温敏聚合物的制备及其在智能窗上的应用.pdf

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1、I分类号：密级：公开学号：2015210582单位代码：10759石河子大学硕士学位论文温敏聚合物的制备及其在智能窗上的应用学位申请人张凯强指导教师郭旭虹教授申请学位类别工程硕士专业名称化学工程研究领域功能高分子材料所在学院化学化工学院中国·新疆·石河子2018年6月Synthesisofthermos-responsivepolymeranditsapplicationforsmartwindowADissertationSubmittedtoShiheziUniversityInPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMast

2、erofEngineeringByZhangKaiqiang(ChemicalEngineering)DissertationSupervisor:Prof.GuoXu-hongJune,2018IV摘要智能窗是指一种可以在外界环境刺激响应下来使透过窗户的太阳光的透过率等光学性能发生变化，从而可以根据室内太阳光的摄入量来调节室内的采光效果和温度的装置。智能窗目前从变色原理上区分主要可分为三类：气致变色型智能窗，电致变色型智能窗，热致变色型智能窗。热致变色型智能窗因为具备在使用过程中不需要消耗额外的能量、制作成本较低、制备工艺简单等优点而受到了广泛的关注和研究。本文中合成制备PNIPAm微

3、凝胶，温度/pH双敏感淀粉以及纯温敏淀粉等一系列的温敏聚合物，并考察了这些材料在智能窗上的应用，对其光学性能进行了分析和研究。主要的研究内容分为以下三个部分：（1）采用悬浮聚合制备了PNIPAm微凝胶，通过改变合成过程中交联剂的种类和用量、乳化剂的种类和用量以及单体的用量等条件，合成制备了一系列不同类型的PNIPAm微凝胶。后续将所制备的一系列材料应用于智能窗上，考察了不同条件的改变对其光学性能的影响，探究了其最适合的光学性能适用范围。实验中通过SEM，AFM探究了不同交联剂种类和浓度对其形貌和性能的影响，并结合DLS，流变等表征手段进行相应的研究。（2）通过三嗪环和氨基乙酸的二取代反应

4、，成功制备了用于合成温度/pH1双敏感淀粉的pH敏感小分子。后续通过氢谱核磁（HNMR）和傅立叶红外变换（FTIR）对合成样品的结构进行了表征，结果表明温度/pH双敏感淀粉成功制备，并通过变温紫外测试了样品的LCST及不同pH变化对样品LCST的影响，其LCST可以在31℃到47℃之间调控来适应不同的需求和应用。后续实验中将所制备的材料应用于智能窗领域，考察了pH及浓度的改变对其光学性能的影响，探究了不同条件对光学性能的影响。通过响应速率曲线，高低温循环曲线等测试考察了所制备的温度/pH双敏感淀粉在智能窗应用上的相关性能。（3）以可溶性淀粉为原料，以丁基缩水甘油醚为疏水基团，通过醚化反应

5、对其进行改性，成功合成制备了温度敏感淀粉；利用溶剂热法，通过掺杂成功合成制备了相变温度在39℃的二氧化钒粉体，通过改变丁基缩水甘油醚的用量，合成了具有不同LCST的温敏淀粉。后续实验中通过将两者复合，并考察了其在智能窗上的应用，相比较于单纯的二氧化钒和淀粉，复合材料在光学性能上有所提升。关键词：温敏聚合物；智能窗；PNIPAm微凝胶；温度/pH双敏感淀粉；二氧化钒VAbstractSmartwindowisakindofdevicethatcanresponsetotheexternalenvironmentstimulationandadjustthedifferentbandsoft

6、hespectrumthroughthewindow.Smartwindowcanbedividedintothreecategories:thermochromicsmartwindows,electrochromicsmartwindows,gasochromicsmartwindow.Becausehavetheadvantageofdon'tneedadditionalenergyconsumptionintheprocessofuse,thecostisrelativelylow,thethermochromicsmartwindowhasbeenpaymuchattentio

7、nandwidelyresearchedbymanypeople.Inthiswork,PNIPAmmicrogels,thetemperatureresponsestarchandtemperature/pHdualresponsivestarchhavebeensuccessfullypreparedastemperatureresponsivepolymer,andthesematerialshavebeenusedinthe