一种高稳定性热致变色材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高稳定性热致变色材料及制备方法，属于智能窗节能材料技术领域。该方法首先使用自由基聚合法制备水凝胶基体溶液，然后采用物理分散和化学分散相结合的方法对铯钨青铜纳米粉末进行分散处理，获得均匀稳定分散的铯钨青铜

【技术实现步骤摘要】
一种高稳定性热致变色材料及制备方法


[0001]本专利技术涉及智能窗热管理节能材料
，具体涉及一种高稳定性铯钨青铜
‑
聚乙烯醇/水凝胶热致变色材料制备方法。

技术介绍

[0002]当前随着工业化的发展和人口的不断增长，能源的消耗也随之迅速增加。能源的过度消耗已经对人类社会产生了深远影响，随着全球气候持续变暖以及温室效应不断加剧，节能减排已经成为了当今时代的热门话题。据报道，建筑能源消耗占据了全球大约40％
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50％的总能耗，其中超过50％的建筑能源使用在建筑制冷、供暖和通风等渠道，因此提高建筑的能源效率有助于节能。其中，建筑中的窗户被认为是能效最低的部分，在窗户处存在着大量的光热交换和气体流通，在光强和温度高时不可避免会导致室内采光过度和室内温度快速上升，使得室内生活工作的人舒适度降低。由于太阳光能量主要集中分布在可见到近红外区域，而红外辐射一旦被吸收，就会导致升温，因此要求室内适度采光和维持舒适温度应尽可能让可见光透过，而屏蔽大部分近红外光。基于上述需求，迫切需要研制在可见光区高透明，近红外区屏蔽效果良好的高稳定性可调节型节能材料应用于建筑窗口。
[0003]铯钨青铜纳米粉末是一种对可见光高透，对近红外光具有高吸收的物质，并且隔热效果良好，已经被广泛应用于隔热涂层和隔热薄膜，但是铯钨青铜只具备单一光学性能参数，动态调节能力欠缺。而水凝胶是由一组交联性的亲水网络和高含水量组分组成的仿生功能材料，其体积可以随着水凝胶吸收或释放水分产生大的体积变化，进而导致其物理、化学、结构等方面的性质发生变化，并且其性质变化可以通过光、热、电场等多种方式引发。其中热致变色水凝胶材料是被动式热刺激响应型相变材料，在大约32℃附近即可发生透明到不透明状态的转变，对光具有动态调节作用，十分适合用于构建节能型窗口，但是水凝胶未发生相变前对可见光和近红外光都具有高透性，限制了实际应用。
[0004]铯钨青铜纳米粉末和水凝胶材料所具有的优良特点具有互补性，因此利用适当的方法将二者组合构建出一种新型复合材料将能同时具备二者的特点。但是由于铯钨青铜纳米粉末分散到水溶液中极容易发生团聚现象，而水凝胶基体溶液超过90％的成分都是水，随时间延长，分散的铯钨青铜纳米粉末将逐渐聚沉在溶液底部，导致复合材料的整体性能不稳定，因此如何解决分散稳定性问题使得铯钨青铜纳米粉末能够长时间均匀分散在水凝胶基体溶液中是构建高稳定性复合材料的重要环节。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：针对上述铯钨青铜纳米粉末在水凝胶基体溶液中容易产生团聚现象导致复合材料性能不稳定的问题，本专利技术提供一种高稳定性铯钨青铜
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聚乙烯醇/水凝胶热致变色材料制备方法，以解决分散稳定性问题。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种高稳定性热致变色材料的制备方法，使用自由基聚合法制备水凝胶基体溶
液，采用物理分散和化学分散相结合的方法对铯钨青铜纳米粉末进行分散处理获得铯钨青铜
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聚乙烯醇前驱液，铯钨青铜
‑
聚乙烯醇前驱液与水凝胶基体溶液均匀混合获得高稳定性铯钨青铜
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聚乙烯醇/水凝胶。
[0008]优选的，所述自由基聚合法使用过硫酸铵为引发剂提供反应所需自由基。
[0009]优选的，所述水凝胶基体由N
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异丙基丙烯酰胺单体聚合而成。
[0010]优选的，所述物理分散法和化学分散法分别为使用0.1
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0.5mm粒径磨球撞击铯钨青铜粉末和使用聚乙烯醇溶液为表面活性剂润湿铯钨青铜粉末。此外，物理分散和化学分散相结合的方法还包括高速搅拌与无机物表面改性结合，球磨法与表面活性剂结合，球磨法与有机物表面改性结合等。
[0011]优选的，所述铯钨青铜
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聚乙烯醇前驱液铯钨青铜粉末质量百分比为0.5％
‑
5％。
[0012]优选的，制备方法包括以下步骤：
[0013](1)对使用容器进行清洗，然后在容器中反应制备水凝胶基体溶液；
[0014](2)物理分散和化学分散法相结合对铯钨青铜纳米粉末进行分散处理，制备铯钨青铜
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聚乙烯醇前驱液；
[0015](3)按特定百分比取用前驱液与水凝胶基体溶液均匀混合即得铯钨青铜
‑
聚乙烯醇水凝胶。
[0016]优选的，所述步骤(1)的具体步骤为：先将1.2
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2gN
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异丙基丙烯酰胺单体和0.3
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0.5g交联剂N,N
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亚甲基双丙烯酰胺加入洗净容器，加入30
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50ml去离子水搅拌形成均匀溶液，再加入0.5
