[發明專利]一種苯乙烯丙烯腈共聚物接枝脂肪酸固固相變材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410282894.8
• 申請日: 2014-06-23
• 公開（公告）號: CN104072658A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 郭靜;牟思陽;逍瑤
• 申請（專利權）人: 大連工業大學
• 主分類號: C08F212/10
• 分類號: C08F212/10;C08F8/00;C09K5/02
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 李猛

技術領域

本發明屬于相變材料技術領域，尤其涉及一種苯乙烯丙烯腈共聚物接枝脂肪酸固固相變材料及其制備方法。

背景技術

隨著能源危機、能源消耗和環境等問題的增長，相變儲能領域已經掀起了研究熱潮。相變儲能技術是解決能量供給緊缺，提高資源利用率和保護環境的重要方式之一，相變材料廣泛用于航空航天、建筑保暖、調溫纖維、農業等領域。國內外最常用的相變材料為固液相變材料，但使用時必須用容器密封才行，否則會因泄漏而腐蝕設備和污染環境；而具有固固相變特性的材料就可以克服這一缺點。隨著高分子技術的發展，對固固相變材料的封裝方式出現了新的發展，將固固相變材料“固定”起來的方法主要有物理吸附、微膠囊、嵌段共聚、化學接枝等，而高分子接枝類固固相變材料在相比之下是最有應用前景的儲能材料。高分子接枝類固固相變材料的制備主要有兩種方法，一種方法是先制備具有相變功能的大分子單體再利用大分子單體與骨架大分子單體共聚獲得具有相變功能的接枝共聚物，如郭靜[1]等提供了一種采用丙烯腈與聚乙二醇丙烯酸酯共聚制備了相變溫度為40～50℃的接枝共聚物，并通過濕法紡絲制備了相變纖維，這種方法的缺點是相變焓大小受到接枝率的影響較大，而接枝率與大分子單體大反應活性及其單體的竟聚率有關；另一種方法是通過高分子化學反應實現接枝共聚，如Li^[2～3]等以聚乙二醇(PEG)為相變材料，纖維素(CELL)為骨架材料，通過共聚反應制備了CELL-g-PEG共聚物，其中發現CELL-g-PEG有較高的相變焓，相轉變溫度為40～60℃，相變焓和相轉變溫度與PEG含量和分子量有關，但是高分子化學反應法存在高分子化學反應的局限性，即接枝率低、相變焓小，且工藝過程復雜。

[1]郭靜,張欣.中國發明專利,ZL201110365935.6.

[2]Yanxiang?Li,Ruigang?Liu,Yong?Huang.Synthesis?and?phase?transition?of?cellulose-graft-poly(ethylene?glycol)copolymers[J].Journal?of?Applied?Polymer?Science,2008,110(3):1797～1803.

[3]Yanxiang?Li,Min?Wu,Ruigang?Liu,Yong?Huang.Cellulose-based?solid–solid?phase?change?materials?synthesized?in?ionic?liquid[J].Solar?Energy?Materials?&?Solar?Cells,2009,93(8):1321～1328.

發明內容

本發明的目的在于提供一種苯乙烯丙烯腈共聚物接枝脂肪酸固固相變材料及其制備方法。

發明人的設計構思為：通過分子設計設計了一種具有潛在反應能力的大分子骨架材料，再通過相變材料的官能團化及其與骨架材料反應獲得新型接枝型固固相變材料。與傳統相變材料相比，本發明相變材料具有骨架材料活性點可控制，進而實現相變焓和相變溫度的可控制等特性，此外由于相變物質與骨架高分子以化學鍵相連，因此這種相變材料具有蓄熱穩定性優良、不泄露、無污染、無腐蝕性、制備方法簡便等多方面優點。

本發明采用以下技術方案：一種苯乙烯丙烯腈共聚物接枝脂肪酸固固相變材料及其制備方法，該相變材料是一種接枝共聚物，其主鏈為苯乙烯丙烯腈共聚物，支鏈為長鏈脂肪酸；所述固固相變材料的制備方法包括以下步驟：

(1)在25℃下將苯乙烯丙烯腈共聚物加入到有機溶劑中，使用磁力加熱攪拌器攪拌使之溶解，溶解后獲得苯乙烯丙烯腈共聚物溶液，加入到三口燒瓶中；

(2)將氯化鋁作為催化劑，溶于有機溶劑，制得氯化鋁溶液；

(3)制備固固相變材料；

(3.1)將裝有氯化鋁溶液的燒杯放在冰水中，將該溶液攪拌均勻；

(3.2)將長鏈脂肪酸酰氯化，將得到的脂肪酰氯滴加到氯化鋁溶液中；

(3.3)將脂肪酰氯和氯化鋁溶液的混合溶液攪拌均勻，滴加到含有苯乙烯丙烯腈共聚物溶液的三口燒瓶中；

(3.4)在冰浴氛圍下攪拌半小時，待混合均勻后緩慢升溫到60～75℃，反應時間6～8小時，反應結束，得到產物Ⅰ；

(3.5)將產物Ⅰ用質量百分比為10％～20％的冰鹽酸水洗解絡合，再用去離子水洗至中性，用乙醚萃取提純，制得苯乙烯丙烯腈共聚物接枝脂肪酸固固相變材料；