有機(jī)定形相變儲(chǔ)能材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種有機(jī)定形相變儲(chǔ)能材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 相變儲(chǔ)能材料通過物理相轉(zhuǎn)變（固-液，液-氣等），吸收或者釋放大量熱量，實(shí)現(xiàn) 能量存儲(chǔ)與利用，是提高熱能利用效率的有效方式之一，具有儲(chǔ)能密度大，儲(chǔ)能能力強(qiáng)的優(yōu) 點(diǎn)，能有效緩解能量供應(yīng)上空間與時(shí)間失衡的沖突。
[0003] 為實(shí)現(xiàn)相變材料在相變前后形狀穩(wěn)定，避免固液相變材料需額外封裝的問題， 相關(guān)科研工作者利用化學(xué)反應(yīng)、物理摻雜等途徑獲得了定形相變儲(chǔ)熱材料，例如Qinghao Meng等人用二苯甲烷二異氰酸酯（MDI)與聚乙二醇（PEG-3400)，1，4 丁二醇（BDO)進(jìn)行 本體嵌段聚合得到以PEG為基質(zhì)的熱塑型直鏈聚亞氨酯相變材料，制得的材料通過熔融 紡紗制成可調(diào)節(jié)溫度的纖維（temperature-regulating shape memory fiber，TRSMF)， 此材料的形狀固定比率可以達(dá)到85. 8%以上，形狀恢復(fù)比率達(dá)到95. 4%以上，具有良好 的形狀記憶效應(yīng)（Qinghao Meng，Jinlian Hu. A temperature-regulating fiber made of PEG-based smart copolymer[J]. Solar Energy Materials and Solar Cells,2008, 92:1245-1252)。Zhengguo Zhang等將石賭吸附在具有多孔結(jié)構(gòu)的膨脹石墨內(nèi)，構(gòu)成石賭 /石墨復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料。復(fù)合材料相變焓達(dá)161. 45J/g，并且具有優(yōu)異的定形相變特性 [Energy Conversion and Management, 2006, 47, 303_310]。將聚乙二醇引入高分子骨架，所 得相變材料具有優(yōu)異的形狀穩(wěn)定特性，但其相變溫度較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一類新的相變溫度易于調(diào)節(jié)、相變焓值高的有機(jī)定形相變儲(chǔ) 能材料，此種材料是以多嵌段型高分子定形相變材料為支撐物，與有機(jī)固液相變材料復(fù)合， 得到相變溫度可調(diào)，相變焓值大，形狀穩(wěn)定的新型儲(chǔ)熱材料，可用于熱能的存儲(chǔ)，并且當(dāng)高 分子定形相變支撐材料中的B為帶有偶氮結(jié)構(gòu)、蒽醌、萘酰胺、芘酰胺時(shí)，可吸收可見光，實(shí) 現(xiàn)光熱轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)。此類材料合成工藝簡單，應(yīng)用方便，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0005] -種有機(jī)定形相變儲(chǔ)能材料，所述有機(jī)定形相變儲(chǔ)能材料按質(zhì)量百分比，由下述 組分組成：
[0006] 有機(jī)固液相變儲(chǔ)能材料：30~90wt% ;
[0007] 有機(jī)高分子定形相變支撐材料：10~70wt%。
[0008] 本發(fā)明所述有機(jī)定形相變儲(chǔ)能材料將支撐材料及儲(chǔ)能材料復(fù)合而成，其中，所述 有機(jī)高分子定形相變支撐材料是以聚醚為軟段、芳環(huán)為硬段的多嵌段型高分子相變材料。
[0009] 本發(fā)明優(yōu)選所述有機(jī)定形相變儲(chǔ)能材料按質(zhì)量百分比，由下述組分組成：
[0010] 有機(jī)固液相變儲(chǔ)能材料：50~70% ;
[0011] 有機(jī)高分子定形相變支撐材料：30~50%。
[0012] 本發(fā)明所述有機(jī)定形相變儲(chǔ)能材料優(yōu)選所述有機(jī)固液相變儲(chǔ)能材料為石蠟、平均 分子量為200~20000的聚乙二醇、平均分子量為200~20000的聚乙二醇單甲醚、硬脂酸、 軟脂酸、油酸、十四酸、月桂酸、乙二酸、丁二酸、已二酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對(duì)苯二甲 酸、硬脂酸甲酯、軟脂酸甲酯、油酸甲酯、十四酸甲酯、月桂酸甲酯、乙二酸二甲酯、丁二酸二 甲酯、已二酸二甲酯、鄰苯二甲酸二甲酯、間苯二甲酸二甲酯、對(duì)苯二甲酸二甲酯、硬脂酸乙 二醇酯、硬脂酸丙三醇酯、軟脂酸乙二醇酯、軟脂酸丙三醇酯、十四酸乙二醇酯、月桂酸乙二 醇酯、十四酸丙三醇酯、月桂酸丙三醇酯、辛醇、月桂醇、十四醇、十六醇、十八醇、丁二醇、己 二醇、丙三醇、季戊四醇中的1~3種。
