柔性、高焓值聚合物固-固相变材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种聚合物固

【技术实现步骤摘要】
柔性、高焓值聚合物固
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固相变材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及相变材料领域，具体涉及柔性、高焓值聚合物固
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固相变材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着全球能源短缺和环境污染问题日益严峻，实现可再生能源的有效利用成为人们注意的焦点。相变材料(PCM)的储能是一种潜热式储能，其原理是利用某些纯物质或混合物作为相变材料，当它发生相态变化或者结构转变时由于吸收/释放热量而进行储/放热，因此当外界温度高于相变点时吸收热量从而发生相变；当温度下降，低于相变点时，发生逆向相变。PCM被广泛认为是热能储存和温度控制技术的理想载体，广泛应用于热管理领域，包括工业余热回收，太阳能热能利用，节能建筑，智能温度调节服装，功能电子的温度控制等。
[0003]常用的相变储能材料包括固
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液相变储能材料(SLPCMs)和固
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固相变储能材料，固
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液相变储能材料包括石蜡、脂肪醇、脂肪酸、聚乙二醇和共晶相变材料等，然而，SLPCMs在应用中易出现泄漏问题，通常需要额外的封装，增加了生产和维护成本，限制了其更广泛的应用。固
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固相变储能材料在相变过程中一直保持固体状态，具有无需容器封装、过冷度小、无腐蚀、热效率高和寿命长等优点。因此，固
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固相变储能材料更适于实际应用。
[0004]公开号为CN106317363A的中国专利文献公开了一种固
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固相变材料及其制备方法和应用，该固
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固相变材料包括摩尔比为1.5～10：1嵌段聚合的壳聚糖重复单元和氨基甲酸酯重复单元，具有较高的储热性能，可用作电池散热材料。
[0005]公开号为CN102321453A的中国专利文献公开了一种固
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固相变材料的制备方法，包括以下步骤：将壳聚糖溶解于乙酸水溶液中，得到壳聚糖水溶液，再向壳聚糖水溶液中加入熔融的脂肪酸(含有6个以上碳原子)，反应后得到固
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固相变材料，制得的固
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固相变材料具有较高的热焓值、良好的热稳定性和耐溶剂性。
[0006]现有技术中通常利用聚合反应实现稳定化学结构、柔性的固
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固聚合物相变材料的制备，然而，虽然制得的固
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固相变材料具有固
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固相变性能，但是其焓值较低、机械性能有待提高且形状不可定制。

