[發明專利]樹枝形有機納米復合相變儲熱材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201110052731.7
• 申請日: 2011-03-04
• 公開（公告）號: CN102190793A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 王錦成;陳思浩;郭燕;徐楠;徐善中
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: C08G69/00
• 分類號: C08G69/00;C09K5/06
• 代理公司: 上海金盛協力知識產權代理有限公司 31242
• 代理人: 羅大忱

技術領域

本發明涉及一種有機納米復合相變儲熱材料及其制備方法。

背景技術

隨著能源和環境問題日愈凸顯，節能減排備受國際社會關注，能源有效利用和能量存儲是實現節能減排的重要手段。

相變儲能技術是利用材料的相變潛熱來實現能量的吸收、存儲和釋放，在能源有效利用和節能領域成為研究熱點之一。自20世紀60年代以來各國研究人員對固液相變儲能的理論及應用進行了深入的研究。相變儲能材料是指在其物相變化過程中，可以與外界環境進行能量交換(從外界環境吸收熱量或者向外界環境放出熱量)，從而達到控制環境溫度和能量利用目的的材料。

利用相變材料的相變潛熱來實現能量的儲存和利用，提高能效和開發可再生能源，是近年來能源科學和材料科學領域中一個十分活躍的前沿研究方向。

相變儲能技術的關鍵難點有：一是相變材料在發生固液相變后存在著液相的流動泄漏問題，特別是對于無機水合鹽類相變材料還存在的腐蝕性問題；二是有機小分子相變物質的長期儲藏問題；三是相變過程的換熱效率問題。據日本三菱公司Ismail的研究結果，物體的相變過程完成的時間與其等效半徑的平方成正比，相變物質體積越小，其相變過程的換熱效率就越高，完成的時間就越短。即，減小相變物質的體積是改善相變過程換熱效率的有效方法。

目前，同濟大學的張東等(CN200810202404，一種相變儲能納米膠囊粉體的制備方法及其應用)所報道的納米相變儲能膠囊粉體，雖然儲能效率高，但是和聚合物基體的相容性差，需要進一步的改進。

樹枝形聚合物是近幾年誕生并得到迅速發展的、在材料科學領域里迅速升起的一顆新星。由于其高度支化的結構和獨特的單分散性使這類化合物具有特殊的性質和功能。與線性大分子相比，樹枝形聚合物的合成采用多步重復的方法，在逐步增長的過程中，每一步的相對分子質量是精確可控制的，并可根據不同的用途選擇不同的分子代數；樹枝形聚合物具有高度的幾何對稱性，使其成為功能亞微細粒球的理想模型；樹枝形聚合物具有內部多孔的三維結構，表面富集大量的端基，使大分子具有較佳的反應活性；樹枝形聚合物內部具有大量的空腔，有利于分子催化反應的進行；由于具有精確的分子結構，樹枝形聚合物難以結晶，也無鏈纏繞，因而溶解性、兼容性大大提高；此外，由于高度支化的拓撲形態，使得樹枝形分子在三維空間中具有近似的球形結構，其尺寸一般在幾納米至幾十納米之間，是典型的納米材料。因此，樹枝形聚合物獨特的結構使其有望成為解決上述瓶頸問題的突破口。

發明內容

本發明的目的是提供一種樹枝形有機納米復合相變儲熱材料及其制備方法，以克服現有材料的缺陷。

本發明的樹枝形有機納米復合相變儲熱材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)將丙烯酸甲酯和相變材料，加入乙二胺和甲醇的混合溶液，60～80℃反應24～36h，靜置，收集下層液體，蒸餾除去其中的甲醇，將蒸餾后的產品溶于丙酮中，在0～10℃下結晶10～20h，收集結晶物，獲得0.5代樹枝形有機納米復合相變儲熱材料；

所說的相變材料為Na₂SO₄·10H₂O、CaCl₂·6H₂O、Na₂CO₃·10H₂O、新戊二醇、季戊四醇、石蠟或硬脂酸等；

乙二胺∶甲醇＝1∶2～4，優選1∶3，摩爾比；

乙二胺∶丙烯酸甲酯＝1∶6～8，優選1∶7，摩爾比；

乙二胺∶相變材料＝1∶0.2～0.4，優選1∶0.3，摩爾比；

(2)將乙二胺和相變材料，加入步驟(1)的產物，80～100℃反應36～48h，靜置，收集下層液體，蒸餾除去其中的甲醇和乙二胺，將蒸餾后的產品溶于丙酮中，在0～10℃下結晶20～30h，收集結晶物，獲得1代樹枝形有機納米復合相變儲熱材料；

所說的相變材料為Na₂SO₄·10H₂O、CaCl₂·6H₂O、Na₂CO₃·10H₂O、新戊二醇以及季戊四醇、石蠟或硬脂酸等；

步驟(1)的產物∶乙二胺＝1∶7～9，優選1∶8，摩爾比。

步驟(1)的產物∶相變材料＝1∶0.3～0.5，優選1∶0.4，摩爾比。