一种具有太阳光谱调制的智能窗口中间夹层水凝胶的制备

1.本发明属于凝胶材料技术领域，尤其涉及一种具有太阳光谱调制的智能窗口中间夹层水凝胶的制备。


背景技术：

2.世界人口的增长和快速的现代化导致了能源需求的增加，需要高度的能源使用效率。在发展中国家，建筑能源使用占总能源消耗的40％，超过了工业和运输部门的能源消耗。在所有的建筑构件中，窗户被认为是最不节能的部分之一，因为它总是在与所需的方向相反的方向上进行热传递。建筑窗户通过改变其光学透射率以响应温度刺激来智能调节室内太阳辐射，被认为是减少建筑物能耗的一个有前途的解决方案。传统的大面积玻璃(窗户和玻璃幕墙)保证了室内的舒适度，良好的室外接触，以及建筑物的自然采光，但不能适应不断变化的天气和季节，也不是节能的，使太多的太阳能流入，并涉及大量的热损失。静态窗帘技术，如百叶窗和涂料，提供了一些能源节约，以及对建筑使用者的视觉和热舒适性，但并不能完全解决这个问题。百叶窗提供眩光控制，但其安装费用很高。动态玻璃(智能电致变色(ec)、热致变色或光致变色窗)在建筑窗户的应用上有很大的前景，可以根据内部和外部的变化，或者仅仅根据居住者的意愿，实时调节阳光透过率(日光摄入和太阳能)。近来，智能窗因其对节约建筑能耗的潜在重大贡献而受到广泛关注。窗户可以以“智能”方式调节室内太阳辐射，即通过动态和可逆地调节紫外线(uv)、可见光和红外线(ir)太阳辐射的传输率。智能窗的发展主要可以分为电、热和光定时的光学反应变化。其中，热响应由于不需要配备输入功设备而突显出独特的优势。最近，节能智能窗技术吸引了越来越多人的科学兴趣，对节能新型材料的探索以及与实用技术的结合产生了各种所需的多功能性。
3.用于热致变色智能窗口的材料主要分为无机相变材料和有机聚合物材料。无机相变材料主要以二氧化钒为主，其相转变点可通过掺杂其他原子进行调节。一般地，未掺杂的二氧化钒在68℃发生相变，且相变后发生由绝缘体到导体的转变，从而对红外波段的电磁波在材料中的损耗提高导致对红外波段的电磁波吸收提高。本质上是相变过程中，发生由单斜相到金红石相的转变，使得二氧化钒材料内具有大量的自由电子(npgasia materials,2018,10(7):581-605.)。
4.而有机材料则以结晶相变聚合物薄膜与热致变色水凝胶为主，水凝胶是具有富水环境的亲水性聚合物链网络，已应用于多个领域，包括仿生工程，生物植入物和药物输送系统。近年来，水凝胶由于其广泛可调的化学和物理特性，适用于使用不同机制的智能窗户。水凝胶材料的有用特性被赋予了其非共价相互作用的固有动态和可逆性质，从而提高了整个智能窗口系统的性能。
5.特别是热致变色水凝胶是智能窗户应用的极佳材料：大多数热致变色水凝胶在较低的临界溶液温度(lcst)附近会发生可逆的亲水/疏水相变(materials horizons,2017,4(2):109-116.)。当温度高于lcst时，氢键断裂，然后聚合物链增加，疏水缔合开始生效。然而，一旦温度低于lcst，分子间氢键就变得占主导地位，并可能在聚合物链和周围的水分子
之间占主导地位。热致变色水凝胶允许入射光在低温下通过，同时由于聚集聚合物微粒的散射中心的形成，在较高温度下强烈散射入射光(joule,2019,3(1):290-302.)。
6.为了实现最佳能量调节，应考虑两种类型的辐射热通量：来自太阳的太阳辐射和来自物体的热辐射。由于聚合物与水的指数匹配，在低温下具有较高的太阳透过率。超过临界温度后，水凝胶的相分离产生强烈的内部散射，导致太阳透过率低。由于其光谱调制包括可见光和近红外辐射，具有较强的太阳调节能力。而对物体的热辐射，水作为高发射材料在中红外波段有着较高的发射率，且再针对智能窗口材料的分子结构进行合理的设计，接枝对中红外强吸收的基团(acs applied materials&interfaces,2022.)。如此相互匹配，便可使得材料对于中红外的高吸收，实现对中红外的高发射，特别是针对于大气窗口。
