[发明专利]一种具有光热与电热转化性能的聚氨酯复合海绵的制备方法

说明书

本发明提供一种具有光热与电热转化性能的聚氨酯复合海绵的制备方法，该制备方法将聚氨酯海绵泡在MXene水溶液，再浸泡在含有月桂酸与三氯化铁的乙醇溶液，最后通过3,4‑乙烯二氧噻吩或吡咯单体在海绵里的蒸气聚合，得到具有光热与电热转化性能的聚氨酯复合海绵。本发明制得的聚氨酯复合海绵具有优良的光热与电热转换性能，并能对转变的热能进行存储和释放，而且蒸气聚合得到的导电聚合物对月桂酸进行包覆，避免其在相变过程中泄露。而且本发明聚氨酯复合海绵制备过程简单，不需要复杂的仪器设备，适宜大规模工业生产。

技术领域

本发明涉及功能复合材料技术领域，特别涉及一种具有光热与电热转化性能的聚氨酯复合海绵的制备方法。

背景技术

热能转化与存储在能量转变领域有着重要的影响。各种相转变材料由于具有良好的吸热与放热性能，被广泛应用在废弃热能回收、太阳能转化与电能转变等领域。但是目前常见的相转变材料在固液相变过程中有可能发生液体材料的泄漏。为此，人们利用孔吸附、微胶囊包覆、同轴静电纺等技术将相转变材料固定住，但被固定住的相转变材料过于刚性，易碎，与其他材料的接触性能较差。另一方面，相转变材料的热导率较低，电导率较低，吸光能力较差，限制了热量的传输速率以及电热与光热的转变。

目前，可用于光热转化与电热转化的材料包括金，银，钯等贵金属，但昂贵的价格限制了它们的实际应用。近年来被广泛研究的具有良好光电性能的石墨烯由于是疏水性的，导致其在水中的分散性差，而且由于石墨烯高的比表面积，极易发生团聚，导致其片层间难分离，难以与其他材料进行有效复合。为此很有必要开发制备出一种低成本，同时对环境无污染的具有良好光热与电热转换性能的柔性复合材料。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种具有光热与电热转化性能的聚氨酯复合海绵的制备方法，以解决现有相转变材料刚性、易碎，与其他材料的接触性能较差，且热导率较低、电导率较低、吸光能力较差的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种具有光热与电热转化性能的聚氨酯复合海绵的制备方法，包括以下步骤：

1)将体积为12-25cm³的聚氨酯海绵反复浸泡在浓度为10-30mg·mL^-1的MXene水溶液中，浸泡数次后，取出干燥；

2)将步骤1)得到的海绵反复浸泡在含有月桂酸与三氯化铁的乙醇溶液中，浸泡数次后，取出干燥；

3)将步骤2)得到的海绵置于含有3,4-乙烯二氧噻吩或吡咯单体的容器中，抽真空，3,4-乙烯二氧噻吩或吡咯单体在海绵里发生蒸气聚合反应；

4)将步骤3)得到的海绵用去离子水清洗后，真空干燥，得到具有光热与电热转化性能的聚氨酯复合海绵。

可选地，所述步骤1)中所述MXene为Ti₃C₂T_x，其中，T_x为-O、-F和-OH。

可选地，所述步骤1)中所述反复浸泡的浸泡次数为1-3次，每次浸泡的浸泡时间为30分钟。

可选地，所述步骤2)中所述月桂酸的浓度为100-200mg·mL^-1，所述三氯化铁的浓度为20-100mg·mL^-1。

可选地，所述步骤2)中所述反复浸泡的浸泡次数为1-5次，每次浸泡的浸泡时间为30分钟。

可选地，所述步骤3)中所述蒸气聚合反应的反应温度为20-70℃，反应时间为6-12小时。

相对于现有技术，本发明所述的具有光热与电热转化性能的聚氨酯复合海绵的制备方法具有以下优势：