[發(fā)明專利]一種泥炭與聚乙二醇接枝的復合相變儲能材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310073042.3
• 申請日: 2013-03-07
• 公開（公告）號: CN103145929A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設計）人: 陳衍華;王云敏;游勝勇;諶開紅;趙自勤;曾國屏;何國晴;林鴻業(yè)
• 申請（專利權）人: 江西省科學院應用化學研究所
• 主分類號: C08F290/06
• 分類號: C08F290/06;C08F2/44;C08G18/67;C08G18/48;C09K5/02
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

本發(fā)明涉及一種儲能材料及制備方法，尤其涉及一種泥炭與聚乙二醇接枝的復合相變儲能材料及制備方法。?

背景技術

有效利用能源成為人們追求的目標和研究的熱點。尤其在我國建筑領域，建筑節(jié)能已深入人心，尋求新的建筑材料來降低建筑能耗，提高室內(nèi)環(huán)境熱舒適度，是我國建材領域面臨的新課題。相變儲能材料能將一定形式的能量在特定的條件下貯存起來，并在特定的條件下加以釋放，有效地降低了能源消耗，收窄室內(nèi)溫度的波動幅度，改善了室內(nèi)環(huán)境，是建筑節(jié)能領域具有良好發(fā)展前景的一種新型建材。相變儲能材料的特性一般儲能材料按照蓄熱方式的不同，可分為潛熱儲能、顯熱儲能和化學反應儲能三類。潛熱儲能材料（也叫相變儲能材料）是利用材料自身相變過程中吸熱或放熱來進行儲能或釋能的，其材料蓄能密度大、效率高，吸熱或放熱不影響環(huán)境溫度變化，被廣泛用于太陽能利用、廢熱回收、智能空調(diào)建筑物調(diào)溫、控溫、工程保溫隔熱材料等各個領域。隨著科學技術的進一步提高，相變儲能材料與傳統(tǒng)的建筑材料相結合，在生產(chǎn)、施工，尤其是節(jié)能等方面具有很大的優(yōu)越性，?因此相變儲能材料的研究和應用是推動我國建筑節(jié)能深入發(fā)展的新途徑之一。

相變儲能材料按材料的組成成分可分為無機、有機(包括高分子類)及無機-有機復合類。無機類主要是水合鹽類物質(zhì)，水合鹽類物質(zhì)具有高儲熱密度，但通過多次循環(huán)使用后總量很難維持不變，通常都會減少；另一個重要問題就是存在過冷現(xiàn)象。按相變形式一般可分為4類：固-固相變、固-液相變、液-氣相變和固-氣相變。由于后兩種相變過程中有大量氣體，相變物質(zhì)的體積變化很大，因此，從現(xiàn)在應用普遍程度來看，相變儲熱材料主要使用的是固-液相變儲熱材料和固-固相變儲熱材料。固-液相變材料主要優(yōu)點是價廉易得，但是固-液相變儲熱材料存在過冷和相分離現(xiàn)象，會導致儲熱性能惡化、易產(chǎn)生泄露、污染環(huán)境、腐蝕物品、封裝容器價格高等缺點。固-固相變材料在發(fā)生相變前后固體的晶格結構改變而放熱吸熱，與液相變材料相比，固-固相變材料具有更多優(yōu)點：可以直接加工成型，不需容器盛放。固-固相變材料膨脹系數(shù)較小，不存在過冷和相分離現(xiàn)象，毒性腐蝕性小，無泄露問題。同時組成穩(wěn)定，相變可逆性好，使用壽命長，裝置簡單。目前高分子及其復合物的固-固相變儲能材料由于相變體積小、具有良好的化學穩(wěn)定性和室溫下低蒸汽壓以及無腐蝕等特點，引起了許多研究人員的關注。而以聚乙二醇改性為基礎的固-固相變材料更是研究熱點。

Jing-Cang?Su等用聚乙二醇1000、1,4-丁二醇、4,4′-二苯基亞甲基二異氰酸酯合成了聚亞氨酯嵌段共聚物PUPCM，它的相變焓為138.7kJ/kg。室溫下PEG和PUPCM得結晶形態(tài)都是球狀，且PUPCM的球粒粒徑遠遠小于PEG，說明在PUPCM中，軟段PEG的結晶受到硬段的限制，PEG的結晶被破壞；當溫度上升到70℃時，PUPCM的球粒結構被完全破壞，說明軟段PEG從結晶態(tài)轉變成了無定形態(tài)。因此，PUPCM是一種熱穩(wěn)定性好、相轉變溫度適中、相變焓高的新型固-固相變儲能材料。Qinghao?Meng等利用IPDI（異佛爾酮二異氰酸酯）和BDO（1,4-丁二醇）的本體聚合產(chǎn)物作硬段，PEG3400（聚乙二醇）做軟段，合成了一種嵌段型的固-固相變儲能材料PEGPU，PEGPU有很高的的相變焓，在100kJ/kg左右，且熱循環(huán)對其影響不大，是一類很實用的固-固相變材料。Wei-Dong?Li等用聚乙二醇（PEG）、4,4′-二苯基亞甲基二異氰酸酯（MDI）、季戊四醇（PE）合成了一種交聯(lián)型高分子相變儲能材料PEG/MDI/PE，PEG和PEG/MDI/PE的偏光顯微圖片顯示，25℃時，PEG和PEG/MDI/PE的結晶形態(tài)都是球狀，且PEG/MDI/PE的球粒粒徑遠遠小于PEG，說明在PEG/MDI/PE中，PEG的結晶受到的限制；當溫度上升到80℃時，PEG/MDI/PE的球粒結構被完全破壞，說明PEG從結晶態(tài)轉變成了無定形態(tài)。PEG/MDI/PE的相變溫度為58.68℃，相變焓高達152.97?kJ/kg，且加熱到150℃時任能保持固態(tài)，因此它有很好的實用性。