自漂浮的隔热导水材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种自漂浮的隔热导水材料及其制备方法和应用。本发明专利技术所述的隔热导水材料，其包含交联剂、聚乙烯吡咯烷酮和隔热材料。本发明专利技术还提供了隔热导水材料的制备方法，其包含下述步骤：(1)将所述交联剂与所述聚乙烯吡咯烷酮混合得到混合粉末；(2)将所述的混合粉末溶于有机溶剂中，得到铸膜液；(3)将所述的铸膜液加入隔热材料中得到浆料；(4)将所述的浆料进行压制，然后进行相转化得到隔热导水材料。本发明专利技术所述的自漂浮隔热导水材料充分结合了隔热材料的隔热性能和交联剂之间的间隙和高分子网络的导水性能，集成了隔热和导水的性能，能够有效提升光热转化材料的光热蒸发效率，并且具有足够的机械强度和优异的重复利用性。

Self-floating heat-insulating and water-conducting materials and their preparation methods and Applications

The invention relates to a self-floating heat insulating and water conducting material and a preparation method and application thereof. The heat insulating and water conducting material of the invention comprises crosslinking agent, polyvinyl pyrrolidone and heat insulating material. The invention also provides a preparation method of heat-insulating and water-conducting material, which comprises the following steps: (1) mixing the crosslinking agent and the polyvinylpyrrolidone to obtain mixed powder; (2) dissolving the mixed powder in organic solvents to obtain casting film liquid; (3) adding the casting film liquid to the heat-insulating material to obtain slurry; (4) pressing the slurry and then phase transformation to obtain the slurry. To heat-insulating and water-conducting materials. The self-floating heat-insulating water conducting material of the invention fully combines the heat-insulating property of the heat-insulating material, the gap between the crosslinking agents and the water conductivity of the polymer network, integrates the heat-insulating and water-conducting properties, can effectively improve the photothermal evaporation efficiency of the photothermal conversion material, and has sufficient mechanical strength and excellent reusability.

【技术实现步骤摘要】
自漂浮的隔热导水材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及复合材料的
，具体涉及一种自漂浮的隔热导水材料及其制备方法和应用。
技术介绍