7.但是，值得注意的是，以往疏水缔合凝胶是不透明的(chemical engineeri ng journal362(2019):325-338；journal of polymer science part b:polymer phys ics 55.13(2017):1036-1044；acs applied materials&interfaces 11.51(2019):48428-48436)，高雾度使得难以应用在智能窗口上。
8.本技术涉及的材料是短烷烃链改性的聚乙烯醇，其中聚乙烯醇(pva)因其成熟的工业化生产、价格低廉、可生物降解性、使其能够用于各方面应用(请参考polymer44(12)(2003)3553-3560)；而丁醛等都是在化石燃料中可以提取的(polymer chemistry,2021,12(34):4961-4973)，但到目前为止，尚未有通过溶剂-不良溶剂相转化法来设计的具有可逆相变的疏水缔合物理交联水凝胶并将其用于智能窗口。


技术实现要素：

9.针对上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种具有太阳光谱调制的智能窗口中间夹层水凝胶的制备。目的在于开发出一系列低成本、相分离可控、可塑形、高透明度、力学适配、可回收，具有快速温度响应及可逆性、高太阳光谱调制的基于大宗工业化学品的疏水缔合物理交联可逆相变水凝胶，以解决现阶段智能窗口制备原料价格高昂，制备手段复杂、窗口器件稳定性差、无法长期使用等技术问题。
10.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
11.技术方案一：一种改性聚乙烯醇材料，利用醛类化合物对聚乙烯醇进行接枝改性，得到的产物置于饱和碳酸氢钠溶液中进行终止反应，析出的白色固体进行除杂，真空冷冻干燥，得到白色颗粒，即改性聚乙烯醇材料；其中，所述醛类化合物用量为聚乙烯醇中羟基物质的量的30％。
12.进一步地，在100℃下将聚乙烯醇溶解于二甲基亚砜(dmso)中，降至60℃后加入酸性催化剂化合物并搅拌1h。
13.更进一步地，所述聚乙烯醇和二甲基亚砜(dmso)的用量比为5g∶200ml。
14.更进一步地，所述酸性催化剂为对甲苯磺酸一水合物，催化剂用量为聚乙烯醇主链中羟基摩尔量的3％。
15.技术方案二：一种所述的改性聚乙烯醇材料的制备方法，包括以下步骤：
16.1)将聚乙烯醇与二甲基亚砜(dmso)混合，在100℃条件下加热溶解，将所得溶液冷却至60℃后加入0.6g对甲苯磺酸一水合物，搅拌，得到活化的聚乙烯醇溶液；
17.2)在60℃下，滴加1.85ml丁醛搅拌反应3h，然后倒入500ml饱和碳酸氢钠溶液(向
去离子水中加入足量的碳酸氢钠固体直到无法再溶解，然后过滤得上清液，即是饱和碳酸氢钠溶液)中进行终止反应，析出白色固体，除杂，经真空冷冻干燥，得到白色颗粒，即改性聚乙烯醇材料。
18.进一步地，所述除杂具体为：将白色固体滤出，用去离子水清洗，每天清洗两次，清洗3天，而后进行真空干燥。
19.技术方案三：一种所述的改性聚乙烯醇材料在具有太阳光谱调制的智能窗口中间夹层水凝胶中的应用。
20.进一步地，所述具有太阳光谱调制的高发射高可逆性智能窗口中间夹层水凝胶的制备方法包括以下步骤：