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1.5ml催化剂N,N,N,N
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四甲基乙二胺，最后加入15
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25mg引发剂过硫酸铵，反应容器密封置于5
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20℃水浴中缓慢搅拌反应24h以上，获得水凝胶基体溶液。
[0017]优选的，所述步骤(2)的具体步骤为：先制备1％
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5％wt聚乙烯醇溶液备用，再将铯钨青铜纳米粉末加入聚乙烯醇溶液混合，最后将洗净干燥后的0.1
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0.5mm粒径磨球与混合液按照1:8
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1:15球液质量比加入封口容器剧烈搅拌24h以上，获得铯钨青铜
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聚乙烯醇前驱液。
[0018]优选的，步骤(3)中所述的铯钨青铜
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聚乙烯醇/水凝胶中铯钨青铜纳米粉末质量百分比为0.02％
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0.08％。
[0019]本专利技术还提供一种所述的制备方法得到的一种高稳定性热致变色材料。
[0020]本专利技术的有益效果为：
[0021](1)通过采用物理分散和化学分散双重结合的方法针对铯钨青铜纳米粉末团聚现象进行处理，能够获得均匀稳定分散的铯钨青铜
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聚乙烯醇前驱液，与水凝胶基体溶液均匀混合后能够得到长时间均匀稳定的铯钨青铜
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聚乙烯醇水凝胶热致变色材料。本方法可以简单高效的削弱铯钨青铜纳米颗粒的团聚现象，材料整体稳定性良好，该材料为智能窗节能应用提供了一种可行方案。
[0022](2)采用本专利技术的方法制备的材料同时兼具高的平均可见光透过率和近红外屏蔽的优良光学性能，同时作为液体材料，方便存储和使用。
附图说明
[0023]图1为铯钨青铜
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聚乙烯醇/水凝胶材料示意图；
[0024]图2为实例制备0.02％wt铯钨青铜
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聚乙烯醇/水凝胶相变前后光谱测试图；
[0025]图3为实例制备0.04％wt铯钨青铜
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聚乙烯醇/水凝胶相变前后光谱测试图；
[0026]图4为实例制备0.08％wt铯钨青铜
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聚乙烯醇/水凝胶相变前后光谱测试图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高稳定性热致变色材料的制备方法，其特征在于：使用自由基聚合法制备水凝胶基体溶液，采用物理分散和化学分散相结合的方法对铯钨青铜纳米粉末进行分散处理获得铯钨青铜
‑
聚乙烯醇前驱液，铯钨青铜
‑
聚乙烯醇前驱液与水凝胶基体溶液均匀混合获得高稳定性铯钨青铜
‑
聚乙烯醇/水凝胶。2.根据权利要求1所述的一种高稳定性热致变色材料的制备方法，其特征在于：所述自由基聚合法使用过硫酸铵为引发剂提供反应所需自由基。3.根据权利要求1所述的一种高稳定性热致变色材料的制备方法，其特征在于：所述水凝胶基体由N
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异丙基丙烯酰胺单体聚合而成。4.根据权利要求1所述的一种高稳定性热致变色材料的制备方法，其特征在于：所述物理分散法和化学分散法分别为使用0.1
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0.5mm粒径磨球撞击铯钨青铜粉末和使用聚乙烯醇溶液为表面活性剂润湿铯钨青铜粉末。5.根据权利要求1所述的一种高稳定性热致变色材料的制备方法，其特征在于：所述铯钨青铜
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聚乙烯醇前驱液铯钨青铜粉末质量百分比为0.5％
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5％。6.根据权利要求1
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5任意一项所述的一种高稳定性热致变色材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)对使用容器进行清洗，然后在容器中反应制备水凝胶基体溶液；(2)物理分散和化学分散法相结合对铯钨青铜纳米粉末进行分散处理，制备铯钨青铜
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聚乙烯醇前驱液；(3)按特定百分比取用前驱液与水凝胶基体溶液均匀混合即得铯钨青铜
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【专利技术属性】
技术研发人员：顾德恩，乐月圣，赵天成，刘文硕，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：