[发明专利]一种具有热致可逆变色性质的Co-BTC/高分子聚合物复合膜及其制备方法和产品

说明书

本发明公开了一种具有热致可逆变色性质的Co‑BTC/高分子聚合物复合膜，包括金属有机框架和高分子聚合物；所述金属有机框架为Co‑BTC，由金属盐四水乙酸钴和有机配体均苯三甲酸反应生成；所述高分子聚合物为聚乙烯醇缩丁醛、聚偏二氟乙烯；所述金属有机框架Co‑BTC在复合膜中的质量分数为5.0～40wt％。此外，还公开了上述具有热致可逆变色性质的金属有机框架/高分子聚合物复合膜的制备方法及其制得的产品。本发明以四水乙酸钴和均苯三甲酸为原料，室温下得到金属有机框架Co‑BTC粉末，进而通过与高分子聚合物复合得到热致变色复合膜。本发明反应条件温和，工艺简单，适用于制备大面积的热致变色复合膜，有利于推广应用和工业化的实现，在热致变色材料领域具有极大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及智能变色材料技术领域，尤其涉及一种具有热致可逆变色性质的金属有机框架Co-BTC/高分子聚合物复合膜及其制备方法和产品。

背景技术

随着膜科学技术的迅速发展，智能膜在现代生活及工业生产中占有越来越重要的地位。智能膜属于一类新型功能膜材料，环境中的物理、化学等因素的变化会改变膜的物理和化学性质。其中，热致变色智能膜，该膜的颜色随温度的变化而改变。到目前为止，除VO₂热致变色膜外，能实际应用的热致变色膜非常稀少。然而由于VO₂含有多种晶相，制备具有热致变色性质的纯M相VO₂膜比较困难。此外，在采用常规途径制备纯M相VO₂时，大多数情况需要高真空设备，这会显著增加生产成本，增大操作工艺的复杂程度，且不适合大规模生产。因此，急需研究开发新型的热致变色膜及其制备方法，进而推广应用，实现产业化价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有热致可逆变色性质的Co-BTC/高分子聚合物复合膜，通过将金属有机框架Co-BTC和高分子聚合物进行复合，形成热致变色复合膜。本发明的另一目的在于提供上述具有热致可逆变色性质的金属有机框架/高分子聚合物复合膜的制备方法及其制得的产品。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种具有热致可逆变色性质的Co-BTC/高分子聚合物复合膜，包括金属有机框架和高分子聚合物；所述金属有机框架为Co-BTC，由金属盐四水乙酸钴和有机配体均苯三甲酸反应生成；所述高分子聚合物为聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚偏二氟乙烯(PVDF)；所述金属有机框架Co-BTC在复合膜中的质量分数为5.0～40wt％。

进一步地，本发明按照摩尔比四水乙酸钴∶均苯三甲酸＝1.5～2∶1。

本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的上述具有热致可逆变色性质的金属有机框架/高分子聚合物复合膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用溶液反应法制取金属有机框架Co-BTC粉末

将所述金属盐四水乙酸钴和有机配体均苯三甲酸分别溶于去离子水和无水乙醇中，得到摩尔浓度为0.02～0.05mol/L的均苯三甲酸乙醇溶液和摩尔浓度为0.27～0.90mol/L的四水乙酸钴水溶液；然后将所述四水乙酸钴水溶液滴加到均苯三甲酸乙醇溶液中，超声反应后，经离心、洗涤，干燥后得到金属有机框架Co-BTC粉末；

(2)按照Co-BTC粉末∶丙酮＝0.06～0.1g∶2.0～3.3mL，通过超声将所述金属有机框架Co-BTC粉末分散在丙酮中，得到Co-BTC/丙酮分散液；

(3)将所述高分子聚合物溶于DMF中，得到含高分子聚合物4.0～10wt％的高分子聚合物DMF溶液，然后加入到所述Co-BTC/丙酮分散液中，得到铸膜液；

(4)将所述铸膜液滴加在光滑的基底表面，放入烘箱中加热使溶剂蒸发后，即制得具有热致可逆变色性质的金属有机框架Co-BTC/高分子聚合物复合膜。