[發明專利]一種兩親性超支化分子修飾納米流體的制備方法

有效

• 申請號: 201911094362.0
• 申請日: 2019-11-11
• 公開（公告）號: CN111019405B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 秦笑梅;陳亞培;王蘭;秦肖雲;趙建波;任靜怡;周寧;鄭先君
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業學院
• 主分類號: C09C1/62
• 分類號: C09C1/62;C09C3/10;C09K5/10
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 張志軍

本發明公開了一種兩親性超支化分子修飾納米流體的制備方法，納米流體由液體介質及分散在液體介質中的納米顆粒組成，該制備方法主要步驟包括納米顆粒的制備和分散。所述納米材料表面經超支化分子修飾處理，納米粒子分散穩定，沒有團聚現象，且本發明利用超支化分子特有的樹枝狀大分子結構負載納米粒子，并利用超支化分子的兩親性使納米粒子以高分散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，可獲得穩定分散、導熱性能良好的納米流體。

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超支化分子修飾納米流體的制備方法。

背景技術

隨著經濟社會的不斷發展和能源問題的日益突出，能源的有效利用和節約成為各國經濟發展中予以高度重視的問題。傳統換熱工質導熱系數較低，換熱能力差，很難滿足如今高強度和高負荷傳熱的要求，迫切需要研制導熱系數高、換熱性好的新型高效換熱流體，以滿足高負荷和特殊條件下的傳熱要求。納米流體，是把金屬或非金屬納米粉體分散到水或機油等傳統換熱工質中，制備而成的均勻、穩定、高導熱的新型換熱介質。由于納米粒子尺寸小、比表面積大，在管路中不易積淀阻塞，因此將納米粒子粉體加入流體中制備成均勻的納米流體介質，其比熱和導熱等熱物理性能均可獲得大幅提高。納米流體作為一類有廣闊應用前景的新型高效換熱材料，其優異性能和應用探索備受關注。

金屬納米粒子（粒徑 10 nm）性質極其活潑，具有很高的表面活性，極易發生團聚現象形成較大尺寸的聚集體，進而發生沉降，使金屬納米粒子在油類及其它非親水有機介質中難以穩定懸浮，即使添加大量分散劑穩定時間也相對較短，且金屬納米粒子在基液中有效懸浮量低，這使其在納米流體的制備和應用過程中受到極大的限制，一直是影響金屬納米粒子在納米流體這類新型高效換熱介質領域應用的技術瓶頸。如何得到粒徑適中可穩定貯存的金屬納米粒子，并將其分散在不同極性的液體介質中，形成分散性好、穩定性高且不易團聚的納米流體，是制備納米流體的關鍵，也是其作為高效傳熱介質的前提。

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。

超支化聚縮水甘油（HPG）是一類研究較為成熟，價格低廉，合成簡單的超支化聚合物。HPG是一種高度支化，具有粘性的液體，與其他高分子聚合物相比，其熱穩定性良好，熱重分析顯示，在空氣中高于400℃才能分解，有較好的溶解性，支鏈末端有大量羥基可用于改性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服傳統傳熱技術領域技術中存在的缺點和不足，提供一種兩親性超支化分子修飾納米流體的制備方法及由該方法獲得的兩親性超支化分子修飾納米流體。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種兩親性超支化分子修飾納米流體的制備方法，包括如下步驟：

（1）在氮氣氣氛下，將超支化聚縮水甘油溶于有機溶劑中，滴加甲基丙烯酸，劇烈攪拌反應5 h，反應結束后經過乙醚分離，旋蒸得中間產物；

（2）將步驟（1）得到的中間產物溶于氯仿中，加入烷基硫醇和光引發劑，紫外光催化反應1~3h得到粗產物，氯仿透析，真空干燥得兩親性超支化聚縮水甘油；

（3）將步驟（2）中所得的兩親性超支化聚縮水甘油與含有金屬的鹽或酸溶于溶劑中，攪拌0.5~2 h，加入還原劑，繼續攪拌反應1~3 h，過濾，氯仿透析后真空干燥，得到超支化分子包覆在納米顆粒表面的兩親性納米顆粒，兩親性納米顆粒的粒徑為2～10 nm；

（4）將步驟（3）中所得的兩親性納米顆粒與基液混合，超聲分散0.5~2 h，得到兩親性超支化分子修飾納米流體。

在本發明中，優選的，所述步驟（1）超支化聚縮水甘油的數均相對分子質量為1000～50000。