[发明专利]一种温敏纤维素智能窗

说明书

本发明公开一种温敏纤维素智能窗，其制备具体过程如下：取一定质量的温敏纤维素溶于去离子水中，缓慢搅拌至完全溶解，溶液呈透明态；将聚丙烯酸和/或聚丙烯酸盐加入上述纤维素溶液中，制备温敏纤维素/聚丙烯酸和/或聚丙烯酸盐混合溶胶，接着向混合溶胶中加入酸或碱调节溶液的pH值以调控最低临界温度至室温附近，最后将混合溶胶注入两片玻璃或柔性高分子薄膜中间，密封制得三明治结构的温敏纤维素智能窗。

技术领域

本发明涉及热致变色智能窗领域，特别是涉及一种温敏纤维素智能窗。

背景技术

纤维素是一种天然高分子，属于可再生资源，无毒且具有生物降解性。近些年来由于各国对环境友好、无毒害和可再生材料的需求，纤维素已经在各个领域广泛应用，如医药领域、光热器件和食品加工。温敏纤维素是具有两亲性基团的水溶性纤维素醚，主要经天然纤维素化学改性而来，其主要代表为羟丙基纤维素和羟丙基甲基纤维素。当环境温度低于最低临界温度时，温敏纤维素的亲水基团会与水分子形成大量氢键，分子链舒展，溶液表现为透明态；当环境温度大于最低临界温度时，纤维素分子链疏水基团的疏水作用增强并且能打破与水分子间的氢键，进而引发分子链蜷曲、塌缩成小球，并出现高分子相和水相的分离，此时溶液呈现不透明态。温敏纤维素在相变前后可以对太阳光的透过率进行调控，这种热致变色性质使其可应用于热致变色智能窗。但是由于热致变色智能窗最理想的相变温度为室温附近，而温敏纤维素的相变温度高于室温，如羟丙基纤维素的相变温度为42℃，羟丙基甲基纤维素的相变温度为60℃，因此要想使其应用于热致变色智能窗，调节相变温度尤为关键。

文献(RSCAv.,2016,6,61449；Nanomaterials 2019,9,970)曾报道，通过金属离子盐效应或化学接枝改性的方法，可大幅度降低温敏纤维素的最低临界温度。然而，伴随着温度的降低，盐析问题无法回避；化学改性虽然可获得稳定的温敏纤维素，但是其调控手段复杂且充满不确定性。因此，采用一种温和的调控手段来有效降低温敏纤维素的最低临界温度至室温附近，同时不影响材料的稳定性并且拓展其智能窗应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种温敏纤维素智能窗。基本原理是向温敏纤维素溶液中加入聚丙烯酸或聚丙烯酸盐，通过盐酸或氢氧化钠溶液来调节体系的pH值，抑制聚丙烯酸或聚丙烯酸盐的羧基脱质子化，形成含有大量分子间氢键聚合物。这种聚合物具有可调的最低临界温度，而且该方法只需将温敏纤维素和聚丙烯酸或聚丙烯酸盐简单共混，无需复杂的交联聚合反应。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:

一种温敏纤维素智能窗的制备方法，包括以下步骤：

将温敏纤维素溶液与聚丙烯酸和/或聚丙烯酸盐混合并调节pH至0.1-10，以调控最低临界温度值在0-50℃之间，得到混合溶胶，将混合溶胶注入两片玻璃或柔性高分子薄膜中间，密封，即得温敏纤维素智能窗。

优选的，所述温敏纤维素包括羟丙基纤维素、甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的一种或多种。

优选的，所述温敏纤维素溶液由温敏纤维素加入去离子水中，缓慢搅拌至温敏纤维素完全溶解配制而成，溶液呈透明态。

优选的，所述温敏纤维素分子量为80-120K。

更优选的，所述温敏纤维素分子量为80K，86K，90K，100K和120K。

优选的，所述温敏纤维素质量浓度为0.1-5％。

更优选的，所述温敏纤维素质量浓度为0.5％。

优选的，所述聚丙烯酸盐包括聚丙烯酸钾和聚丙烯酸钠中的一种或两种。

优选的，所述聚丙烯酸或聚丙烯酸盐分子量为1-100K。

更优选的，所述聚丙烯酸或聚丙烯酸盐分子量为3000。