[发明专利]一种超低密度多孔聚合物气凝胶及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种基于碳化气凝胶的太阳能吸收体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将高吸光性多孔碳化气凝胶研磨成粉末，加入水进行超声分散，配制浓度为4mg/mL的溶液；

步骤2：将步骤1配制的溶液均匀地旋涂在棉布上，然后干燥；

步骤3：重复步骤2操作，直至棉布上的涂覆层达到0.6~1.0 mm，制得碳化多孔气凝胶膜；

步骤4：将步骤3制得的碳化多孔气凝胶膜作为上层，用作水的通路以及吸取太阳能的吸收体，用棉布包裹住高吸光性多孔碳化气凝胶作为下层，用作隔热材料防止与接触的水直接热量损失，上、下两层材料层共同构成基于碳化气凝胶的太阳能吸收体；

所述高吸光性多孔碳化气凝胶是采用以下方法制备得到：

将超低密度多孔聚合物气凝胶在氩气氛下进行碳化处理；所述碳化处理是自室温起，按照2 ºC/min的升温速度加热到300 ºC，然后保温2 h，然后按照5 ºC/min的升温速度加热到500 ºC，然后保温2 h，最后自然冷却到室温状态，制得黑色的高吸光性多孔碳化气凝胶；

所述超低密度多孔聚合物气凝胶为多级孔结构，平均孔径分布为20 μm，且在形变量为80%时的压缩强度为0.45 Mpa；

所述超低密度多孔聚合物气凝胶采用以下方法制备得到：

（1）制备凝胶乳液体系

在室温条件下，将油相与水相按体积比=940：（2000~23000）的比例量取备用，再量取占油相的2%（w/v）的偶氮二异丁腈和占油相的1%（w/v）的Span 80，先将油相体系中的各物质混合，再加入偶氮二异丁腈，然后再加入Span 80，将匀浆机的转速调整至3400r/min，然后逐滴加入水相，混合均匀，直至形成乳白色的凝胶乳液体系；

所述油相，以体积百分比计，包括：68.1%的苯乙烯、14.9%的二乙烯基苯，14.9%的二甲基丙烯酸乙二醇酯以及2.1%的三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯；

（2）制备具有超低密度多孔聚合物气凝胶块材

在氮气气氛下，将步骤（1）制得的凝胶乳液体系于40℃的油浴条件下预聚4~6 h，然后将温度升至60~85 ℃，继续聚合反应10~20 h，对材料进行洗涤、干燥，得到具有超低密度多孔聚合物气凝胶。

2.根据权利要求1所述的基于碳化气凝胶的太阳能吸收体的制备方法，其特征在于，通过调节凝胶乳液体系中水相的占比，能够调节产物气凝胶的孔隙率、密度、压缩强度及导热系数。

3.采用权利要求1所述的方法制得的基于碳化气凝胶的太阳能吸收体。

4.权利要求3所述的基于碳化气凝胶的太阳能吸收体在制备太阳能海水净化装置中的应用。