21.步骤1、改性聚乙烯醇材料以100mg/ml的用量加入n，n-二甲基甲酰胺(dmf)中，在90℃下搅拌12h直至溶解，得到浓度为100mg/ml的透明均相溶液。然后超声处理30min，并在真空干燥箱中除气1h以完全去除气泡，离心，通过浇筑的方法将该透明溶液注射到深度为4mm的定制石英玻璃模具中，然后在30℃的条件下置于湿度为13％的密闭饱和氯化锂盐溶液环境7天，再取出浸泡至水中，得到透明凝胶材料，这一过程将通过n，n-二甲基甲酰胺(良溶剂)-水蒸汽(不良溶剂)之间不断交换分配从而诱导改性聚乙烯醇材料/n，n-二甲基甲酰胺溶液中聚合物链缠结而转化为透明凝胶；
22.步骤2、将制备好的透明凝胶从石英玻璃模具上剥离，并浸入大量去离子水中至少3天，每天更换去离子水，以完全去除n，n-二甲基甲酰胺等任何可溶性物质，得到智能窗口中间夹层水凝胶材料；
23.步骤3、将高智能窗口中间夹层水凝胶材料放在两块玻璃之中，并用硅胶板封边放置水分挥发，即可得到具有太阳光谱调制能力的热响应智能窗口。
24.与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：
25.本发明提供了一种基于疏水短烷烃链接枝改性聚乙烯醇材料，该材料集成多种性质并用作智能窗口中间夹层水凝胶材料。本发明经过13％湿度下非溶剂交换的手段，从而使形成的凝胶材料具有高透明度，力学适配，可回收，具有快速温度响应及可逆性、高太阳光谱调制，高温下可解离的疏水团簇作为物理交联点，使得该材料同时拥有适配个性化几何形状的可加工性，更重要一点是该材料可以回收重复制备，避免二次生物污染感染风险和环境微塑料污染。
26.本发明使用的聚乙烯醇价格低廉，而醛类化合物如丁醛可在化石燃料中提取。采用具有一定疏水性的丁醛修饰亲水性的聚乙烯醇而得到具有一定两亲性的高分子聚合物，使得其在低湿度的环境下蒸发溶剂相分离的过程中利用其两亲性将两相组分淬灭在相分离初期使得最终的凝胶产品呈现透明，从而提供了在智能窗口领域应用的前提。
27.本发明在材料上取材方便环保，与以往的大多数热响应水凝胶相比，其物理交联网络使得其具备可回收性、可塑形性，且由疏水相互作用形成的链缠结团簇使得其具备优秀的力学性能，因此在未来的窗口材料中更具优势。
28.本发明对凝胶材料非溶剂相分离制备疏水缔合水凝胶是一种有效的、可调控的策略，并不需要交联剂，降低了化学物质不可降解的缺陷，同时降低了生产成本，并且过程中不涉及3d打印等技术条件，对设备要求较低，制备过程简单。
附图说明
29.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
30.图1为制备pva-c4-window的流程图；
31.图2为pva-c4反应方程式和1hnmr光谱分析图；
32.图3为pva-c4-gel紫外-可见(uv-vis)光谱透过率-温度关系；
33.图4为pva-c4-gel的应力应变曲线；
34.图5为pva-c4-gel的塑形图；
35.图6为pva-c4-gel的溶胀前后热容对比；
36.图7为pva-c4-gel的mtt毒性验证；
37.图8为pva-c4-gel回收前后性能图；
38.图9为pva-c4-window的相变前后的紫外-可见光-红外光谱图；
39.图10为pva-c4-window的光学调制系数-温度关系；
40.图11为pva-c4-window的户外测试温度对比图。
具体实施方式
41.现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
