本發(fā)明屬于功能高分子材料，涉及一種溫度響應(yīng)可逆黏附的固固相變儲能薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、相變材料(pcms)可以通過改變自身的物理狀態(tài)來儲存或釋放熱能，并在一定時間內(nèi)保持溫度恒定，它們已被廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域。目前常見的相變材料為固-液相變和固-固相變。然而，現(xiàn)階段固-液相變材料相變過程易泄露、環(huán)境污染，循環(huán)利用效率低從而影響到此類相變材料的實用性。為了解決這一問題，提出了多種制備形狀穩(wěn)定的復(fù)合相變材料的方法。然而，這些復(fù)合pcms在固態(tài)下通常是剛性的，缺乏黏附性，不能很好地貼合在熱器件表面，增加了界面熱阻和安裝難度。傳統(tǒng)的相變材料一直被認(rèn)為是具有經(jīng)典熔化和固化行為的固體或大體積液體，例如石蠟、脂肪酸、多元醇和無機鹽水合物等，而這些相變材料卻存在著液相易泄漏、固體剛性、腐蝕性、體積變化大及封裝成本高等缺陷，因此不能適用于具有復(fù)雜配置或靈活性的可穿戴應(yīng)用場景。

2、相變薄膜在儲能領(lǐng)域表現(xiàn)出色，作為儲能相變材料（pcm）的一種新型應(yīng)用形式，相變薄膜使得pcms在高度靈活和空間受限的領(lǐng)域應(yīng)用成為可能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種溫度響應(yīng)可逆黏附的固固相變儲能薄膜及其制備方法，利用異氰酸酯和聚乙二醇反應(yīng)制備固固相變聚氨酯解決相變泄露問題，利用聚氨酯的軟段相變有效提高了粘附性、固定安裝效率。

2、本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

3、一種溫度響應(yīng)可逆黏附的固固相變儲能薄膜的制備方法，包括，

4、在有機溶劑中加入聚乙二醇與異佛爾酮二異氰酸酯進(jìn)行預(yù)聚反應(yīng)后，再加入1,4-丁二醇進(jìn)行擴鏈反應(yīng)，之后加入三羥甲基丙烷三（3-巰基丙酸）酯進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)后，真空干燥獲得聚氨酯基固-固相變材料；

5、將得到的聚氨酯基固-固相變材料與水性聚氨酯物理混合后，晾干得到溫控可逆黏附的固固相變儲能薄膜。

6、優(yōu)選的，所述的聚乙二醇、異佛爾酮二異氰酸酯、1,4-丁二醇、三羥甲基丙烷三（3-巰基丙酸）酯的質(zhì)量比為3~18：1.33：0.19：0.24。

7、優(yōu)選的，所述聚乙二醇采用分子量為peg1000、peg2000、peg-4000或peg-6000。

8、優(yōu)選的，所述預(yù)聚反應(yīng)時采用的催化劑為二月桂酸二丁基錫。

9、優(yōu)選的，所述有機溶劑采用丁酮。

10、優(yōu)選的，所述聚氨酯基固-固相變材料與水性聚氨酯的質(zhì)量比為10:1~10:5。

11、優(yōu)選的，所述聚氨酯基固-固相變材料與水性聚氨酯物理混合前，需將聚氨酯基固-固相變材料溶于丁酮溶劑中，其中聚氨酯基固-固相變材料的固含量為10%~20%。

12、優(yōu)選的，所述聚乙二醇在使用前需在100℃-120℃下真空干燥2-5小時。

13、優(yōu)選的，所述預(yù)聚反應(yīng)的條件為在70~80℃下油浴加熱攪拌反應(yīng)4h；

14、所述交聯(lián)反應(yīng)的條件為在70~80℃下油浴加熱攪拌反應(yīng)3h；真空干燥的溫度為80℃~100℃。

15、一種溫度響應(yīng)可逆黏附的固固相變儲能薄膜，基于所述的制備方法制得。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

17、本發(fā)明提供一種溫度響應(yīng)可逆黏附的固固相變儲能薄膜及其制備方法，主要原料包括聚乙二醇、異佛爾酮二異氰酸酯、三羥甲基丙烷三（3-巰基丙酸）酯等，通過包含預(yù)聚反應(yīng)和擴鏈反應(yīng)兩個步驟的聚合法制備一種具有軟段和硬段相間的分子結(jié)構(gòu)的聚氨酯固-固相變材料。其中軟段部分為peg的長鏈結(jié)構(gòu)，硬段部分由ipdi組成。合成過程分兩步：第一步為預(yù)聚，即peg的端羥基(-oh)與ipdi的-nco基團發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氨基甲酸酯基團(-nhcoo-)，該基團連接了peg軟鏈與硬段，形成了軟段-硬段相間的聚氨酯結(jié)構(gòu)，得到兩端帶有-nco基團的低分子質(zhì)量的預(yù)聚物，反應(yīng)中溶劑采用丁酮，催化劑采用dbdt；第二步為擴鏈，向第一步得到的預(yù)聚物中加入擴鏈劑，即bdo，bdo上的羥基與預(yù)聚物兩端的-nco基團反應(yīng)來完成擴鏈，反應(yīng)完成后即得到了固-固相變材料；第三步為交聯(lián)，向第二步反應(yīng)得到的物質(zhì)中加入tmmp完成交聯(lián)，反應(yīng)完成后得到了具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚氨酯基固-固相變材料，再與水性聚氨酯列舉物理共混，自然晾干得到一種具有柔性和溫控可逆黏附的固-固相變薄膜。本發(fā)明的聚氨酯基固-固相變材料的制備工藝簡單，易于放大，且可通過調(diào)節(jié)peg分子量對相變膜的拉伸性能及儲熱性能進(jìn)行有效調(diào)控。與純peg相比，復(fù)合相變材料薄膜加熱peg到相變溫度以上時依然沒有泄漏，表明解決了相變材料相變過程泄漏問題。

