[发明专利]一种聚乳酸基的光热薄膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚乳酸基的光热薄膜及其制备方法，通过将聚乳酸和聚乳酸改性木质素按一定的质量比溶于挥发性有机溶剂中，之后静电纺丝技术将所得到的混合溶液制备成的基体膜，之后用喷涂技术将聚多巴胺改性的二硫化矾溶液喷涂在所述基体膜的两侧制备而成。通过本发明所获得的光热薄膜具有热稳定性以及更优异的光热转换能力，拓宽了其在太阳能界面蒸发领域和热电转换领域的应用。

技术领域

本发明属于功能薄膜材料领域，具体涉及一种聚乳酸基的光热薄膜及其制备方法。

背景技术

太阳能作为可持续性能源，在以前的文献报道中，光热转换材料可以利用太阳光产生热能进而进行界面蒸发以产生水蒸气，经过冷凝以产生清洁水，以解决饮用水问题。同时利用太阳能进行光-热-电转换也可以解决传统火力发电所带来的环境污染问题。迄今为止，在传统的光热材料例如：贵金属纳米颗粒，半导体材料，碳材料以及聚合物等都已被研究以提升太阳能蒸发效率。光热转换材料可以吸收太阳光，并且将其以热量的形式表现出来，该种能量可以用于界面蒸发产生清洁水以及热电。但是每种光热转换材料都有自身的缺陷，例如，贵金属纳米颗粒的窄光吸收范围，以及一些半导体材料的宽带隙宽度阻碍了它们在光热转换界面蒸发领域以及光-热-电转换领域的应用，因此选择合适的光热材料是提升太阳能光热转换效率的关键。

最近，界面蒸发技术引起了研究者们的极大兴趣，该种技术是将吸光材料漂浮于水中，吸收热量加热表面，即可进行高效水蒸发。但是由于光热材料大都呈现为颗粒状，无法制备成一个完整的蒸发系统，这样无疑会大大降低蒸发效率，将光热材料集成为界面蒸发器会大大提升其界面蒸发效率，选择合适的界面蒸发器的制备工艺以及原材料也非常重要。静电纺丝是一种可以对制备的薄膜纤维结构和直径进行的控制的技术，制备出的薄膜具有多孔以及比表面积大的优点，该种特点有利于界面蒸发过程当中的水运输。大多数界面蒸发器基体的原材料为石油基聚合物，这样不符合可持续发展理念。聚乳酸作为一种可持续性聚合物，由于其高强度和可生物降解性备受关注，但是其光热转换性能较差，无法单独作为界面蒸发器的原材料。迄今为止，已有研究者将静电纺丝技术应用于界面蒸发薄膜的制备并取得了一定的进展。例如Guo等人利用熔融纺丝技术将聚乳酸与WO_2.72制备成界面蒸发器薄膜，但是直接将光热材料与基体材料混合并利用纺丝技术制备薄膜，这样会不可避免的会降低其机械性能，同时基体材料也会紧紧包裹住光热材料，这样会大大降低光热材料的光吸收性能从而降低光热转换效率。因此，合理的将聚乳酸与光热材料结合并应用于光热转换界面蒸发领域以及光-热电转换领域具有重大的科研意义以及应用价值。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种聚乳酸基的光热薄膜及其制备方法。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种聚乳酸基的光热薄膜，包括由聚乳酸和聚乳酸改性木质素组成的基体膜；和涂覆在所述基体膜两侧的聚多巴胺改性的二硫化矾表面薄膜。

作为本发明的进一步改进，所述基体膜的膜厚为0.062～0.069 mm。

作为本发明的进一步改进，所述基体膜中所述聚乳酸和所述聚乳酸改性木质素的质量比为9.5：0.5～9：1。

本发明还提出制备上述所述聚乳酸基的光热薄膜的方法，包括

基体膜制备：将聚乳酸和聚乳酸改性木质素按一定的质量比溶于挥发性有机溶剂中，之后静电纺丝技术将所得到的混合溶液制备成薄膜结构；

表面薄膜的制备：将聚多巴胺改性的二硫化矾按比例溶于挥发性有机溶剂中，之后采用喷涂技术将聚多巴胺改性的二硫化矾溶液喷涂在所述基体膜的两侧。

作为本发明的进一步改进，所述聚乳酸和所述聚乳酸改性木质素的质量比为9.5：0.5～9：1。

作为本发明的进一步改进，所述聚乳酸和所述聚乳酸改性木质素的总浓度为0.015 g/mL～0.03 g/mL。