42.应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
43.除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
44.在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本技术说明书和实施例仅是示例性的。
45.关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
46.本发明中所述的“常温”、“室温”如无特别说明，均按25
±
2℃计。
47.本发明提供一种改性聚乙烯醇材料，利用醛类化合物对聚乙烯醇进行接枝改性，得到的产物置于饱和碳酸氢钠溶液中进行终止反应，析出的白色固体进行除杂，真空冷冻干燥，得到白色颗粒，即改性聚乙烯醇材料；其中，所述醛类化合物用量为聚乙烯醇中羟基物质的量的30％。
48.在一些优选实施例中，所述接枝改性是指：在100℃下将聚乙烯醇溶解于二甲基亚
砜(dmso)中，降至60℃后加入对甲苯磺酸一水合物并搅拌1h。所述聚乙烯醇与二甲基亚砜(dmso)的用量比为5g∶200ml。所述酸性催化剂为对甲苯磺酸一水合物。
49.本发明还提供一种所述的改性聚乙烯醇材料的制备方法，包括以下步骤：
50.1)将聚乙烯醇与二甲基亚砜(dmso)混合，在100℃条件下加热溶解，将所得溶液冷却至60℃后加入对甲苯磺酸一水合物，搅拌，得到活化的聚乙烯醇溶液；聚乙烯醇和对甲苯磺酸一水合物的用量比为5g∶0.6g；
51.2)在60℃下，滴加1.85ml的丁醛，搅拌反应3h，然后倒入500ml饱和碳酸氢钠溶液(向去离子水中加入足量的碳酸氢钠固体直到无法再溶解，然后过滤得上清液，即是饱和碳酸氢钠溶液)中进行终止反应，析出白色固体，除杂，经真空冷冻干燥，得到白色颗粒，即改性聚乙烯醇材料。
52.在一些优选实施例中，所述除杂具体为：将白色固体滤出，用去离子水清洗，每天清洗两次，清洗3天，而后进行真空干燥。
53.本发明还提供一种所述的改性聚乙烯醇材料在具有太阳光谱调制的智能窗口中间夹层水凝胶中的应用。
54.在一些优选实施例中，所述的具有太阳光谱调制的高发射高可逆性智能窗口中间夹层水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
55.步骤1、改性聚乙烯醇材料以100mg/ml的用量加入n，n-二甲基甲酰胺(dmf)中，在90℃下搅拌12h直至溶解，得到浓度为100mg/ml的透明均相溶液。然后超声处理30min，并在真空干燥箱中除气1h以完全去除气泡，离心，通过浇筑的方法将该透明溶液注射到深度为4mm的定制石英玻璃模具中，然后在30℃的条件下置于密闭的饱和氯化锂盐溶液环境7天，得到透明凝胶材料，这一过程将通过n，n-二甲基甲酰胺(良溶剂)-水蒸汽(不良溶剂)之间不断交换分配从而诱导改性聚乙烯醇材料/n，n-二甲基甲酰胺溶液转化为透明凝胶；
56.步骤2、将制备好的透明凝胶从石英玻璃模具上剥离，并浸入大量去离子水中至少3天，每天更换去离子水，以完全去除n，n-二甲基甲酰胺等任何可溶性物质，得到智能窗口中间夹层水凝胶材料；
57.步骤3、将高智能窗口中间夹层水凝胶材料放在两块玻璃之中，并用硅胶板封边放置水分挥发，即可得到具有太阳光谱调制能力的热响应智能窗口。
58.本发明所用聚乙烯醇(pva)为商业化聚乙烯醇，分子量mw≈146000-180000。
59.本发明将塑造的成品凝胶，智能相变窗口中间夹层，定义为pva-cn-gel。
