[发明专利]光热转换薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及光热转换领域，公开了一种光热转换薄膜及其制备方法。所述光热转换薄膜包含主体聚合物和共轭聚合物，所述共轭聚合物是通过将聚共轭二烯烃与电子受体反应制得。本发明的光热转化薄膜通过引入所述共轭聚合物实现了对太阳光、尤其是对近红外光的较强吸收，与现有的需添加无机粒子、聚合物纳米材料或引入光吸收涂层的光热转换薄膜的制备方法相比，本发明的制备方法操作简单，适用性强。

技术领域

本发明涉及光热转换领域，具体地，涉及一种光热转换薄膜，一种光热转换薄膜的制备方法，以及由该制备方法制得的光热转换薄膜。

背景技术

21世纪以来，社会对能源的消耗和需求越来越大，如何满足日益增长的能源需求成为人类面临的巨大挑战。地球上的能源主要来自于太阳的光能，因而，对太阳光能的高效利用和转化，成为解决能源问题的一条有效途径。太阳能可以转化为电能，如太阳能电池；可以转化为化学能，如进行光合作用；也可以转化为热能，如太阳能热水器。相比之下，将太阳光能转变为热能是最简单、最直接和最有效的利用途径，而且可利用的材料多样，成本低廉。

高分子薄膜在农业、食品、包装、建筑等领域具有广泛的应用，是工业生产和人们日常生活不可或缺的材料。光热转换薄膜可以将光能转变为热能，实现大面积的光热转化，并对能量进行有效地富集，具体体现为应用到农业大棚、建筑、包装等领域能实现加热、保温保暖等效果。要得到光热转换效率高的薄膜，需要薄膜材料对光有高强度的吸收，尤其是对长波长的光具有强吸收，同时，要求材料不存在荧光或磷光等能量损耗途径，即材料在吸收光能之后，能量要尽可能地转换成分子热运动。此外，材料对光的吸收波长范围越宽，越能提高转换效率。要满足这些条件，薄膜材料中需要有共轭体系较大的分子，例如聚吡咯、聚噻吩等纳米材料；但这些具有共轭体系的聚合物必须通过将聚合物单体在氧化剂存在下，于含表面活性剂的乳液体系中采用水热法进行聚合反应来制得，制备工艺复杂，操作条件苛刻，成本较高。

另外，光热转换薄膜材料主要是在薄膜中添加具有光热效应的无机粒子(例如氧化钼，氧化钨，纳米金颗粒)，或者在薄膜表面通过涂覆、电镀、蒸镀等方法引入光吸收涂层，这些光热转换薄膜材料的制备工艺复杂，成本高。

综上，如何能得到制备方法简单、低成本、易生产的光热转换薄膜，成为光热领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的发明人在研究中发现，聚共轭二烯烃(共轭二烯烃的聚合物)经掺杂反应处理形成的共轭聚合物具有光热转换效应，该共轭聚合物对波长较长的光，尤其是对占太阳光总能量的一半以上的近外红光具有较强的吸收，因此能够作为光热转化薄膜中的吸光材料；并且所述共轭聚合物能够在聚共轭二烯烃与塑料基材加工成型为薄膜之后转化形成，实现了以简单的工艺制备光热转化薄膜，基于该发现，提出本发明。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种光热转换薄膜，该光热转换薄膜包含主体聚合物和共轭聚合物，所述共轭聚合物是通过将聚共轭二烯烃与电子受体反应制得。

根据本发明的第二方面，本发明提供了一种光热转换薄膜的制备方法，该方法包括：

1)将主体聚合物与聚共轭二烯烃熔融共混，得到共混物；

2)将所述共混物加工成薄膜；

3)将所述薄膜与电子受体进行接触，使薄膜中的聚共轭二烯烃经反应转化为共轭聚合物。

本发明的光热转化薄膜通过引入特定的共轭聚合物实现了对太阳光、尤其是对近红外光的较强吸收，以实施例部分制备的厚度为20μm的光热转换薄膜为例，将本发明的光热转化薄膜在功率为0.9W、波长为808nm的激光下照射3min后的温度升高值为8-60℃，而在同样评价方法下，未引入该共轭聚合物的薄膜的温度升高值均不高于3℃。

另外，与现有的需添加聚合物纳米材料、无机粒子或引入光吸收涂层的光热转换薄膜的制备方法相比，本发明的制备方法操作简单，适用性强。

具体实施方式