[發(fā)明專利]一種太陽能水蒸發(fā)用聚砜基光熱轉(zhuǎn)換復(fù)合膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010835975.1
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN112128996B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高愛林;閆業(yè)海;范慧琴;張廣法;趙帥;崔健
• 申請（專利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類號: F24S20/55
• 分類號: F24S20/55;F22B1/00;C08J5/18;C08J7/04;C08L81/06
• 代理公司: 青島高曉專利事務(wù)所(普通合伙) 37104
• 代理人: 付麗麗

1.一種太陽能水蒸發(fā)用聚砜基光熱轉(zhuǎn)換復(fù)合膜，其特征在于，包括隔熱層，和隔熱層上表面的光熱轉(zhuǎn)換層，水輸送通道分布在光熱轉(zhuǎn)換層中；

所述隔熱層為具有胞腔狀閉孔結(jié)構(gòu)的聚砜膜，

所述太陽能水蒸發(fā)用聚砜基光熱轉(zhuǎn)換復(fù)合膜的制備方法為：

（1）聚苯乙烯微球的制備：將一定質(zhì)量的聚苯乙烯置于一定體積二氯甲烷中，通過攪拌使其完全溶解成為均勻的溶液；將一定質(zhì)量聚乙烯吡咯烷酮置于一定體積去離子水中，在一定溫度下進(jìn)行加熱直至完全溶解，待溫度降至常溫，將兩溶液混合并置于均質(zhì)器下攪拌一段時間，攪拌結(jié)束后混合溶液變?yōu)榫鶆虻娜橐海⒓磳⑷橐恨D(zhuǎn)移到通風(fēng)櫥中，在低溫下攪拌一段時間，之后升溫后再攪拌一段時間，讓二氯甲烷慢慢揮發(fā)，避免加熱過快導(dǎo)致的乳液表面成膜問題，二氯甲烷除干凈后，聚苯乙烯溶液進(jìn)行離心處理，通過三次的連續(xù)水洗過程除去大部分的聚乙烯吡咯烷酮，將制備得到的溶液分散到水溶液中，即實現(xiàn)了聚苯乙烯微球的制備；

（2）具有胞腔狀閉孔結(jié)構(gòu)的聚砜膜的制備：將一定質(zhì)量的聚砜溶解在有機(jī)溶劑中，在一定加熱溫度下持續(xù)攪拌以形成均勻的鑄膜液，常溫靜置一段時間，以徹底去除鑄膜液中的氣泡，之后將鑄膜液倒至潔凈的玻璃基板上，用金屬刮刀將鑄膜液鋪展成初生液膜，之后將初生液膜置于空氣中一定時間以使溶劑揮發(fā)，然后將相轉(zhuǎn)化完成后的固體膜浸泡在去離子水中24 h來去除殘留在膜基體內(nèi)的多余溶劑，將膜取出在室溫下晾干以進(jìn)一步使用；

所述的具有胞腔狀閉孔結(jié)構(gòu)的聚砜膜，膜厚度為100~600 μm，膜上下表面無孔或有少量開孔，所述的胞腔狀孔結(jié)構(gòu)為閉孔，孔尺寸為2~20 μm，所述的聚砜膜的導(dǎo)熱系數(shù)為0.03~0.06 W m ^?1 K ^-1；

（3）聚砜基光熱轉(zhuǎn)換復(fù)合膜的制備：將氧化石墨烯水分散液添加到步驟（1）中制備的聚苯乙烯微球水分散液中，經(jīng)過超聲處理，獲得均勻的氧化石墨烯/聚苯乙烯水分散液，并且實現(xiàn)了氧化石墨烯對聚苯乙烯微球的包覆，之后量取一定體積的還原劑滴加到該分散液中，通過加熱實現(xiàn)對氧化石墨烯的還原，最終形成了rGO/PS分散液，將rGO/PS分散液通過真空輔助抽濾過程沉積在聚砜膜基體上，成功制備rGO/PS@PSf光熱轉(zhuǎn)換復(fù)合膜；

所述還原劑為水合肼或維生素C；

rGO和PS微球之間形成水輸送通道。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能水蒸發(fā)用聚砜基光熱轉(zhuǎn)換復(fù)合膜，其特征在于，所述光熱轉(zhuǎn)換層厚度為200~600 μm，對太陽光吸收率為85~95%，光熱轉(zhuǎn)換層界面溫度為65~80℃，能量轉(zhuǎn)換效率為60~69%。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能水蒸發(fā)用聚砜基光熱轉(zhuǎn)換復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，步驟（1）中所述的聚苯乙烯的質(zhì)量為0.5~6 g，PVP的質(zhì)量為0.5~5 g，二氯甲烷的體積為5~60 mL，去離子水的體積為30~120 mL，加熱溫度為35~50℃，在均質(zhì)器下攪拌速度為500~3000 rpm，攪拌時間為2~40 min，在通風(fēng)櫥中先在 20~50℃下攪拌100~160 min，之后在30~60℃下攪拌40~80 min，離心速度為800~2000 r/min，離心時間為2-20 min，步驟（1）中所述的聚苯乙烯微球的尺寸為1~15 μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能水蒸發(fā)用聚砜基光熱轉(zhuǎn)換復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，步驟（2）中所述的聚砜的質(zhì)量份數(shù)為5~25，有機(jī)溶劑的質(zhì)量份數(shù)為75~95，所述的有機(jī)溶劑為二甲基亞砜、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、氯仿和二氯甲烷中的一種或是任意兩種的混合液。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能水蒸發(fā)用聚砜基光熱轉(zhuǎn)換復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，步驟（2）中所述的加熱溫度為45℃~90℃，加熱時間為4~24 h，攪拌速度為200~450 rpm，所述的初生液膜置于空氣中溶劑揮發(fā)的時間為6~30 h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能水蒸發(fā)用聚砜基光熱轉(zhuǎn)換復(fù)合膜的制備方法，其特征在于，步驟（3）中所述的氧化石墨烯 水分散液體積為2~6 mL，濃度為1~6 mg/mL，聚苯乙烯微球水分散液 體積為2~7 mL，濃度為0.01~0.08 mg/mL，超聲時間控制在10~60 min，還原劑體積為20~60 μL，濃度為20~60 mg/mL，加熱溫度為70℃~90℃，加熱時間為20~80min。