随着人类社会的发展，水资源短缺日益成为全球环境问题之一。水量和水质型缺水的的双重困局威胁着全球近40亿的人口，制约着人类社会的发展，尤其是社会经济不发达、自然资源匮乏的地区。因此，在全球能源危机面前，探索出一种低能耗、易普及的净水方法成为一种迫切的需要。水的自然循环是一种司空见惯的自然现象，其包涵了最广泛发生的的水质净化的过程，而太阳能水正是自然循环的根本驱动力。光热转化正是人类对自然过程的学习和强化，拥有着最高的转化效率，也是人类社会利用太阳能的最主要形式。因此如何高效地利用太阳能强化水的蒸发，提升水的品质，拥有广泛的研究和应用前景。目前，光热转化领域主要关注于吸光和光热转化材料的改进和制备。主要的光热蒸发材料有贵金属如金、银等纳米流体以及这些纳米颗粒进一步组装所构成的基于等离子激元效应的体系。除贵金属外，碳基材料如碳纳米管(CNT)、石墨烯(GO)等无机纳米材料及进一步组装而成的宏观漂浮碳材料也有良好的光热转化性能。尽管部分材料拥有平均90％以上的太阳能光谱吸收能力，但是在实际的太阳光照射和大水体应用中的效率依然不足，主要归因于未能充分利用光热转化材料固定的热量。因此，热量管理成为光热转化材料走向实际应用重要的一步。因此，学者提出了许多多孔材料来降低材料向水体的传热；也有学者通过将隔热材料和吸水材料组合在维持水传输的过程中更好地保持隔热性能。但是这些材料的制备过程复杂，机械强度较低，离大规模应用仍有较大的差距。专利技术内容为此，本专利技术所解决的技术的问题是在现有技术中，隔热导水材料的制备过程复杂、机械强度较低，离大规模应用仍有较大的差距。为了解决上述的技术问题，本专利技术提供了一种隔热导水材料，所述的隔热导水材料是基于热量管理的隔热导水材料，能有效地实现热量管理和水传输之间的平衡，避免过多的水传输造成不必要的热量损失，为材料在实际中的应用提供了理论和材料基础。本专利技术提供了所述的隔热导水材料，其包含交联剂、聚乙烯吡咯烷酮和隔热材料。本专利技术提供了隔热导水材料的制备方法，其包含下述步骤:(1)将所述交联剂与所述聚乙烯吡咯烷酮混合得到混合粉末；(2)将步骤(1)所述的混合粉末溶于有机溶剂中，得到铸膜液；(3)将步骤(2)所述的铸膜液加入隔热材料中得到浆料；(4)将步骤(3)所述的浆料进行压制，然后进行相转化得到隔热导水材料。本专利技术提供了所述的隔热导水材料在太阳能光热转化装置中的应用。本专利技术还提供了一种光热转化装置，其包含上述所述的隔热导水材料。具体来说，本专利技术提出了如下技术方案。本专利技术提供了一种隔热导水材料，其包含交联剂、聚乙烯吡咯烷酮和隔热材料。优选的，对于上述所述的隔热材料，其中，所述交联剂选自于醋酸纤维素、聚偏氟乙烯或聚丙烯腈中的一种。优选的，对于上述所述的隔热导水材料，其中，所述隔热材料选自于空心玻璃微珠或聚乙烯微球中的一种，优选的，所述隔热材料的粒径为10-120μm，较优选为30-90μm，更优选为55-90μm。优选的，对于上述所述的隔热导水材料，其中，所述交联剂与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:0.01-0.4，优选为1:0.05-0.35，较优选为1:0.0625-0.3125。优选的，对于上述所述的隔热导水材料，其中，所述交联剂和所述隔热材料的质量比为1:0.7-8.56，优选为1:1.31-4.88，较优选为1:1.31-2.84。优选的，对于上述所述的隔热导水材料，其中，所述隔热导水材料是通过含有交联剂、聚乙烯吡咯烷酮和隔热材料的混合物得到的具有三维网络结构的隔热导水材料；优选该隔热导水材料通过对所述混合物进行相转化得到。优选的，对于上述所述的隔热导水材料，其中，所述隔热导水材料通过包含下述步骤的方法制备得到：(1)将所述交联剂与所述聚乙烯吡咯烷酮混合得到混合粉末；(2)将步骤(1)所述的混合粉末溶于有机溶剂中，得到铸膜液；(3)将步骤(2)所述的铸膜液加入隔热材料中得到浆料；(4)将步骤(3)所述的浆料进行压制，然后进行相转化得到隔热导水材料。本专利技术提供了上述所述隔热导水材料的制备方法，其包含下述步骤：(1)将所述交联剂与所述聚乙烯吡咯烷酮混合得到混合粉末；(2)将步骤(1)所述的混合粉末溶于有机溶剂中，得到铸膜液；(3)将步骤(2)所述的铸膜液加入隔热材料中得到浆料；(4)将步骤(3)所述的浆料进行压制，然后进行相转化得到隔热导水材料。优选的，对于上述所述的制备方法，其中，在步骤(2)中，所述有机溶剂选自于N,N-二甲基乙酰胺、丙酮和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或两种以上。优选的，对于上述所述的制备方法，其中，所述交联剂与有机溶剂的质量比为5-25:100，优选为8-24:100，较优选为14.8-23.5:100。优选的，对于上述所述的制备方法，其中，在步骤(2)中，在得到铸膜液之前，还包含将混合粉末进行搅拌、超声和脱泡的步骤。优选的，对于上述所述的制备方法，其中，所述搅拌的时间为10-15小时。优选的，对于上述所述的制备方法，其中，所述超声的时间为30-60分钟。优选的，对于上述所述的制备方法，其中，所述脱泡的时间为24-48小时，优选为36-48小时。优选的，对于上述所述的制备方法，其中，在步骤(3)中，所述铸膜液与隔热材料的比例为2.5-7ml：1g，优选为2.85-4ml：1g。