一种聚合物型相变材料的制备方法技术

本发明专利技术公开一种聚合物型相变材料的制备方法，该方法以（甲基）丙烯酸单聚乙二醇正烷基醚酯中的1、2或3种为原料，所述（甲基）丙烯酸单聚乙二醇正烷基醚酯的结构通式为CH2=C(CH3)-COO(CH2CH2O)mCnH2n+1或CH2=CH-COO(CH2CH2O)mCnH2n+1，其中m=1~100，n=10~50，经质量含量1~10%的氢氧化钠或氢氧化钾溶液洗涤除去阻聚剂，减压蒸馏后，再采用下述方法之一发生聚合反应：.1辐照引发聚合反应；2.引发剂引发聚合反应；3.在溶剂中聚合反应；反应后在反应溶液中加入沉淀剂水、甲醇或乙醇，将聚合物型相变材料由溶液中沉淀出来，然后洗涤，干燥即得。

【技术实现步骤摘要】

本发 明涉及相变材料制备技术，具体是一种具有热能储存与释放功能的聚合物型相变材料的制备方法。
技术介绍
相变材料是20世纪70年代被开发应用的一种节能环保材料，也是一种清洁、可循环利用的储能材料。相变材料在相变过程中，可以吸收或放出大量的相变潜热，在暖通空调、建筑、太阳能利用、服装等领域应用广泛，在“节能、减排”方面具有重要意义。应用最广泛的相变材料有两种固一液相变材料，如正构烷烃、水合无机盐等；固一固相变材料，如多元醇等。其中固一液相变材料多为低分子化合物，如无机盐、正构烷烃、高级脂肪醇、高级脂肪酸或高级脂肪酯等，在发生相变时，体积变化较大，而且正构烷烃和水合无机盐热稳定性较差。这些材料处于液态时非常容易流动，不但保型性差，而且容易造成损失或污染，相态的变化使其必须封存在容器中，或与其他吸附支撑材料混合获得相对固定的形状后才能使用。而固一固相变材料，如高级脂肪醇、高级脂肪酸或高级脂肪酯类相变材料在将其加热到固一固相变温度以上，由晶态固体变成塑性晶体时，因具有很大的蒸汽压，易挥发损失，以致使用时仍需用容器封存，而且其相变温度较高，难以满足低温环境的使用要求，另外这类物质种类少，选择余地较小。目前已知的聚合物型相变材料主要是脂肪族聚醚和脂肪族聚酯，如聚乙二醇、聚丁二醇和聚己二酸己二酯等，由于其本身也是固一液型相变材料，处于熔融状态时易流动，且耐热温度较低，其使用范围也受到限制。中国专利技术专利(CN1616588A)中公开了一种高分子类相变材料的制备方法。其结构为低熔点、高相变焓的有机材料用化学键固定在高熔点或不熔性骨架上，具体是将具有两个活性端基的聚合物型相变材料-聚乙二醇与具有一个活性端基的聚乙二醇固定在高分子骨架材料上，形成三维网状与梳状混合结构，使其在相变过程中保持固态，具有固一固相变的特点。中国专利技术专利(CN1710012A)中公开了一种在纳米纤维素或其衍生物表面接枝一端或两端含有活性基团的聚合物型相变材料-聚乙二醇制备固一固相变材料的技术。所述两项专利技术专利申请均以聚乙二醇为相变材料，适用范围较窄。申请人的在先中国专利技术专利(CN101798364A)公开了一种新型聚合物相变材料-聚(甲基)丙烯酸正烷基酯的制备方法，在不使用骨架材料的情况下，实现了相变材料的固一固相转变，但该类聚合物相变材料由于极性较强酯基的存在会造成正烷基中部分碳原子不能结晶，相变热焓较低。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供。该制备方法不需要接枝、或者使用其他高分子骨架支撑材料或包覆材料，直接采用聚合反应即可制得聚合物型相变材料，工艺简单，容易控制，生产效率高，适用范围广，便于实际应用等特点；所制备的聚合物型相变材料热稳定性能良好。本专利技术解决所述技术问题的技术方案是，设计，该方法采用以下工艺以(甲基)丙烯酸单聚乙二醇正烷基醚酯中的1、2或3种为原料，所述(甲基)丙烯酸单聚乙二醇正烷基醚酯的结构通式为CH2=C (CH3) -COO (CH2CH2O)mCnH2n+1或CH2=CH-COO(CH2CH2O)mCnH2n+1，其中m=l 100，n=l(T50，当原料选用(甲基)丙烯酸单聚乙二醇正烷基醚酯中的2种或3种时，任意一种原料的摩尔含量均不低于10%，且混合物中(甲基)丙烯酸单聚乙二醇正烷基醚酯中2种或3种的摩尔含量之和为100%，经质量百分含量rio%的氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸钾溶液洗涤除去阻聚剂，减压蒸馏后，再采用下述方法之一发生聚合反应(I).辐照引发聚合反应；⑵.引发剂引发聚合反应；所述的引发剂为自由基聚合引发剂、氧化还原引发剂、阴离子聚合引发剂或阳离子聚合引发剂；⑶.在溶剂中进行聚合反应；所述的溶剂是非极性有机溶剂或极性有机溶剂，非极性有机溶剂包括但不限于是苯、甲苯或二甲苯，极性有机溶剂包括但不限于是四氢呋喃、 丙酮、丁酮、N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺；所述(甲基)丙烯酸单聚乙二醇正烷基醚酯与溶剂的比例为4:1 1:4 ;聚合反应结束后，在反应溶液中加入沉淀剂水、甲醇或乙醇，将聚合物型相变材料由溶液中沉淀出来，然后以去离子水洗涤干净，干燥后，即得到粉末状或块状的聚合物型相变材料。与现有技术相比，本专利技术制备方法以有机单体为原料，经聚合反应，制备出一种新型的聚合物型相变材料。