60.本发明所用低发射玻璃及普遍玻璃为市场上购买。
61.本发明所用温度记录仪为拓普瑞多通路数据记录仪。
62.以下实施例作为本发明技术方案的进一步说明。
63.实施例1
64.1、改性聚乙烯醇材料的制备
65.1)取5g的聚乙烯醇(pva)颗粒于250ml圆底烧瓶中，加入200ml二甲基亚砜(dmso)，在100℃加热溶解；将所得pva溶液冷却至60℃，然后加入0.6g对甲苯磺酸一水合物，搅拌1h，充分分散得到活化的聚乙烯醇溶液；
66.2)进一步降温到60℃，然后将1.85ml丁醛滴加到聚乙烯醇水溶液中，继续搅拌3h，然后倒入500ml常温的饱和碳酸氢钠溶液中进行终止反应；将上述析出的白色固体取出，定
期更换去离子水浸泡，每天清洗两次，清洗三天；最后，经真空冷冻干燥得到白色颗粒，即得到改性聚乙烯醇材料，经由丁醛改性的聚乙烯醇的产物命名为pva-c4。
67.2、智能相变窗口中间夹层材料的制备
68.1)将制备的pva-c4颗粒加入到n，n-二甲基甲酰胺(dmf)中配置成100mg/ml的溶液，90℃下搅拌12h直至溶解，得到浓度为100mg/ml的透明均相溶液；溶液经过超声处理(时间为30min)并在真空干燥箱中除气1h以完全去除气泡。之后在离心机上进行离心，然后，通过浇筑的方法将该透明溶液注射到深度为4mm的定制石英玻璃模具中，在30℃的饱和氯化锂盐溶液环境中暴露7天，得到透明凝胶；
69.2)将透明凝胶从石英玻璃模具上剥离，并浸入大量去离子水中3天，每天更换去离子水，以完全去除n，n-二甲基甲酰胺(dmf)等可溶性物质，得到高度透明水凝胶薄膜，定义为pva-c4-gel；
70.3)将高度透明水凝胶薄膜放在两块玻璃之中，并用硅胶板封边防止水分挥发，即可得到具有太阳光谱调制能力的智能相变窗口中间夹层，定义为pva-c4-window，过程按示意图1所示。
71.性能测试：
72.1、核磁
73.使用bruker400mhz核磁仪上对原料pva-c4进行表征，以确信完成对pva的后改性，即短烷烃接枝到聚乙烯醇上了，具体操作如下：使用d
6-dmso作为溶剂，加入6mg的pva-c4，70℃下完成溶解，进行1hnmr光谱分析，如图2所示。
74.从图2可看出，pva-c4的修饰率为30％(degree of substitution，ds，ds＝2x2/(x1+2x2)
×
100％，该式子中的分子2x2代表被侧链取代的羟基个数，分母x1+2x2代表聚乙烯醇总的羟基个数，定义修饰率ds为取代的羟基个数占总羟基个数的比例)，该修饰率ds是一般是通过1hnmr光谱的峰积分面积等价计算得出，即ds将采用如下公式计算：
[0075][0076]a12
是指12号碳所含氢原子面积，这里值为1，a
2+4
是指2号碳和4号碳所含氢原子面积，这里值为2.2，经过计算得ds为30％。
[0077]
该修饰率将进一步确保了智能相变窗口中间夹层(pva-c4-gel)有较理想的相变可逆性及对长波红外的发射，修饰率不宜过高(导致溶剂难以挥发导致无法形成透明凝胶)同时也不应太低(疏水缔合侧链数量较少导致无法缠结凝胶)。
[0078]
2、高透光率
[0079]
使用紫外-可见分光光度计(perkinelmer lambda 950)对pva-c4-gel进行紫外-可见(uv)光谱的测试，波谱范围设置为280-780nm，测量光透射(transmittance，t)，绘制光学曲线如图3所示。测试的凝胶试样规格为直径15mm，厚度统一为300μm。
[0080]
从图3中可以看出，pva-c4-gel均显示出高透光，在500nm下透光率t＝90-92％％。
