[发明专利]一种纤维状光热转换材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种纤维状光热转换材料的制备方法，是将吸光材料、聚合物和助溶剂混匀，均匀分散在水中得到反应液，然后将反应液经干湿法纺丝，拉伸，卷曲得到初生纤维，再后处理得到纤维状光热转换材料。本发明方法可适用的材料来源广泛，制备得到的纤维状光热材料可以根据不同的需求，进行编制等进一步加工，拓展其应用范围；本发明方法只需在成熟的干湿法纺丝基础上就可完成，无需提供额外的设备，成本投入降低，过程和工艺简单。

技术领域

本发明涉及光热转换材料技术领域，更具体地，涉及一种纤维状光热转换材料的制备方法。

背景技术

随着社会发展，人口增加，水资源污染等问题使的可利用的淡水资源日益短缺。污水处理回收再利用和海水淡化等水处理方式用于缓解淡水短缺的问题。污水处理常用的方法有吸附法、超滤法、反渗透法、沉淀法等；海水淡水成熟的技术手段有海水冻结法、电渗析法、蒸馏法、反渗透法等。这些方法需要专业的设备和技术、价格昂贵、大面积用地，而且需要消耗大量的能源，产生大量的二氧化碳等含碳化合物。虽然可以获取淡水，但是既能源增加了负担，也带来了新的环境问题，而且上述技术手段不适合偏远贫困地区。太阳能光热转换材料是一种能吸收太阳光并转化成热能用于加速水分蒸发的材料，可被用于海水淡化、废水处理等诸多领域，是一种节能环保可持续的淡化水生产方式，可以实现零液体排放。

目前石墨烯、氧化石墨烯等吸光材料被广泛用于制备光热材料。碳化木材、玉米芯的途径也用于制备光热材料，或者是利用多孔材料搭载炭黑颗粒、聚吡咯等吸光材料的方法制备光热材料。尽管目前制备光热材料的方法已经多样化，但是仍然存在部分问题。例如：中国专利CN109206553A公开了一种太阳能光热转换材料，将吸光材料、水溶性单体、引发剂和交联剂混合分散在水中，得到反应液；或者，将吸光材料、水溶性聚合物和交联剂混合分散在水中，得到反应液；用海绵吸附上述反应液，经凝胶化，得到水凝胶，再经多次循环冻融后，冷冻干燥，并溶于水至饱和溶胀，得到所述太阳能光热转换材料。梅涛等(2017)公开了一种高效光热转化发热聚酯纤维的制备方法，采用熔融共混挤出，将高效率光热转化粉末材料碳化钛均匀分散到聚酯中，再以制备的复合聚酯材料与聚酯进行共混、熔融纺丝，即制备得到不同比例的TiC的高效光热转化发热聚酯纤维(梅涛,郭启浩,吴永智,等.高效光热转化发热聚酯纤维的制备与性能研究[J].离子交换与吸附,2017,33(3):271-279.)上述公开的光热纤维制备步骤繁琐复杂，在设计制备光热材料的过程中涉及高温、强酸、强碱等环境，而且原料选用单一，材料的形态也局限于某一种形态，例如海绵、泡沫等，不符合绿色环保的要求。而且目前光热材料的制备方法只适用某一种或几种吸光材料、基底材料等，无法大范围推广。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供一种纤维状光热转换材料的制备方法，可以解决上述制备步骤繁琐复杂，能耗高、方法局限等问题。

本发明的上述目的是通过以下技术方案给予实现的：

一种纤维状光热转换材料的制备方法，将吸光材料、聚合物和助溶剂混匀，均匀分散在溶剂中得到反应液，然后将反应液经干湿法纺丝，拉伸，卷曲得到初生纤维，再后处理得到纤维状光热转换材料。

本发明通过物理或者化学方法将吸光材料固定在聚合物的基底上。在高聚物未固化前，通过选择合适的助溶剂，将吸光材料均匀地分散在聚合物的溶液中。然后采用干湿法纺丝法，将混合溶液从注射装置流出，经凝固液固化，聚合物固化后，吸光材料被束缚在聚合物中，从而稳定地和聚合物结合一起，再经拉伸，卷曲得到初生纤维，经后处理工艺后得到纤维状光热转换材料。本发明的方法材料选用广泛，技术适用范围广泛，吸光材料、聚合物等可以进行选择。所述干湿法纺丝为本领域成熟的工艺，通过将纺丝溶液从喷丝头压出后，先经过一段气体(一般是空气)层(气隙)，然后进入凝固浴固化。

优选地，所述聚合物为天然高聚物或合成高聚物。