[發明專利]一種兩親性高分子負載納米流體及其制備方法

有效

• 申請號: 201811137328.2
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN109401731B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 趙佳騰;喬羽;劉昌會;饒中浩
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: C09K5/10
• 分類號: C09K5/10;C08F212/08;C08F212/14;C08F212/34;C08F220/54;C08F212/36;C08F2/44;C08K3/36;C08K3/04;C08K3/34;C08K3/22
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 周敏

本發明公開了一種兩親性高分子負載納米流體及其制備方法，制備過程如下：(1)將親水性單體、疏水性單體與擬分散的納米粒子及有機溶劑混合，加入自由基引發劑，在50～100℃下反應5～24小時；(2)反應結束后將步驟(1)中的混合液冷卻至室溫，經過濾，洗滌，干燥后得到高分子負載納米粒子；(3)取步驟(2)中所得的高分子負載納米粒子與基液混合，在60～120℃下攪拌1～5小時，冷卻至室溫，然后超聲分散1～5小時，得到兩親性高分子負載納米流體。本發明利用高分子特有的鏈狀結構將納米粒子進行擔載，并利用高分子的兩親性使納米粒子以高分散程度狀態存在而不易聚集、脫落和失活，制備的納米流體不易發生團聚，穩定性好；制備過程可控，重復性好，易推廣。

技術領域

本發明屬于傳熱技術領域，涉及一種納米流體傳熱工質，尤其涉及一種兩親性高分子負載納米流體及其制備方法。

背景技術

隨著科學技術的飛速發展和能源問題的日益突出，熱交換設備的傳熱負荷和傳熱強度日益增大，傳統的純液體換熱工質已很難滿足一些特殊條件下的工作要求。隨著納米科技的進步，納米尺度材料和技術越來越多地進入強化傳熱工作者的視野。1995年美國Argonne國家實驗室的Choi等率先提出了納米流體的概念。所謂納米流體，是指以一定的方式在液體介質中添加納米粒子而形成的懸浮液。與傳統傳熱介質相比，納米流體有著更強的傳熱性能，主要歸因于兩個方面：一方面，納米粒子的自身導熱能力較強，能夠強化流體的導熱能力；另一方面，納米粒子在流動過程中的擾動作用能夠強化流體的對流換熱能力。

雖然納米粒子的尺寸很小，粒子之間的布朗運動等因素使粒子難以沉淀，但在納米流體的懸浮液中，納米粒子具有較大表面活性，會使它們很容易團聚形成帶有若干弱連接面的較大團聚體。納米粒子的團聚會導致微小通道的堵塞，并且會降低納米流體的傳熱能力，因此，開發一種分散穩定性高且傳熱性能好的納米流體具有重要意義。

傳統的納米流體在制備過程中需要加入分散劑或表面活性劑以提高其穩定性，但是加入分散劑或表面活性劑會對納米流體的傳熱能力產生影響，而且一旦分散劑或表面活性劑發生老化變質，納米流體的穩定性就難以得到保證。

發明內容

本發明的目的是提供一種兩親性高分子負載納米流體的制備方法。

本發明的目的之二是提供由上述方法制備得到的兩親性高分子負載納米流體。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：一種兩親性高分子負載納米流體的制備方法，包括以下步驟：

(1)將親水性單體、疏水性單體與擬分散的納米粒子及有機溶劑混合，加入自由基引發劑，在50～100℃下反應5～24小時；

(2)反應結束后將步驟(1)中的混合液冷卻至室溫，過濾，洗滌，干燥后得到高分子負載納米粒子；

(3)取步驟(2)中所得的高分子負載納米粒子與基液混合，在60～120℃下攪拌1～5小時，冷卻至室溫，然后超聲分散1～5小時，得到兩親性高分子負載納米流體。

優選的，步驟(1)中所述親水性單體包含N,N,N-三甲基-1-(4-乙烯基苯基)甲基氯化銨、N-叔丁基丙烯酰胺、N,N-二(4-乙烯基苯甲基)氯化哌啶、N,N'-亞甲基雙甲基丙烯胺中的一種或多種，所述疏水性單體包含苯乙烯、對甲基苯乙烯、二乙烯基苯中的一種或多種。

優選的，步驟(1)中所述納米粒子包含二氧化硅、二氧化鈦、氧化鋁、石墨烯、氧化石墨烯、碳化硅中的一種或多種。

優選的，步驟(1)中所述有機溶劑包括二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、乙腈、苯中的一種或多種。

優選的，步驟(1)中所述自由基引發劑包括過氧化環己酮、過氧化二苯甲酰、叔丁基過氧化氫、偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈中的一種或多種。

優選的，步驟(1)中所述納米粒子與親水性單體和疏水性單體總和的質量比為1:1～1:5。