[0081]
3、力学性能
[0082]
力学性能主要分为拉伸测试与单边缺口测试。
[0083]
拉伸测试。拉伸试验在配备恒温水浴的珠海sans(cmt2203)机器上进行，温度为27℃。拉伸试验采用长20mm、宽8mm、厚300mm的矩形凝胶试样。试验中施加的变形率固定为
0.17s-1
。每个结构测量三个样本以计算平均值和标准差。由应力-应变曲线得到了应力(σ)、应变(ε)、弹性模量(e)、柔量(1/e)。用力(f)除以横截面积计算σ，用拉伸长度除以原始长度计算ε。弹性模量由应力-应变曲线上延伸率大于1％～5％的斜率计算。拉伸功u由应力-应变曲线面积积分计算:
[0084][0085]
单边缺口测试：采用长20mm、宽8mm、厚度为300μm的两个相同试样进行拉伸试验。用剃刀刀片切割这两个样品中的一个，沿着宽度引入一个长度为2mm的缺口，其中a为未缺口样品的横截面面积，l0为夹钳之间的初始距离。在初始尺寸相同的情况下，测量了缺口样品和未缺口样品的应力-拉伸曲线。基于单边裂纹法的断裂能为:
[0086][0087]
其中，λc为单边缺口凝胶的断裂伸长率。
[0088]
从图4可看出，pva-c4-gel显示出弹性材料的特性，可以实现高应变(拉伸比λ高达22)，强韧(断裂应力σf达1.17mpa)，高柔量(155mpa-1
)及高断裂能(70kj m2)，pva-c4-gel表现出强韧的力学性能，使得由该材料制备的智能窗口具有较高的机械鲁棒性，从而对下一代柔性智能窗口铺建了道路。
[0089]
4、热塑性能
[0090]
将pva-c4-gel固定在拉力机两端并泡于80℃的水浴中，分别保持50％、100％、150％、200％、250％的应变进行应力松弛(图5)。
[0091]
将透明水凝胶pva-c4-gel放在定制抛光过的配套聚四氟乙烯模具(基弧半径为8.6mm，总直径15mm)，用不锈钢夹子固定，起到定型和平衡施压的作用。之后将整套模具放在80℃热水中2min，然后将模具迅速转移到27℃的水中，浸泡2min。之后进行卸载，依次移除夹子、模具和凝胶，此时得到的具有一定弧度的透明薄膜(步骤见图5)，由于pva-c4-gel在80℃下能实现1分钟的快速应力松弛(图5)，因此其仅在热水中短时间处理便可塑造出一定的形状，对于设备的要求低，可满足对不同形状的定制窗口的需求。
[0092]
5、高热容性质
[0093]
良好的比热容保证了储热材料能够储存大量的热量，而相对较高的热导率使储存在材料中的热量分布均匀，提高了储热效率。一些商业化的高储热材料包括石蜡、脂肪酸和无机盐，这是相变材料(pcms)的一类，但由于缺乏对窗户至关重要的透明度，而透明度对窗户这一应用而言却是十分重要的。
[0094]
本发明在低温差示扫描量热仪(dsc3，梅特勒-托利多)平台采用蓝宝石法对溶胀前后的pva-c4-gel的热容进行测试。结果如图6，可以看出，与干膜相比，溶胀后的pva-c4-gel水凝胶由于水的引入，展现出较高的热容(3.1kjkg-1
k)，说明本发明制备的智能窗口具有较强的储热性能。
[0095]
6、低细胞毒性
[0096]
将钙黄素am(0.5μl/ml)和碘化丙啶(0.5μl/ml)在dpbs中稀释成染色液，除去培养基后加入孔中。然后，细胞在37℃的黑暗环境下孵育30分钟。活细胞(绿色染色)和死细胞(红色染色)在培养第1、2和3天使用倒置荧光显微镜(蔡司)成像。wi-38在96孔组织培养板(bd biosciences)中以5000细胞/孔培养。将pva-c4-gel水凝胶在37℃完全培养基中浸泡