技术实现思路

[0007]为了克服现有技术存在的不足，本专利技术提供了柔性、高焓值聚合物固
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固相变材料的制备方法，该方法简单高效、反应原料易得、反应条件温和、无需纯化即可制备得到具有柔性、高焓值及固
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固相变特征的聚合物固
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固相变材料。
[0008]具体采用如下技术方案：
[0009]一种聚合物固
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固相变材料的制备方法，包括以下步骤：如式(Ⅰ)所示的三元炔基化合物、聚乙二醇、有机碱催化剂在有机溶剂中进行点击聚合反应，反应完毕后使产物溶液中的溶剂挥发，制得所述的聚合物固
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固相变材料；
[0010][0011]式(Ⅰ)中，R为H、甲基或乙基。
[0012]本专利技术方法利用羟基
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炔点击聚合反应，一步法制备得到具有柔性、高焓值聚合物固
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固相变材料。该方法能够在保证制得的聚合物固
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固相变材料具有柔性的同时使其具备高焓值及固
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固相变特性。
[0013]优选的，点击聚合反应体系中，还包含有如式(Ⅱ)所示的AIE光热分子；
[0014][0015]本专利技术进一步将AIE光热分子引入至点击聚合反应体系中，以三元炔基化合物、聚乙二醇、有机碱催化剂和AIE光热分子为原料制备得到含有AIE光热分子的聚合物固
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固相变材料。AIE光热分子的掺杂可以使制得的聚合物固
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固相变材料在太阳光下充热、通过直接吸收热量或者光照自体发热储能以及能够以热驱动和光驱动双驱动方式实现其形状记忆功能。
[0016]式(Ⅰ)所示三元炔基化合物可以利用式(Ⅲ)所示炔基化合物和式(Ⅳ)所示三元羟基化合物在惰性气体氛围下进行酯化反应制备得到；
[0017][0018]式(Ⅳ)中，R的定义与式(I)一致；
[0019]所述的惰性气体氛围为氮气气氛或氩气气氛，优选为氮气气氛。
[0020]优选的，所述的聚乙二醇的平均数均分子量为2000
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10000。聚乙二醇的相变焓随着分子量的增加而不断增大，分子量小的聚乙二醇合成的相变材料为玻璃态聚合物，焓值较低、储存热量少、其拉伸性弹性好，但是拉伸容易断裂；分子量高的聚乙二醇合成的相变材料为结晶态聚合物、焓值高、储存热量多、拉伸性能好。
[0021]所述的有机碱催化剂为1,4
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二氮杂二环[2.2.2]辛烷、N
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甲基吗啡啉、4
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二甲氨基
吡啶、三异丙基胺、1,8
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二氮杂双环[5.4.0]十一碳
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烯或奎宁；所述的有机溶剂为四氢呋喃、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、甲苯、1,4
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二氧六环、二甲基亚砜和N,N
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二甲基甲酰胺中的至少一种。
[0022]优选的，所述的点击聚合反应在室温下进行，反应时间为30min
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2h。
[0023]优选的，点击聚合反应体系中，式(Ⅰ)所示的三元炔基化合物、聚乙二醇、有机碱催化剂的摩尔比为1:1
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1.5：0.05
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0.1；式(Ⅰ)所示的三元炔基化合物在有机溶剂中的浓度为0.02
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0.15mol/L。
[0024]优选的，式(Ⅱ)所示的AIE光热分子的加入量为聚乙二醇加入量的0.05
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2.0wt％。AIE光热分子的添加量过少，制得的含有AIE光热分子的相变材料光响应慢，光照后材料温度可能不能达到相变温度，不能实现热能储存和形状记忆；AIE光热分子的添加量过多，材料的结晶变差，相变焓将降低，机械性能下降，拉伸强度将下降。
[0025]本专利技术还提供了所述的聚合物固
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固相变材料的制备方法制得的聚合物固
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固相变材料。该聚合物固
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固相变材料力学性能好、在相变温度下可以保持固态而不发生泄露、具有较高的焓值和形状可逆性，能够通过改变温度实现形状记忆。此外，含有AIE光热分子的聚合物固
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固相变材料还具有光照自体发热储能实现形状记忆的特性。
[0026]本专利技术还提供了所述的聚合物固
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固相变材料在智能驱动和/或热管理领域的应用。所述的聚合物固
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚合物固
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固相变材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：如式(Ⅰ)所示的三元炔基化合物、聚乙二醇、有机碱催化剂在有机溶剂中进行点击聚合反应，反应完毕后使产物溶液中的溶剂挥发，制得所述的聚合物固
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固相变材料；式(Ⅰ)中，R为H、甲基或乙基。2.根据权利要求1所述的聚合物固
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固相变材料的制备方法，其特征在于，点击聚合反应体系中，还包含有如式(Ⅱ)所示的AIE光热分子；3.根据权利要求1或2所述的聚合物固
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固相变材料的制备方法，其特征在于，在惰性气体氛围下，利用式(Ⅲ)所示炔基化合物和式(Ⅳ)所示三元羟基化合物进行酯化反应，制备得到式(Ⅰ)所示三元炔基化合物；式(Ⅳ)中，R的定义与式(I)一致；所述的惰性气体氛围为氮气气氛或氩气气氛。4.根据权利要求1或2所述的聚合物固
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固相变材料的制备方法，其特征在于，所述的聚乙二醇的平均数均分子量为2000
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10000。5.根据权利要求1或2所述的聚合物固
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固相变材料的制备方法，其特征在于，所述的有机碱催化剂为1,4
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二氮杂二环[2.2.2]辛烷、N
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甲基吗啡啉、4
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二甲氨基吡啶、三异丙基胺、1,8
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二氮杂双环[5.4...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐本忠，秦安军，聂子成，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：