[發明專利]可紡絲的偶氮苯聚合物儲能材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201811033750.3
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109384909B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 馮奕鈺;符林霞;封偉
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C08G61/08
• 分類號: C08G61/08;D01F6/76
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一種偶氮苯聚合物儲能材料，偶氮苯接枝在了聚降冰片烯的側鏈上，其結構式如下：

技術領域

本發明涉及一種可紡絲偶氮苯聚合物儲能材料的設計及制備方法，其在太陽能存儲領域具有廣泛的應用前景，屬于復合功能材料領域。

背景技術

能源與人類社會的發展息息相關，每一次的能源革命都會給社會的科技經濟政治等帶來巨大的變化。目前，世界上使用最多的依然是煤炭石油天然氣等傳統能源，這類能源的總量是有限的，而且在開采和使用的過程中帶來了生態危機，環境破壞、溫室效應等方面的問題，所以開發利用新的環保的替代能源是全世界亟需解決的重大問題。目前已經開發使用的新型能源有風能、水能、潮汐能、太陽能等。太陽能作為一種取之不盡的清潔能源，吸引世界各國的科學研究者進行廣泛的科學探索。數以千計的可儲存太陽能的新生材料應運而生。其中偶氮苯分子由于優異的光致異構化性能，而受到國際研究的關注。

研究表明偶氮苯分子受到光刺激之后，會吸收能量從穩定態轉變為亞穩定態，當再次受到光或者熱的刺激，會釋放能量再次回到穩定態。即偶氮苯分子通過結構的可逆變化可以實現太陽能的儲存和釋放，在此過程中不涉及有毒有害物質的產生，實現了能量利用的綠色化。因此偶氮苯分子清潔太陽能的綠色利用中具有廣闊的前景。

偶氮苯分子自身能量儲存密度較低、能量釋放不可控，為了解決以上問題，目前主要采用的技術手段是一對偶氮苯分子進行結構的調控，改變分子在不同狀態下的穩定程度，二是利用模板增加偶氮苯分子間的相互作用，從而改變偶氮苯的排列。目前顯示出良好效果的方法是以碳納米管、石墨烯或者其他碳氫化合物作為基底，通過化學鍵接枝在上面，利用順反式異構化時鄰近分子間的相互作用來增加能量儲存能力。雖然偶氮苯-碳納米管/偶氮苯-石墨烯系列具有較高的儲存能力，但是由于其溶解性較差很難成膜，因此限制了其在實際中的大量使用。偶氮苯聚合物是通過化學鍵把偶氮苯接于側鏈，在滿足相鄰偶氮苯形成分子間相互作用的同時，并具有聚合物的柔性，有利于成膜，從而使得偶氮苯儲能在實際應用中更加具有競爭力。目前已見報道的偶氮聚合物較少，而且由于聚合體系方法的局限性導致聚合物分子量較低，從而使得聚合物成膜性較差。因此本文設計合成了一種偶氮聚合物不但可以實現成膜性，而且能夠達到溶液紡絲的效果。紡絲性能的實現可以極大地促進儲能偶氮聚合物在自放熱領域中的應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有可實現紡絲的偶氮苯儲能聚合物復合材料及其制備方法。本發明采用以下技術方案：

一種偶氮苯聚合物儲能材料，其特征是偶氮苯接枝在了聚降冰片烯的側鏈上，其結構式如下：

上述偶氮苯聚合物儲能材料的制備方法，其特征是步驟如下:

1)重氮化：把3，5-二甲酸苯胺和濃鹽酸以及亞硝酸鈉加入去離子水中，在冰浴條件下進行重氮化反應；

2)耦合：在氬氣保護下，把已反應的重氮鹽滴加到1.05倍當量的3,5-二甲氧基苯酚溶液中，保持PH在5-7之間，反應8h-10h；反應結束后，加入適量鹽酸使反應產物析出，抽濾水洗多次除去雜質，之后用硅膠做固定相，乙酸乙酯/正己烷做淋洗劑進行層析分離，將得到的組分減壓蒸餾并且真空干燥得到目標產物AZO；

3)把順-5-降冰片烯-外-2,3-二羧酸酐、6-氨基己酸和三乙胺按照1：(0.9-1.1)：(0.8-0.12)的摩爾比溶解在甲苯溶液中,N2氛圍保護下升溫至115℃反應12h，重結晶得到中間單體產物；

4)采用開環易位聚合方法把上述中間單體產物用Grubbs催化劑在二氯甲烷溶劑中進行聚合反應3h,溫度30℃,得到中間聚合物；

5)在1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽和4-二甲氨基吡啶下通過酯化反應把AZO接枝到聚合物的側鏈上，得到最終產物。