window在温度高峰(14：00)将室内温度保持在最低水平，较普通玻璃窗口(空白对照)与低发射玻璃窗口更能在夏季的制冷用电高峰期进一步地节省能耗。
[0112]
以上，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种改性聚乙烯醇材料，其特征在于，利用醛类化合物对聚乙烯醇进行接枝改性，得到的产物置于饱和碳酸氢钠溶液中进行终止反应，析出的白色固体进行除杂，真空冷冻干燥，得到白色颗粒，即改性聚乙烯醇材料；其中，所述醛类化合物用量为聚乙烯醇中羟基物质的量的30％。2.根据权利要求1所述的改性聚乙烯醇材料，其特征在于，所述醛类化合物为丁醛。3.根据权利要求1所述的改性聚乙烯醇材料，其特征在于，所述接枝改性是指：在100℃下将聚乙烯醇溶解于二甲基亚砜中，降至60℃后加入酸性催化剂并搅拌1h。4.根据权利要求3所述的改性聚乙烯醇材料，其特征在于，所述聚乙烯醇和二甲基亚砜的用量比为5g∶200ml。5.根据权利要求3所述的改性聚乙烯醇材料，其特征在于，所述酸性催化剂为对甲苯磺酸一水合物，催化剂用量为聚乙烯醇主链中羟基摩尔量的3％。6.根据如权利要求1-5任一项所述的改性聚乙烯醇材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将聚乙烯醇与二甲基亚砜混合，在100℃条件下加热溶解，将所得溶液冷却至60℃后加入对甲苯磺酸一水合物，搅拌，得到活化的聚乙烯醇溶液；2)在60℃下，将反应物丁醛滴加到聚乙烯醇溶液中，搅拌反应3h，然后倒入饱和碳酸氢钠溶液中进行终止反应，析出白色固体，除杂，经真空冷冻干燥，得到白色颗粒，即改性聚乙烯醇材料。7.一种如权利要求1-5任一项所述的改性聚乙烯醇材料在具有太阳光谱调制的智能窗口中间夹层水凝胶中的应用。8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述具有太阳光谱调制的高发射高可逆性智能窗口中间夹层水凝胶的制备方法包括以下步骤：将改性聚乙烯醇材料在90℃下溶解于n，n-二甲基甲酰胺中，保温12h，然后超声处理，除泡，离心，浇筑，然后置于密闭的饱和氯化锂盐溶液环境7天，得到透明凝胶材料；将透明凝胶材料取出后用去离子水清洗，然后保存在去离子水中，即得到智能窗口中间夹层水凝胶材料。9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述改性聚乙烯醇材料溶解于n，n-二甲基甲酰胺中的浓度为100mg/ml；所述饱和氯化锂盐溶液环境维持湿度为13％，环境温度为30℃，超声处理时间为30min。

技术总结
本发明公开了一种具有太阳光谱调制的智能窗口中间夹层水凝胶的制备，属于凝胶材料技术领域。本发明利用醛类化合物对聚乙烯醇进行接枝改性，得到的产物置于饱和碳酸氢钠溶液中进行终止反应，析出的白色固体进行除杂，真空冷冻干燥，得到白色颗粒，即改性聚乙烯醇材料；将该改性聚乙烯醇材料溶解，超声处理，除泡，离心，浇筑，然后置于密闭的饱和氯化锂盐溶液环境蒸发溶剂，待溶剂蒸发完全取出泡水，得到物理交联形成的透明疏水缔合相变凝胶材料，最后将凝胶材料夹于两块玻璃板并在四周封上硅胶板防止水分蒸发，即可得到具有太阳光谱调制能力的热响应智能窗口。该智能窗口制备原料价格低，制备手段简单、窗口器件稳定性好、可长期使用。用。用。


技术研发人员：林泽群 高粱 杨梓灿 陈树鹏
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：2023.07.06
技术公布日：2023/9/20