[發(fā)明專利]一種超韌光熱儲能三維網(wǎng)絡(luò)聚合物及其制備方法

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• 申請日: 2022-10-14
• 公開（公告）號: CN115594816A
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊云云;劉長輝;徐藝;熊升華;伍毅;賀元驊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國民用航空飛行學(xué)院
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/12;C08G18/48;C08G18/32
• 代理公司: 成都東恒知盛知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 51304
• 代理人: 何健雄

本發(fā)明公開了一種超韌光熱儲能三維網(wǎng)絡(luò)聚合物及其制備方法，首先由二異氰酸酯和柔性長鏈二元醇反應(yīng)制備異氰酸酯鍵封端預(yù)聚體，再將預(yù)聚體與二元肟基單體反應(yīng)制備具有光熱轉(zhuǎn)換功能和相變基團(tuán)嵌段的線性低聚物聚合物，最后通過三官能度的三元醇固化線性低聚物聚合物形成三維網(wǎng)絡(luò)聚合物。因其自身的交聯(lián)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)可以有效的解決材料韌性較差的問題，解決柔性穿戴過程中存在的結(jié)構(gòu)破損等問題，實現(xiàn)長使用壽命，提高材料耐久性，能制備出具有較好的光熱儲能和超韌聚合物材料，實現(xiàn)智能穿戴的持續(xù)供能和穿戴舒適性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光熱儲能聚合物制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超韌光熱儲能三維網(wǎng)絡(luò)聚合物及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著生活水平和質(zhì)量的提高，自供能智能柔性穿戴是未來科技的一個重點發(fā)展方向。太陽能作為一種清潔能源，具有隨處可得取之不盡用之不竭的優(yōu)點，成為地球能源危機(jī)、環(huán)境污染和溫室效應(yīng)等全球性問題的解決途徑之一，是柔性穿戴的理想能源。但是受到太陽輻射的能量密度低，自然環(huán)境的變化不定等影響，太陽能光熱轉(zhuǎn)變的利用率也受到了極大的限制。所以需要找到一種解決太陽能時空不匹配短板，實現(xiàn)能源穩(wěn)定供應(yīng)的儲能裝置。

目前熱能存儲主要有化學(xué)儲熱、顯熱儲熱和相變儲熱，其中相變是指在溫度達(dá)到材料固相-液相、液相-氣相和固相-氣相的轉(zhuǎn)變溫度時，材料因物理相態(tài)變化呈現(xiàn)吸收或者釋放大量潛熱的可逆現(xiàn)象，并且在此過程可以維持在一段時間內(nèi)環(huán)境溫度不變，從而保證溫度不再進(jìn)一步升高或降低。因此，相變材料也因具有儲能密度高、儲能能力強(qiáng)、溫度變化小、價格低廉、綠色環(huán)保等優(yōu)點被應(yīng)用于解決太陽能時空不匹配的問題，推廣了太陽能光熱利用的應(yīng)用。

但是在實際應(yīng)用中，太陽輻射光中只有約40％的紅外波段可以直接產(chǎn)生熱效應(yīng)，而占太陽輻射50％左右的可見光光波段不具有熱效應(yīng)，難以直接吸收利用，需要借助于光捕集或者光熱轉(zhuǎn)換材料，來實現(xiàn)可見光的轉(zhuǎn)換與高效熱利用。為了提高體系的光熱轉(zhuǎn)換效率，會添加光轉(zhuǎn)換材料：選擇性吸收炭黑、鈷涂層，金屬、金屬氧化物、金屬硫化物、半導(dǎo)體、有機(jī)顏料、有機(jī)染料等在光熱技術(shù)的光熱轉(zhuǎn)換體系中。所以在構(gòu)建光熱儲能系統(tǒng)時，復(fù)合材料的性能又會有大幅的影響。

因此，亟需一種能結(jié)合光熱轉(zhuǎn)換、熱能存儲、柔性可拉伸等功能于一體的光熱儲能聚合物及制備工藝。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種超韌光熱儲能三維網(wǎng)絡(luò)聚合物及其制備方法，是一種由相變基團(tuán)嵌段和光熱轉(zhuǎn)換儲能的聚合物，通過分子合成將光熱轉(zhuǎn)換功能基團(tuán)和相變功能基團(tuán)嵌段到分子鏈上，從而實現(xiàn)光熱儲能和超韌雙重功能，能制備出具有較好的光熱儲能和超韌聚合物材料，實現(xiàn)智能穿戴的持續(xù)供能和穿戴舒適性，解決了上述背景技術(shù)中提到的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種超韌光熱儲能三維網(wǎng)絡(luò)聚合物，首先由二異氰酸酯和柔性長鏈二元醇反應(yīng)制備異氰酸酯鍵封端預(yù)聚體，再將預(yù)聚體與二元肟基單體反應(yīng)制備具有光熱轉(zhuǎn)換功能和相變基團(tuán)嵌段的線性低聚物聚合物，最后通過三官能度的三元醇固化線性低聚物聚合物形成三維網(wǎng)絡(luò)聚合物，其分子結(jié)構(gòu)是

另外，為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供如下技術(shù)方案：一種超韌光熱儲能三維網(wǎng)絡(luò)聚合物的制備方法，包括如下步驟：

S1、在高純氮氣保護(hù)下，將柔性長鏈二元醇經(jīng)真空烘干處理2～12h后加入二異氰酸酯，在勻速攪拌條件下反應(yīng)，得到-NCO封端的預(yù)聚體；

S2、將對苯醌二肟加入到有機(jī)溶劑中攪拌溶解后得到對苯醌二肟有機(jī)溶液，再將對苯醌二肟有機(jī)溶液滴加到-NCO封端的預(yù)聚體中加熱與回流攪拌反應(yīng)，得到具有光熱轉(zhuǎn)換功能和相變基團(tuán)嵌段的線性低聚物聚合物；

S3、將三乙醇胺加入到有機(jī)溶劑中攪拌溶解后得到三乙醇胺有機(jī)溶液，再將三乙醇胺有機(jī)溶液加入到線性低聚物聚合物中，攪拌后，得到均勻黑褐色液體；