一种气凝胶基无机光蓄热涂层浆料的制备方法与流程

本发明涉及复合材料，具体涉及一种简便易得的高效的气凝胶基无机光蓄热涂层浆料的制备方法。

背景技术：

1、真丝面料具备光泽柔和、手感柔软和透气保湿等独特质感深受人们欢迎，也因真丝材料价格昂贵，主流的真丝产品仅适用于夏季轻薄产品。随着人们审美和舒适要求的提高，若将真丝面料开发成发热并持久保温的轻薄型面料用于春秋装上，产品定当收到人们追捧。

2、目前，实现面料热管理的方式主要有被动和主动两种。被动热管理通过改变纺织品的热传导、热对流或者热反射，从而达到保温加热的目的。这种方式虽然不需要外部能量进行供能，但是对于人体体温的调控不明显。主动热管理方法主要通过电热的方式进行对人体温度的调控，但是这种产品一般内部都夹杂电阻丝，在使用过程中有局部过热，烧伤的危险。

3、为此，针对面料，特别是针对真丝面料开发一种具有保温加热功能的产品，是扩大目前的面料市场的重要问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于基于目前的面料存在的光热效果不佳的问题，提供一种用于解决面料，特别是真丝面料热管理的技术方案，这种技术方案具体是一种气凝胶基无机光蓄热涂层浆料的制备方法。通过本方案所制备的气凝胶基无机光蓄热涂层浆料，在用于面料，特别是真丝面料，能解决面料的热管理问题，有效解决光热效果不佳的问题，特别是对于纺织品，还可以最大限度地利用太阳的能量，并将其转化为热能。

2、具体的，本发明采用以下技术方案进行：

3、一种气凝胶基无机光蓄热涂层浆料的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤一、首先取五水硅酸钠，加入去离子水，搅拌溶解，得到硅酸钠水溶液；然后将稀硝酸溶液逐滴加入硅酸钠水溶液中，形成溶胶；最后将naoh加入溶胶中持续搅拌，得到凝胶；

5、步骤二、取步骤一制备得到的凝胶，首先置于水浴中静置老化处理，然后进行离心和洗涤，得到湿凝胶；

6、步骤三、取步骤二制备的湿凝胶置于正己烷和三甲基氯硅烷的混合液中浸泡4~8h，然后离心过滤，并在室温下于三甲基氯硅烷溶液中陈化24h以上，得到改性湿凝胶；最后采用分段升温的方式对其进行干燥处理，得到改性气凝胶；

7、步骤四、取步骤三制备的改性气凝胶置于去离子水中，超声分散；然后加入uv光热纳米材料继续超声分散均匀，最后添加vis-nir光热纳米材料继续超声分散，得到分散液；

8、步骤五、取步骤四制备的分散液，加入增稠剂和粘合剂，搅拌混合均匀，得到气凝胶基无机光蓄热涂层浆料。

9、作为优选，所述步骤三中，分段升温具体为，将改性湿凝胶于干燥箱中，采用分段升温的方式分别进行干燥，具体是在60℃、90℃、120℃各2~4h，得到改性气凝胶。

10、作为优选，步骤三中正己烷和三甲基氯硅烷的混合液中，正己烷和三甲基氯硅烷的质量比为100：（10~25）。

11、作为优选，步骤五中，每100~120g的分散液中，添加0.8~1g的甲基丙烯酸缩水甘油增稠剂和2.4~3.0g粘合剂。

12、作为优选，所述步骤一中，五水硅酸钠、硝酸和氢氧化钠的质量比为（80~120）：（5~10）：（4~8）。

13、作为优选，所述步骤二中，水浴处理的温度为40~60℃，老化处理时间为8~24h。

14、作为优选，所述步骤四中，uv光热纳米材料包括但不局限于陶瓷材料、硫化物、硒化物和金属氧化物，如钛酸钡、硫化铜、硒化锌、二氧化钛、氧化锌和氧化铜等，vis-nir光热纳米材料包括但不局限于碳材料、铜基半导体材料和金纳米材料以及二维(2d)过渡金属碳化物/氮化物，如炭黑、石墨、石墨烯、碳纳米管、纳米铯钨青铜粉、纳米金颗粒和mxenes等。

15、作为优选，所述步骤四中，uv光热纳米材料和vis-nir光热纳米材料的质量比为（0.5~1.5）：（1~3）。

16、作为优选，所述步骤四中，超声分散的超声功率为600~800w，超声时间120~180min。

17、作为优选，所述步骤二中，洗涤包括水洗和醇洗，其中水洗直接离心处理；醇洗首先采用无水乙醇先浸泡2h，再离心处理；离心处理为在7000r/min条件下离心30min。

18、因此，提出了一种新的储能方式，利用太阳能实现人体的热管理。

19、太阳能可以通过光伏、光化学和光热过程被利用并转化为各种能源形式，包括电力、化学（燃料）和热能。在太阳能转化形式中，光热是一个直接的转换过程，具有最高的可实现转换效率。光热效应是由光激发产生的，从而将部分或完全的光能转化为热能。其中太阳能光谱能量的分布为：紫外(uv)区域(300~400 nm)占功率的3%，可见光范围(400~700nm)占功率的45%，近红外(nir)区域(700~2500 nm)占功率的52%。如果光吸热材料在300至2500 nm波长处有较高的吸光度，同时反射率/透射率可忽略不计，就能够以最大限度地利用太阳的能量，并将其转化为热能。具有光热效应的材料主要分无机材料和有机材料两大类，其中无机材料有贵金属和半导体，有机材料有碳基材料、染料和共轭聚合物。无机光热材料通常具有较高的热稳定性，它们能够在高温环境下保持其性能和结构的稳定。同时，这也导致了它们具有较长的使用寿命和良好的耐久性。在高效太阳能集热器材料的设计中，阳光的吸收及其转化为热能的效率都有助于整体的光热性能。具有全波段太阳能吸收的材料能够更加有效地实现对太阳能能源的应用。

20、多孔性纳米材料能够在减少太阳能反射的同时也降低织物向外的热传递能量损耗。在提高真丝面料的太阳能在全波段太阳能光谱吸收能力的基础上，同时将增加强度和减小表面光反射也作为研究重点。采用多孔纳米结构可以使材料的有效折射率降低和入射光的角度依赖性最小化，从而达到减少光反射的效果。此外，孔隙用作光学微腔，通过多次光反射和散射来限制光，从而增强了光与材料间的相互作用。因此，设计多孔纳米材料是增强多波段光吸收热转化型保暖真丝面料光吸收的有效方法。

21、本技术提供的无机光热涂层浆料以多孔纳米sio2气凝胶为主体，多孔纳米sio2气凝胶作为基质材料，具有大比表面积和丰富的孔隙结构，能够提高光吸收和传导性能，增强热转化效率。掺杂有uv光热转化以及vis-nir光热转化材料，具有优异的光热转换效果和光热持久性，其中uv光热转化材料和vis-nir光热转化材料可以起到协同光热作用，最大限度地利用太阳的能量，并将其转化为热能。

22、该浆料为无机类聚合物，可以涂覆在物体或材料表面形成涂层来达到光热的效果，具有操作方便的优点。特别是对于纺织物，整理后形成的光热织物能够同时吸收紫外和可见光区域的光线，拓宽了其光谱吸收区域，提高了光热转换效率。使用方便、制备简易等特点，能便于广大消费者使用。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、对面料的改性处理工艺简单方便；

25、对经过整理后的面料能够能够同时吸收紫外和可见光区域的光线，拓宽了其光谱吸收区域，提高了光热转换效率；

26、能够扩展面料市场的应用前景。