，再加入氧化锌水分散体和硅氟化钠水分散体对泡沫胶乳进行胶凝制得泡沫凝胶，将所述泡沫凝胶经硫化、干燥而制得胶乳海绵；
[0025]其中，所述光热转换填料水分散体中光热转换填料的添加量为1-20份，所述表面活性剂的用量为0.5-2份，所述氧化锌水分散体中氧化锌的添加量为2-4重量份，所述硅氟化钠水分散体中硅氟化钠的添加量为1-3重量份。
[0026]作为一种可实施的方式，所述胶乳海绵的制备方法为：先将所述胶乳与所述光热转换填料水分散体进行混合，再加入有机发泡剂进行化学发泡制得泡沫凝胶，然后将所述泡沫凝胶经硫化、干燥制得胶乳海绵；其中，所述光热转换填料水分散体中光热转换填料的添加量为1-20份，所述有机发泡剂为过氧化氢和/或碳酸氢铵。
[0027]作为一种可实施的方式，所述水凝胶为聚丙烯酰胺和/或聚乙烯醇。
[0028]一种光热转换胶乳海绵，由上述方法制备而成。
[0029]一种光热转换胶乳海绵，包括具有多孔结构的海绵本体，所述海绵本体内分布有光热转换填料，所述多孔结构为水运输通道，所述水运输通道中填充有水凝胶。
[0030]一种光热转换胶乳海绵在污水处理领域、海水淡化领域、光热发电领域和光热储能领域的应用。
[0031]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0032]本专利技术提供的光热转化胶乳海绵主要由胶乳、光热转换填料和水凝胶制备而成，其中在制备的过程中，将胶乳与光热转换填料混合制备成胶乳海绵，其中胶乳海绵具有泡孔结构且泡孔结构为全部连孔或绝大部分连孔少部份不连孔，这些多孔结构一方面为水的运输提供通道，另一方面可使封存在泡孔内的气体具有极低的热传导系数，阻止热量的耗散，从而提高水蒸发效率。另外胶乳海绵其自身具有良好自漂性、吸收震动性和耐压缩抗疲劳性，其可以以较大的表面积漂浮在水面，相应地，分布于胶乳中的光热转化填料为碳、半导体或者具有共轭结构的高聚物，它们具有较宽的光吸收范围和较强的吸光能力；胶乳海
绵虽然具有丰富的孔隙结构，可以为水提供自下而上的运输通路，但由于其具有疏水性，水的传输较慢，影响水蒸发效率。因此，本申请在制备过程中，将胶乳海绵浸泡于水凝胶溶液中，使水凝胶溶液在孔隙中发生交联反应形成凝胶，从而大大提高水运输的速度，和水的蒸发效率。
具体实施方式
[0033]下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的重量份若未做特殊说明，则1份均代指1g。需要说明的是，胶乳原料由海南橡胶集团公司提供；防老剂为2，6-二叔丁基对甲酚。
[0035]胶乳发泡剂就是使对象物质成孔的物质，它可分为化学发泡剂和物理起泡剂两大类。化学发泡剂是那些经加热分解后能释放出二氧化碳和氮气等气体，并在胶料中形成泡沫的化合物；物理起泡剂是帮助胶乳在机械搅拌的作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备光热转化胶乳海绵的方法，其特征在于，包括以下步骤：将光热转换填料制备为水分散体；将光热转换填料水分散体加入胶乳中混合，制备具有孔隙的胶乳海绵；将所述胶乳海绵浸入水凝胶溶液中，使所述水凝胶溶液在所述孔隙中发生交联反应形成凝胶，即可得到光热转化胶乳海绵。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光热转换填料为碳、半导体或具有共轭结构的高聚物中的一种或几种。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述碳为炭黑、石墨烯、碳纳米管中的一种或几种；所述半导体为三氧化二钛、二硫化钼、硫化铜或黑磷中的一种或几种；所述具有共轭结构的高聚物为聚多巴胺、聚吡咯、聚苯胺中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述胶乳为配合胶乳，包括以下重量份的原料：胶乳原料100份、硫磺2-4份、促进剂1-4份、防老剂1-2份、氢氧化钾0-0.2份。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述配合胶乳的制备方法为：将所述硫磺、促进剂、防老剂分别制备为20-60wt％的水分散体；向所述胶乳原料中加入硫磺水分散体、促进剂水分散体、防老剂水分散体和氢氧化钾进行搅拌，得配合胶乳。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述胶乳海绵的制备方法为：先将所述胶乳与所述光热...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭海生，汪志芬，李建斌，
申请(专利权)人：中胶永生东南亚乳胶制品股份有限公司，
类型：发明
国别省市：