[發(fā)明專利]一種工藝易控的高分子類固固相變材料及化學(xué)制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410536580.6
• 申請(qǐng)日: 2014-10-11
• 公開（公告）號(hào): CN104327801B
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王艷秋;張小萍;堵錫華;臧亞南
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院;徐州工程學(xué)院
• 主分類號(hào): C09K5/02
• 分類號(hào): C09K5/02;C08G18/76;C08G18/48;C08G18/42
• 代理公司: 徐州市三聯(lián)專利事務(wù)所32220
• 代理人: 周愛芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在化學(xué)合成的聚乙二醇/聚對(duì)苯二甲酸乙二酯固固相變材料中加入聚乙二醇單甲醚來優(yōu)化固固相變材料工藝性能和相變蓄熱性能的方法，具體涉及一種工藝易控的高分子類固固相變材料及化學(xué)制備方法，屬于材料的化學(xué)合成技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

由于固固相轉(zhuǎn)變材料在相變過程不出現(xiàn)液態(tài)，不需要容器，比起有相態(tài)變化像水這樣的物質(zhì)，使用方便，體積變化小，容易與其它材料結(jié)合，甚至可以用作系統(tǒng)的基體材料；該功能材料相轉(zhuǎn)變時(shí)，熱容比水的熱容高數(shù)十倍，在使用過程中蓄熱性能大，產(chǎn)品性能優(yōu)良，可使用和拓展的領(lǐng)域和市場(chǎng)大；同時(shí)這類相變材料在相變溫度近似恒定的特性還可用于相變溫度的調(diào)控。目前這類材料在國外智能化自動(dòng)空調(diào)建筑物、玻璃暖房、相變儲(chǔ)能型空調(diào)、太陽能利用、余熱廢熱回收、電器恒溫、保溫服裝、儲(chǔ)能炊具等民用和軍事領(lǐng)域已有應(yīng)用，并且應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大。

中國專利CN1079109、CN1079420、CN1263821，采用交聯(lián)劑將聚乙二醇與纖維素合成制得固固相變材料，取得較好的相變焓及相變溫度，應(yīng)用效果良好。但其相變焓相對(duì)較低。現(xiàn)有技術(shù)通過化學(xué)合成制備了聚乙二醇/聚對(duì)苯二甲酸乙二酯固固相變材料，但其化學(xué)合成反應(yīng)十分劇烈難控，易出現(xiàn)體型聚合物，導(dǎo)致高聚物中的相變鏈段運(yùn)動(dòng)性降低，合成工藝性能和相變蓄熱性能很差，從而失去使用價(jià)值。企業(yè)和市場(chǎng)需要工藝易于控制、相變性能優(yōu)異的新型相變材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有聚乙二醇/聚對(duì)苯二甲酸乙二酯固固相變材料化學(xué)合成技術(shù)的不足，在原有的聚乙二醇/聚對(duì)苯二甲酸乙二酯固固相變材料的化學(xué)合成過程中加入了聚乙二醇單甲醚，聚乙二醇單甲醚是由(-CH2-CH2-O-)組成的長(zhǎng)鏈分子，其一端為羥基，另一端為甲基，與聚對(duì)苯二甲酸乙二酯分子兩端都是羥基的情況相比，每一個(gè)聚乙二醇單甲醚分子只有一個(gè)化學(xué)反應(yīng)活性基團(tuán)，(聚乙二醇單甲醚+聚乙二醇單甲醚)與聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的化學(xué)反應(yīng)速度和程度與聚乙二醇與聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的化學(xué)反應(yīng)速度和程度相比會(huì)有所降低，再通過調(diào)整原材料的配比、工藝條件、交聯(lián)體系的物種組成和用量來有效控制反應(yīng)速度和程度。聚乙二醇單甲醚分子中易結(jié)晶和溶解鏈段的運(yùn)動(dòng)性增加，會(huì)有效提高聚乙二醇單甲醚+聚乙二醇/聚對(duì)苯二甲酸乙二酯固固相變材料的相變焓。

同時(shí)在聚乙二醇/聚對(duì)苯二甲酸乙二酯固固相變材料合成體系中加入聚乙二醇單甲醚，適宜分子量的聚乙二醇和聚乙二醇單甲醚并用會(huì)形成共晶，從而進(jìn)一步有效地提高了聚乙二醇單甲醚+聚乙二醇/聚對(duì)苯二甲酸乙二酯固固相變材料的相變焓，本發(fā)明在保證聚乙二醇單甲醚+聚乙二醇/聚對(duì)苯二甲酸乙二酯固固相變材料順利合成的同時(shí)做到有效提高其相變焓等相變性能。

而聚對(duì)苯二甲酸乙二酯作為載體基質(zhì)其相變溫度較高，在固固相轉(zhuǎn)變材料相變溫度范圍內(nèi)物化性能穩(wěn)定并能保持其固體的形狀和材料性能。這種材料相變焓在180.7～199.6J/g，相變性能穩(wěn)定。在能源供給漸趨緊張的今天，該功能材料因其反應(yīng)速度和程度降低，交聯(lián)密度降低，具有工藝易控、相變蓄熱提高的特點(diǎn)，在多次錄寫和刪除的光盤、空調(diào)系統(tǒng)的中間熱介質(zhì)、大功率電子元件的熱調(diào)控、蓄熱節(jié)能的家用電器等領(lǐng)域?qū)⒌玫礁悠毡榈膽?yīng)用。(聚乙二醇單甲醚+聚乙二醇)/聚對(duì)苯二甲酸乙二酯固固相變材料也可作為填料與高分子材料混合，成為具有熱塑性可加工成型的復(fù)合高分子固固相變材料。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種工藝易控的高分子類固固相變材料，以聚乙二醇單甲醚、聚乙二醇、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯、交聯(lián)劑甲苯-2,4-二異氰酸酯等為原材料，特別是選擇兩端都為羥基的聚乙二醇作為主要蓄熱功能材料、一端為羥基和另一端為甲基的聚乙二醇單甲醚作為輔助蓄熱功能材料協(xié)同使用，采用不同配比不同分子量的聚乙二醇單甲醚和聚乙二醇，選擇聚乙二醇單甲醚+聚乙二醇/聚對(duì)苯二甲酸乙二酯的最佳配比，采用不同的交聯(lián)體系，在可控的溫度、時(shí)間等工藝條件，通過適宜化學(xué)合成工藝方法，通過化學(xué)鍵把聚乙二醇單甲醚、聚乙二醇和聚對(duì)苯二甲酸乙二酯連接起來，合成一種新型的聚乙二醇/聚乙二醇單甲醚/聚對(duì)苯二甲酸乙二酯固固相變材料；具體組成如下：