[發明專利]一種柔性相變儲熱復合材料及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110286104.3
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113046031A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 盧錦濤;張濤;趙燕
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: C09K5/06
• 分類號: C09K5/06;C08J3/24;C08L71/02;C08K5/37
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 王玉仙

本發明公開了一種柔性相變儲熱復合材料及其制備方法與應用。本發明將油相和水相混合均勻，得到水包油型高內相乳液，加入光引發劑或氨水作為聚合引發劑，使巰基化合物和水溶性低聚物實現界面聚合，在界面處形成交聯聚合物膜對相變材料進行包覆，即得所述柔性相變儲熱復合材料。所述復合材料外形可調，導熱性能良好，儲熱密度高，在30℃以上時具有柔性，可卷曲折疊。

技術領域

本發明涉及復合材料技術領域，特別涉及一種柔性相變儲熱復合材料及其制備方法與應用。

背景技術

相變材料由固態熔化為液態時需要吸收大量的熱量，而由液態轉化為固態時將釋放大量的熱量。該過程是可逆的，可以反復循環用于儲存與釋放熱量。利用相變材料的潛熱進行儲熱具有溫度變化小、儲熱密度高的優點，使其在太陽能的利用、工業余熱和廢熱的回收、空調節能、建筑采暖等領域具有廣闊的應用前景。在使用中，為了避免相變材料的泄露與變形，往往需要對其進行封裝或者定形。所采用的封裝方法包括乳液聚合法、凝聚法、懸浮聚合法、縮聚法等；而相變材料的定形一般是通過與聚合物或膨脹石墨等復合實現的。通過以上方法進行封裝或定形已發表了大量論文申請了大量專利，但是這些封裝或定形大大降低了相變材料占比，從而降低了相變復合物的儲熱密度。

近年來，高內相乳液(分散相體積總分數超過65％的乳液)及其用于聚合物的制備得到了顯著發展。利用高內相乳液分散相體積分數高的優點，可大大提高相變材料占比，并且，制備的儲熱復合材料同時實現了對相變材料的包覆與定形，如論文(Novelmicrostructured polyol–polystyrene composites for seasonal heat storage，Applied Energy，2016，172，96-106；Encapsulating an organic phase change materialwithin emulsion-templated poly(urethane urea)s，Polymer Chemistry，2019，10，1498-1507；Closed-Cell,Phase Change Material-Encapsulated Monoliths from aReactive Surfactant-Stabilized High Internal Phase Emulsion for ThermalEnergy Storage，ACS Applied Polymer Materials，2020，2，2578-2585)先后報道了利用相變材料作為高內相乳液的分散相，通過反應在乳液的連續相與界面相的界面處形成交聯聚合物，達到對固化乳液和包覆相變材料的目的。這種方法制備的儲熱復合材料具有明顯的優點，如復合物外形可調；比表面積大，壓縮性得到提高；分散相體積分數高達99％，儲熱密度得到明顯提升等。

然而，此類儲熱復合材料是通過交聯高內相乳液中的單體形成高度交聯聚合物，實現固化乳液微結構和封裝相變材料的。聚合物高度交聯結構的存在使得儲熱復合物是脆性的，這種脆性限制了該類復合材料的廣泛應用。為了解決上述問題，本發明通過選用合適的單體和交聯方法固化高內相乳液，制備了一種柔性相變儲熱復合材料。

發明內容

解決上述技術問題，本發明提供一種柔性相變儲熱復合材料及其制備方法，本發明采用高內相乳液法封裝制備了柔性相變復合儲熱材料，利用該方法制備的相變儲熱復合材料具有柔性好、儲熱大、力學性能好、操作方法簡單等優點。

本發明的一個目的是提供一種柔性相變儲熱復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將油相加入水相中，均勻混合后得到水包油型高內相乳液；其中所述油相為多巰基化合物和有機相變材料的混合液；所述水相為水溶性乳化劑、水溶性低聚物和水的混合液；所述油相與水相的體積比為2:1-6:1；

向上述高內相乳液中加入聚合引發劑，在20-30℃反應獲得柔性相變儲熱復合材料。

進一步地，步驟(1)中所述多巰基化合物占油相總體積的1～10％；所述多巰基化合物為季戊四醇四-3-巰基丙酸酯和/或三羥甲基丙烷三-(3-巰基丙酸酯)。