18、進(jìn)一步，所制備的相變儲能薄膜具有連續(xù)性、可重復(fù)使用性，可以任意彎曲、壓縮、剪切，且具有溫控可逆黏附性；本發(fā)明可廣泛應(yīng)用在電池、建筑、可穿戴電子設(shè)備等領(lǐng)域。

19、進(jìn)一步，本發(fā)明將水性聚氨酯引入相變儲能材料，這種材料兼具固-固相變儲能功能和水溶性特點，與傳統(tǒng)聚氨酯相變儲能材料相比，其應(yīng)用范圍更廣，，可以在不使用或少使用有機溶劑的前提下達(dá)到理想的效果，水性聚氨酯相變儲能薄膜在生產(chǎn)和使用過程中不會產(chǎn)生有害溶劑和污染物，符合環(huán)保要求。

技術(shù)特征：

1.一種溫度響應(yīng)可逆黏附的固固相變儲能薄膜的制備方法，其特征在于，包括，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫度響應(yīng)可逆黏附的固固相變儲能薄膜的制備方法，其特征在于，所述的聚乙二醇、異佛爾酮二異氰酸酯、1,4-丁二醇、三羥甲基丙烷三（3-巰基丙酸）酯的質(zhì)量比為3~18：1.33：0.19：0.24。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫度響應(yīng)可逆黏附的固固相變儲能薄膜的制備方法，其特征在于，所述聚乙二醇采用分子量為peg1000、peg2000、peg-4000或peg-6000。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫度響應(yīng)可逆黏附的固固相變儲能薄膜的制備方法，其特征在于，所述預(yù)聚反應(yīng)時采用的催化劑為二月桂酸二丁基錫。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫度響應(yīng)可逆黏附的固固相變儲能薄膜的制備方法，其特征在于，所述有機溶劑采用丁酮。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫度響應(yīng)可逆黏附的固固相變儲能薄膜的制備方法，其特征在于，所述聚氨酯基固-固相變材料與水性聚氨酯的質(zhì)量比為10:1~10:5。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫度響應(yīng)可逆黏附的固固相變儲能薄膜的制備方法，其特征在于，所述聚氨酯基固-固相變材料與水性聚氨酯物理混合前，需將聚氨酯基固-固相變材料溶于丁酮溶劑中，其中聚氨酯基固-固相變材料的固含量為10%~20%。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫度響應(yīng)可逆黏附的固固相變儲能薄膜的制備方法，其特征在于，所述聚乙二醇在使用前需在100℃-120℃下真空干燥2~5小時。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫度響應(yīng)可逆黏附的固固相變儲能薄膜的制備方法，其特征在于，所述預(yù)聚反應(yīng)的條件為在70~80℃下油浴加熱攪拌反應(yīng)4h；

10.一種溫度響應(yīng)可逆黏附的固固相變儲能薄膜，基于權(quán)利要求1-9任一項所述的制備方法制得。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種溫度響應(yīng)可逆黏附的固固相變儲能薄膜及其制備方法，主要原料包括聚乙二醇、異佛爾酮二異氰酸酯、三羥甲基丙烷三（3?巰基丙酸）酯等，制備包括以下步驟：1）聚氨酯基固?固相變材料的制備；2）將聚氨酯基固?固相變材料與水性聚氨酯按比例混合制備；本發(fā)明的制備方法操作簡單，可通過調(diào)節(jié)PEG的分子量實現(xiàn)對最終復(fù)合相變材料膜的拉伸性能及儲熱性能等的調(diào)控；當(dāng)加熱PEG到相變溫度以上時依然沒有發(fā)生泄漏，解決了相變材料相變過程泄漏問題；所制備的相變儲能薄膜具有連續(xù)性、可重復(fù)使用性，可以任意彎曲壓縮剪切，且具有溫控可逆黏附性；本發(fā)明可廣泛應(yīng)用在電池、建筑、可穿戴電子設(shè)備等領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：譚蕉君,徐瑾歌,張美云,宋順喜,楊斌,聶景怡,張靜茹
受保護(hù)的技術(shù)使用者：陜西科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6