本专利技术制备方法具有以下特点(1)以有机单体为原料，可以直接通过聚合反应得到聚合物型相变材料，无需经过接枝反应，也无需使用骨架支撑或包覆材料，工艺简单，制备效率高；⑵将可发生相转变的支链固定在聚合物主链上，克服了相变材料易渗漏的缺点，性能稳定；⑶通过调整聚乙二醇的聚合度m，或调整正烷基醚部分的碳原子数n以及使用2 3种单体的共聚物，可以根据需要改变聚合物型相变材料的相变温度，避免了因只使用一种相变材料，致使相变温度难以满足使用要求的问题，从而得到一系列相变材料，满足不同环境或用途的使用要求；⑷采用本身不能结晶的柔性聚乙二醇链将可结晶的正烷基连接在聚(甲基)丙烯酸主链上，可以降低由于连接键极性高造成的正烷基中部分碳原子不能结晶，从而使其熔融温度和结晶温度相差较大，热焓降低，影响使用效果的问题；(5)所制得的聚合物型相变材料的热稳定性良好。本专利技术制备方法所制得的相变材料在太阳能储热、调温纤维和服装及建筑节能结构中有良好的应用前景。具体实施例方式下面结合实施例进一步叙述本专利技术本专利技术设计的聚合物型相变材料制备方法(以下简称制备方法)，采用以下工艺以(甲基)丙烯酸单聚乙二醇正烷基醚酯(简称AEA)中的广3种为原料，所述的(甲基)丙烯酸单聚乙二醇正烷基醚酯的结构通式为CH2=C (CH3) -COO (CH2CH2O) mCnH2n+1或CH2=CH-COO (CH2CH2O) AH2lrt，其中 m=l 100，n=10 50，当 AEA 为 2 种或 3 种时，任意一种原料的摩尔含量均不低于10%，且混合物中2种或3种AEA的摩尔含量之和为100%，经f 10 (质量)%的氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸钾溶液洗涤除去阻聚剂，减压蒸馏后，再采用下述方法之一发生聚合反应(I).辐照引发聚合反应所述的辐照引发是指在不加入引发剂的情况下，以紫外线辐照、电子射线辐照或伽马射线辐照的方法引发单体的聚合反应，制备本专利技术所述的聚合物型相变材料。辐照引发所需的时间与使用的辐照种类与辐照剂量有关，以能良好地引发聚合反应为佳，没有特别的限定；换言之，辐照引发条件适用于现有技术。(2).引发剂引发聚合反应所述的引发剂为(原子转移)自由基聚合引发剂、氧化还原引发剂、阴离子聚合引发剂或阳离子聚合引发剂；聚合反应本身为现有技术。(3).在溶剂中进行聚合反应采用在溶剂中进行聚合反应时，要求AEA及其聚合产物在所述溶剂中能够形成均匀的溶液。所述的溶剂以能良好的溶解AEA及其聚合物的溶剂为佳。试验表明，所述的溶剂可以选择但不限于是苯、甲苯或二甲苯等非极性有机溶剂，也可以选择但不限于是四氢呋喃、丙酮、丁酮、N，N- 二甲基甲酰胺或N，N- 二甲基乙酰胺等极性有机溶剂。采用溶剂聚合方法可以及时地将聚合反应产生的热量传递到反应容器外部，防止出现局部过热，导致爆聚和使聚合物结构和性能不均一的现象产生，有利于保证聚合物产品的质量。AEA与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚合物型相变材料的制备方法，该方法采用以下工艺以(甲基)丙烯酸单聚乙二醇正烷基醚酯中的1、2或3种为原料，所述(甲基)丙烯酸单聚乙二醇正烷基醚酯的结构通式为 CH2=C(CH3) -COO(CH2CH2O)mCnH2n+1 或 CH2=CH-COO(CH2CH2O) JnH2lrt，其中 m=l 100，n=l(T50，当原料选用(甲基)丙烯酸单聚乙二醇正烷基醚酯中的2种或3种时，任意一种原料的摩尔含量均不低于10%，且混合物中(甲基)丙烯酸单聚乙二醇正烷基醚酯中2种或3种的摩尔含量之和为100%，经质量百分含量f 10%的氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠或碳酸钾溶液洗涤除去阻聚剂，减压蒸馏后，再采用下述方法之一发生聚合反应 (1).辐照引发聚合反应； (2).引发剂引发聚合反应；所述的引发剂为自由基聚合引发剂、氧化还原引发剂、阴离子聚合引发剂或阳离子聚合引发剂； (3).在溶剂中进行聚合反应；所述的溶剂是非极性有机溶剂或极性有机溶剂，非极性有机溶剂包括但不限于是苯、甲苯或二甲苯，极性有机溶剂包括但不限于是四氢呋喃、丙酮、丁酮、N，N- 二甲基甲酰胺或N，N- 二甲基乙酰胺；所述(甲基)丙烯酸单聚乙二醇正烷基醚酯与溶剂的比例为4:广1:4 ; 聚合反应结束后，在反应溶液中加入沉淀剂水、甲醇或乙醇，将聚合物型相变材料由溶液中沉淀出来，然后以去离子水洗涤干净，干燥后，即得到粉末状或块状的聚合物型相变材料。2.根据权利要求I所述的聚合物型相变材料的制备方法，其特征在于在紫外线辐照聚合过程中，加入辅助引发剂a-胺基酮，辅助引发剂的用量为(甲基)丙烯酸单聚乙二醇正烷基醚酯质量的0. f 5%。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴祥，唐孝芬，孟洁云，石海峰，张智力，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：