优选的，对于上述所述的制备方法，其中，在步骤(4)中，所述压制的压力为0.01-4Mpa，优选为0.10-2Mpa，较优选为0.5-2Mpa；优选的，所述压制的时间为0.5-20min，优选为0.5-5min。优选的，对于上述所述的制备方法，其中，在步骤(4)中，所述相转化的时间为20-40小时。优选的，对于上述所述的制备方法，其中，所述相转化在恒温水浴中进行，所述恒温的温度为20-45℃。本专利技术提供了上述所述的隔热导水材料或上述制备方法所得到的隔热导水材料在太阳能光热转化装置中的应用。本专利技术提供了一种光热转化装置，其包含上述所述的隔热导水材料或上述制备方法所得到的隔热导水材料。优选的，对于上述所述的光热转化装置，其中，所述光热转化装置还包含光热转化膜状材料，优选的，所述光热转化膜状材料选自于不需要支撑的光热转化膜或使用支撑材料支撑的光热转化膜。优选的，对于上述所述的光热转化装置，其中，所述支撑材料选自于无纺布、吸水纸、无尘纸或滤纸中的一种。优选的，对于上述所述的光热转化装置，其中，所述隔热导水材料与所述光热转化膜状材料通过包裹、粘贴或贴合的方式组合，或者将所述光热转化粉体材料旋涂或者喷涂在所述隔热导水材料上，优选的，所述光热转化粉体选自于还原石墨烯、石墨、活性炭、炭黑或碳纳米管中的一种。优选的，对于上述所述的光热转化装置，其中，所述光热转化装置置于淡水、海水或乙醇中。本专利技术提供了上述所述的光热转化装置在含有有机或无机污染的水体的脱盐、净化、浓缩或减量化领域中的应用。本专利技术所取得的有益效果是：(1)本专利技术制备的自漂浮隔热导水材料充分利用了廉价易得的隔热材料和交联剂，通过交联剂的三维空间网状骨架结构实现了隔热材料的均匀分布，实现了隔热和导水的双重效果；(2)本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隔热导水材料，其包含交联剂、聚乙烯吡咯烷酮和隔热材料。

【技术特征摘要】
1.一种隔热导水材料，其包含交联剂、聚乙烯吡咯烷酮和隔热材料。2.根据权利要求1所述的隔热导水材料，其中，所述交联剂选自于醋酸纤维素、聚偏氟乙烯或聚丙烯腈中的一种。3.根据权利要求1或2所述的隔热导水材料，其中，所述隔热材料选自于空心玻璃微珠或聚乙烯微球中的一种，优选的，所述隔热材料的粒径为10-120μm，较优选为30-90μm，更优选为55-90μm。4.根据权利要求1-3任一项所述的隔热导水材料，其中，所述交联剂与聚乙烯吡咯烷酮的质量比为1:0.01-0.4，优选为1:0.05-0.35，较优选为1:0.0625-0.3125。5.根据权利要求1-4任一项所述的隔热导水材料，其中，所述交联剂和所述隔热材料的质量比为1:0.7-8.56，优选为1:1.31-4.88，较优选为1:1.31-2.84。6.根据权利要求1-5任一项所述的隔热导水材料，其中，所述隔热导水材料是通过含有交联剂、聚乙烯吡咯烷酮和隔热材料的混合物得到的具有三维网络结构的隔热导水材料；优选该隔热导水材料通过对所述混合物进行相转化得到。7.根据权利要求6所述的隔热导水材料，其通过包含下述步骤的方法制备得到：(1)将所述交联剂与所述聚乙烯吡咯烷酮混合得到混合粉末；(2)将步骤(1)所述的混合粉末溶于有机溶剂中，得到铸膜液；(3)将步骤(2)所述的铸膜液加入隔热材料中得到浆料；(4)将步骤(3)所述的浆料进行压制，然后进行相转化得到隔热导水材料。8.权利要求1-7任一项所述的隔热导水材料的制备方法，其包含下述步骤：(1)将所述交联剂与所述聚乙烯吡咯烷酮混合得到混合粉末；(2)将步骤(1)所述的混合粉末溶于有机溶剂中，得到铸膜液；(3)将步骤(2)所述的铸膜液加入隔热材料中得到浆料；(4)将步骤(3)所述的浆料进行压制，然后进行相转化得到隔热导水材料。9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，在步骤(2)中，所述有机溶剂选自于N,N-二甲基乙酰胺、丙酮和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或两种以上。10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其中，所述交联剂与有机溶剂的质量比为5-25:100，优选为8-24:100，较优选为14.8-23.5:100。11.根据权利要求8-10任一项所述的制备方法，其中，在步骤(2)中，在得到铸膜液之前...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲久辉，张唯，吉庆华，刘会娟，刘锐平，胡承志，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：北京,11