[發(fā)明專(zhuān)利]一種酰胺類(lèi)凝膠因子復(fù)合定形相變材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410025232.2
• 申請(qǐng)日: 2014-01-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103773321B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張海良;吳鐺
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C09K5/06
• 分類(lèi)號(hào): C09K5/06
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種定形相變材料及其制備方法，具體涉及一種酰胺類(lèi)凝膠因子復(fù)合定形相變材料及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)某些小分子有機(jī)化合物能在很低的濃度下(甚至低于1wt％)使大多數(shù)有機(jī)溶劑凝膠化，使整個(gè)體系形成類(lèi)似粘彈性液體或固體的物質(zhì)，稱(chēng)為分子凝膠或有機(jī)凝膠。這類(lèi)小分子有機(jī)化合物被稱(chēng)為Gelator(暫譯為凝膠因子)。制備有機(jī)凝膠方法簡(jiǎn)便：將凝膠因子在有機(jī)溶劑中加熱溶解，再冷卻至室溫，凝膠因子在冷卻過(guò)程中自發(fā)地聚集、組裝成有序結(jié)構(gòu)，形成三維網(wǎng)絡(luò)體系，從而達(dá)到對(duì)溶劑的束縛作用，且該過(guò)程為熱可逆過(guò)程。目前對(duì)于凝膠因子的研究主要集中在普通有機(jī)溶劑的凝膠化，而將凝膠因子應(yīng)用于相變材料中的報(bào)道少見(jiàn)。

相變材料(PCMs)是利用物質(zhì)在相變過(guò)程中的吸熱和放熱進(jìn)行熱能的儲(chǔ)存和釋放，從而能夠?qū)崿F(xiàn)溫度調(diào)控的材料。相變材料在太陽(yáng)能利用、航空航天、熱負(fù)荷的移峰填谷、新型節(jié)能型建筑用材、廢熱回收及空調(diào)技術(shù)方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，而開(kāi)發(fā)成本低廉、熱效率高的相變材料是未來(lái)節(jié)能材料發(fā)展的主要方向。

從現(xiàn)在應(yīng)用普遍程度來(lái)看，相變儲(chǔ)熱材料主要使用的是固液相變儲(chǔ)熱材料和固固相變儲(chǔ)熱材料。固液相變材料主要優(yōu)點(diǎn)是價(jià)廉易得，但是固液相變儲(chǔ)熱材料存在過(guò)冷和相分離現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)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(jià)格高等缺點(diǎn)。固固相變材料在發(fā)生相變前后固體的晶格結(jié)構(gòu)改變而放熱吸熱，與固液相變材料相比，固固相變材料具有更多優(yōu)點(diǎn)：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(guò)冷和相分離現(xiàn)象，毒性腐蝕性小，無(wú)泄露問(wèn)題；同時(shí)組成穩(wěn)定，相變可逆性好，使用壽命長(zhǎng)，裝置簡(jiǎn)單。但固固相變材料也存在相變潛熱較低，價(jià)格較高的缺點(diǎn)。綜合固液相變材料和固固相變材料的優(yōu)缺點(diǎn)，出現(xiàn)了一大類(lèi)形狀穩(wěn)定的固液相變材料，其由兩部分構(gòu)成：一是工作物質(zhì)，利用它的固-液相變行為來(lái)進(jìn)行儲(chǔ)能，常用的主要是有機(jī)類(lèi)相變材料。另一是載體基質(zhì)，它起包覆和結(jié)構(gòu)骨架的作用，一方面將處于無(wú)定形的固-液相變成份束縛包裹住，防止流動(dòng)，另一方面能保持材料的固定形狀和可加工性。

東南大學(xué)李敏(CN103059817A)將有機(jī)相變物質(zhì)和固化劑在熔融狀態(tài)下混合并生成預(yù)聚物，將預(yù)聚物澆注進(jìn)入多孔石墨等大孔材料孔內(nèi)，高于原料相變溫度的條件下固化得到復(fù)合定形相變材料。其配方中有機(jī)相變物質(zhì)的含量為50-85wt％，載體基質(zhì)的含量相應(yīng)為50～15wt％。中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所孫立賢(CN102977858A)以脂肪酸混酸體系為相變材料，膨脹石墨為載體，當(dāng)膨脹石墨占復(fù)合相變材料10wt％時(shí)，該復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料的相變溫度為19.6℃，相變潛熱為145.5kJ/kg，導(dǎo)熱系數(shù)為0.723W·m^-1·K^-1，用復(fù)合涂飾劑進(jìn)一步定形后復(fù)合材料的相變溫度為18.6℃，相變潛熱為92.4kJ/kg。

蘭州理工大學(xué)郭軍紅等(CN102417812A)以三聚氰胺-甲醛預(yù)聚物包覆正十四醇制備相變微膠囊，其中正十四醇乳液質(zhì)量分?jǐn)?shù)60～70％，三聚氰胺-甲醛預(yù)聚物質(zhì)量分?jǐn)?shù)30～40％。東華大學(xué)于偉東(CN1695788A)以乙烯基及雙乙烯基類(lèi)單體為外殼聚合物來(lái)源，以油溶性相變材料為核心，采用乳液聚合法制備相變儲(chǔ)能微膠囊，其中相變材料質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10～30％。相變材料百分含量低，直接導(dǎo)致微膠囊相變材料的相變焓小。

中國(guó)科技大學(xué)葉宏等(Solar Energy Materials and Solar Cells，2000，64(1)：37)用雙輥開(kāi)煉機(jī)將石蠟和聚乙烯共混制備定形相變材料，石蠟質(zhì)量含量為75％。華南理工大學(xué)肖敏等(太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，2001，22(4)：P427)將熔點(diǎn)56～58℃石蠟與熱塑性彈性體組成復(fù)合相變材料，石蠟的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20～80％。

河北工業(yè)大學(xué)王家喜(CN102504092A)將有相變性能的脂肪酸或脂肪醇引入到高反應(yīng)活性(甲基)丙烯酸上，得到的可聚合的酯作為相變部分，利用自由基共聚的方法制備了(甲基)丙烯酸酯類(lèi)聚合物、(甲基)丙烯酸酯類(lèi)-(甲基)丙烯酸的聚合物以及(甲基)丙烯酸酯類(lèi)-(甲基)丙烯酸共聚物的季銨鹽。得到的高分子固固相變貯能材料相變溫度為29～52℃，相變焓可達(dá)96kJ/kg。

新疆大學(xué)哈麗丹·買(mǎi)買(mǎi)提(CN102321452A)以月桂酸纖維素酯和聚乙二醇為主料，在交聯(lián)劑存在下，經(jīng)溶液接枝聚合法合成交聯(lián)型聚乙二醇/月桂酸纖維素酯相變儲(chǔ)能材料。所得材料相變溫度在19～60℃之間，相變焓可達(dá)194.7J/g。但采用該方法制備相變材料，工藝復(fù)雜，涉及溶劑回收等問(wèn)題。