[發明專利]一種相變儲能熱塑性復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201010603232.8
• 申請日: 2010-12-24
• 公開（公告）號: CN102070845A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發明（設計）人: 陽范文;肖鵬;葉南飚;陶四平;何瀏煒;楊志驊
• 申請（專利權）人: 金發科技股份有限公司;上海金發科技發展有限公司;綿陽東方特種工程塑料有限公司
• 主分類號: C08L23/16
• 分類號: C08L23/16;C08L23/12;C08J3/24;C09K5/06
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛

技術領域

本發明屬于熱塑性彈性體技術領域，具體涉及一種相變儲能熱塑性復合材料及其制備方法。

背景技術

相變儲能材料(?Phase?Change?Materials，簡稱PCMs)?是利用物質在相變過程中的吸熱和放熱效應進行熱能存貯和溫度調控的材料，具有相變過程中近似恒溫、系統溫度可控等優點，在航空?、電子、服裝?和建筑等行業開始得以應用，對于緩解能源危機、提高能源利用效率等方面具有重要意義。

按材料的化學組成可將PCMs分為無機相變材料、有機相變材料和高分子及其復合相變材料。無機相變材料主要包括結晶水合鹽、熔融鹽和金屬合金等；?有機相變材料主要包括石蠟、酯、羧酸、多元醇等；高分子及其復合相變材料主要包括高密度聚乙烯(HDPE)、聚乙二醇(PEG)及將高分子與有機或無機PCMs進行復合改性得到的復合型相比材料。由于無機相變材料易出現過冷和相分離現象，一般有毒性或腐蝕性，不利于容器盛裝等缺點，限制了無機化合物在相變儲能系統中的應用。與無機類相變儲能材料相比，有機類相變儲能材料無過冷現象、性能穩定、無毒無腐蝕等優點，其中石蠟類有機物具有相變潛熱量大、相變溫度范圍廣、價格低等特點，在研究使用中最受重視和關注。

然而，石蠟類有機物在熔融后變成液體具有不定形性，如果沒有定型或包裹材料會引發使用過程中的泄露問題。將相變材料封裝在微膠囊中形成的微膠囊相變材料，具有以下優點：(1)增大相變材料的比表面積和導熱系數；(2)相變過程在膠囊內完成，可極大地消除“相分離”現象；(3)提高相變材料的穩定性，降低相變材料的腐蝕性；(4)提高相變材料的耐久性，延長其使用壽命；(5)滿足綠色環保新型材料的要求。

劉星等人[MUF/石蠟的微膠囊制備.高分子材料科學與工程,2006，22（2）：235-239]以低熔點石蠟為芯材，三聚氰胺改性脲醛樹脂(MUF)為囊材，用原位聚合法合成了低熔點石蠟相變材料微膠囊，石蠟含量46.15％，其相變溫度和焓值分別為14.74℃和98．59J/g。劉星等人[原位聚合制備三聚氰胺脲醛樹脂石蠟微膠囊及性能.化工學報，2006，57（12）：2991-2996]還利用廉價的三聚氰胺脲醛樹脂為殼材料，低熔點石蠟為芯材，用原位聚合的方法成功制備了三聚氰胺脲醛樹脂石蠟微膠囊．通過正交實驗優化，微膠囊石蠟質量含量達到61.78％，包裹率達到94.15％，相變溫度和焓值分別為12.53℃和137.16J/g。倪卓等人[UF/石蠟儲能微膠囊的制備與表征.深圳大學學報理工版，2010，27（1）：65-70]以石蠟為囊芯、尿素-甲醛樹脂為囊壁，用原位聚合法合成了變儲能微膠囊，相變潛熱為6.34?J/g。賴茂柏等人[界面聚合法包覆石蠟制備微膠囊復合相變材料，材料導報，2009，23（11）：62-65]以微膠囊包覆的方式對石蠟進行封裝，通過界面聚合，以甲基丙烯酸甲酯聚合包覆石蠟微乳液，得到聚甲基丙烯酸甲酯包覆石蠟的核殼結構，包覆率為50％，材料的相變儲能約為110J/g。謝家慶等人[石蠟為芯材的微膠囊的直接原位聚合法制備和性能.功能材料，2008，39（2）：293-296；原位聚合法制備石蠟微膠囊的工藝研究.?功能材料，2007，38（增刊）：3172-3174]采用直接原位聚合法制備了以石蠟為囊芯的脲醛樹脂微膠囊，相變焓值為93J/g。鄢瑛等人[微膠囊相變材料的制備與特性研究.材料導報，2009，23（2）：49-52]采用原位聚合法制備以石蠟為芯材、脲醛樹脂為殼材的微膠囊相變材料，相變溫度和相變潛熱分別為34.10℃和143.8J/g，經過20次熱循環后，相變溫度和相變潛熱都變化不大。顧子迪等人[一步法制備石蠟微膠囊的中試研究及性能表征.?后勤工程學院學報，2010，26（2）：60-62]以石蠟為囊心，脲醛樹脂為囊壁的石蠟微膠囊相變材，采用一步法在100?L反應釜內進行中試，微膠囊化率為70％，相變范圍為40～80℃，相變峰值和熱焓分別為65℃和114J/g。萬賢等人[應用于功能性熱流體的相變微膠囊的制備與表征.塑料，2006，35（5）：11-15]以異佛爾酮二異氰酸酯和四乙撐五胺為壁材原料，以相變點為20℃?的石蠟為芯材，以非離子表面活性劑span60和tween60為乳化劑，利用界面聚合法制備了應用于功能熱流體的相變微膠囊，相變熱124.47J/g。清華大學深圳研究生院的唐國翌等人在中國專利200610060588.5中采用囊壁為二氧化硅、囊芯為石蠟、脂肪醇、脂肪酸及其酯類相變儲能微膠囊，反應時間3-5小時，經過濾、洗滌后得到相變儲能膠囊。華南理工大學的胡大為等人在中國專利，200710027947.1中采用石蠟為囊芯、海藻酸鈉與堿土金屬反應形成交聯網狀聚合物為膠囊的相變材料，經過濾、洗滌后得到相變儲能膠囊。