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专利号: 2021112337285
申请人: 大连工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种双向快速光热响应PVA‑PNIPAM/MxWO3复合水凝胶,其特征在于:所述复合水凝胶由光响应纯的或掺杂的MxWO3粒子与热响应PVA‑PNIPAM水凝胶构成,所述MxWO3粒子均匀分散于PVA‑PNIPAM水凝胶中;所述PVA‑PNIPAM水凝胶具有由PVA与PNIPAM形成的互穿型网络,

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其中,M为Li,Na,K,Rb,Cs以及NH 离子中的一种,且M/W摩尔比=0.2~0.5;或M为Li,

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Na,K,Rb,Cs以及NH 离子中的两种或三种离子,当M为两种离子时,MxWO3表示为M1mM2nWO3,且(M1+M2)/W摩尔比(m+n)=0.2~0.5;当M为三种离子时,MxWO3表示为M1xM2yM3zWO3,且(M1+M2+M3)/W摩尔比(x+y+z)=0.2~0.5。

2.根据权利要求1所述的复合水凝胶,其特征在于:所述MxWO3中,M/W摩尔比=0.3~

0.4;(M1+M2)/W摩尔比(m+n)=0.3~0.4;(M1+M2+M3)/W摩尔比(x+y+z)=0.3~0.4。

3.根据权利要求1所述的复合水凝胶,其特征在于:所述MxWO3中M为Li,K,Cs中的一种或两种,MxWO3表示为CsxWO3,LimCsnWO3,KmCsnWO3中的一种,其中Cs/W摩尔比=0.2~0.5,优选Cs/W摩尔比=0.3~0.4;m+n=0.2~0.5,优选m+n=0.3~0.4。

4.根据权利要求1所述的复合水凝胶,其特征在于:所述PVA‑PNIPAM/MxWO3复合水凝胶中掺杂的MxWO3为卤素、贵金属或变价元素掺杂的MxWO3,所述掺杂的MxWO3粒子具有近红外遮蔽、光热效应和透明隔热功能。

5.一种双向快速光热响应PVA‑PNIPAM/MxWO3复合水凝胶的制备方法,其特征在于:首先,通过溶剂热或固相反应法制备MxWO3钨青铜粒子,并通过球磨分散获得MxWO3粒子分散液,然后通过原位聚合法合成基于互穿结构的双向快速光热响应PVA‑PNIPAM/MxWO3复合水凝胶。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述方法具体为:将N‑异丙基丙烯酰胺和N,N‑亚甲基双丙烯酰胺加入到MxWO3粒子分散液中,加入浓度为5~20%PVA水溶液及去离子水,所述N‑异丙基丙烯酰胺与MxWO3粒子的质量比为0.5~50:1,N‑异丙基丙烯酰胺与N,N‑亚甲基双丙烯酰胺的质量比为300~3000:1,MxWO3粒子分散液与PVA水溶液的体积比为1:0.1~10,MxWO3粒子分散液与去离子水的体积比为1:0.1~50,上述混合液搅拌均匀后形成反应前驱液;在反应前驱液中加入浓度为0.005~0.1g/mL的过硫酸钾水溶液,在N2保护下聚合2~8h,聚合温度为40~100℃,聚合反应结束后冷却至室温,获得PVA‑PNIPAM/MxWO3复合水凝胶,其中,过硫酸钾水溶液与反应前驱液的体积比为0.01~0.1:1。

7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述MxWO3粒子分散液按下述方法制得:分别称取M盐和三氧化钨,混合均匀,然后将混合均匀的原料置于气氛炉中进行反应,反应温度为450~800℃,优选500~700℃,自然冷却至室温后获得MxWO3粒子,其中,所述反应气氛

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为氮气、氩气、氢气或N2/H2混合气氛;所述MxWO3粒子中的M为碱金属Li,Na,K,Rb,Cs以及NH离子中的一种或两种或三种;将上述方法制得的MxWO3粉体加入到去离子水中,在球磨机或砂磨机中进行球磨和砂磨处理,球磨转数300~1500转/min,球磨10min~5h后获得MxWO3球磨液,球磨液中MxWO3的浓度为0.01~0.5/mL,在球磨液中加入浓度为5~20%PVA水溶液,所述球磨液与PVA水溶液的体积比为1:1~8,搅拌均匀后形成稳定MxWO3粒子分散液。

8.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:通过聚合反应制备的PVA‑PNIPAM/MxWO3复合水凝胶进一步在‑10~‑40℃条件下进行冷冻10~48h,然后再在冷冻干燥机中干燥10~

48h,获得类气凝胶的PVA‑PNIPAM/MxWO3复合凝胶块;该类气凝胶的PVA‑PNIPAM/MxWO3复合凝胶块能够再次溶解到水中,重新获得具有一定体积的PVA‑PNIPAM/MxWO3复合水凝胶块。

9.一种双向快速光热响应的PVA‑PNIPAM/MxWO3复合水凝胶智能窗,其特征在于:将权利要求1所述水凝胶灌注到夹层厚度为1mm的夹层玻璃中,获得智能窗。