[0013] 本發(fā)明所述有機(jī)定形相變儲(chǔ)能材料優(yōu)選所述有機(jī)高分子定形相變支撐材料為具 有下述結(jié)構(gòu)通式的化合物：
[0014]
[0015] 式中，A為連接基，其結(jié)構(gòu)式如式1-1，1-2或1-3所示：
[0017] V1S Cl、F、NHCH 3或 NHC4H9;
[0018] V2Sh 或 CH3;
[0019] m = 100 ~10000 的整數(shù)；
[0020] η = 10 ~1000 的整數(shù)；
[0021] X = O或ΝΗ，且與B相連；
[0022] B為帶有偶氮結(jié)構(gòu)、蒽醌、萘酰胺、芘酰胺、苯環(huán)、萘環(huán)結(jié)構(gòu)的芳環(huán)基團(tuán)。
[0023] 進(jìn)一步地，所述有機(jī)高分子定形相變支撐材料中的B為具有下述結(jié)構(gòu)之一 ：（1)、 (2)、（3)、（4)、（5)、（6)、（7)、（8)、（9)、（10)、（11)、（12)或（13)，其中：
[0024] 苯環(huán)結(jié)構(gòu)的芳環(huán)基團(tuán)（1)為：
[0025]
[0026] (1)式中 1\為 H、OCH 3、OC2H5、CH3、C2H 5或 Cl ;T 2為 H、NHCOCH 3或 NHCOC 6H5;
[0027] 芳環(huán)基團(tuán)⑵為：
[0028]
[0029] (2)式中札為 H 或 Cl ;M 2為 H、Cl、CN 或 SO 2NHR ;M3為 H、Cl、CN、CONHR 或 COOR ; 皿4為 H、CH 3、CN、COOR 或 C6H5;M 5為 H、Cl、NHR、CN、SO 2NHR、CONHR、COOR 或 NHCOR ;R 為 H 或 CpH2p+1的直鏈飽和烷基，其中：1彡p彡18, p為整數(shù)；
[0030] 芳環(huán)基團(tuán)⑶為：
[0031]
[0032] (3)式中 ％為 H、OCH 3或 OCH 2CH3;Q 2為 CH 3、CH2CH3' CH2CH2OCH3' CH2CH2Cl、CH2CH2CN 或 CH2CH2OCOCh3; Q 3為 H、NHCOCH 3或 NHCOC 2H5; Q 4為 H、Cl、fc、CN、NO 2、S02NHR、CONHR 或 COOR ; 05為 H、C1、&、CN、NO 2、CH3、0CH3、0C2H5、C0NH 2、COOCH3或 COOC 2H5;R 為 H 或 C pH2p+1 的直鏈飽 和烷基，其中：1 Sp < 18, p為整數(shù)；
[0033] 芳環(huán)基團(tuán)⑷為：
[0034]
[0035] (4)式中 D1S H、OCH 3或 OCH 2CH3;D 2為 H、NHCOCH 3或 NHCOC 2H5;D 3為 H、Cl、&、CN、 N02、S03Na、S02NHR、CONHR 或 C00R ;D4為 H、Cl、Br、CN、N0 2、SO2NHR 或 CONHR 出5為 H、Cl、Br、 CN、N02、CH3、0CH3、0C2H 5、C0NH2、COOCH3或 COOC 2H5;R 為 H 或 C pH2p+1 的直鏈飽和烷基，其中： 1彡p彡18, p為整數(shù)；
[0036] 芳環(huán)基團(tuán)（5)為：
[0037]
[0038] (5)式中 K1S^OCH3或 OCH2CH3;K2為H、OH、OCH3、Cl、CN或OCOCH 3;K3為H、OH、OCH3、 Cl、CN 或 OCOCH3;K 4為 H、Cl、Br、CN、NO 2、S02NHR、CONHR 或 COOR ;1(5為 H、Cl、Br、CN、NO 2、CH3、 0CH3、0C2H 5、C0NH2、COOCH3或 COOC 2H5;R 為 H 或 C pH2p+1 的直鏈飽和烷基，其中：1 彡 p 彡 18, p 為整數(shù)；
[0039] 芳環(huán)基團(tuán)（6)為：
[0040]
[0041] (6)式中 1^為 H、OH 或 NH 2;L 2為 H 或 SO 2NHR ;L3為 H、Cl、CN、SO 2NHR、CONHR、C00R、 NHR 或 NHCOR 山4為 H、SO 2NHR、NHR 或 NHCOR 山5為 H、SO 2NHR、NHR 或 NHCOR 山6為 H、Cl、 CH3、0CH3、0C2H5、0H、CN、C0NH 2、COOCH3或 COOC 2H5;R 為 H 或 C pH2p+1 的直鏈飽和烷基，其中： 1彡p彡18, p為整數(shù)；
[0042] 芳環(huán)基團(tuán)（7)為：
[0043]
[0044] (7)式中仏為 H、Cl、CH 3、0CH3、0C2H5、0H、CN、C0NH 2、COOCH3或 C00C 2H5;U 2為 H 或 OH ;U3為 H、NHR 或 NHCOR ;U 4為 H、NHR，SO 2NHR 或 NHCOR 山5為 H 或 SO 2NHR ;U6為 H、Cl、R、 NHR、CN、SO2NHR 或 C00R 山7為 H、Cl、CH 3、0CH3、0C2H5、0H、CN、C0NH 2、COOCH3或 C00C 2H5;R 為 H或CpH2p+1的直鏈飽和烷基，其中：1 < p < 18, p為整數(shù)；
[0045] 芳環(huán)基團(tuán)⑶結(jié)構(gòu)為：
[0046]
[0047] (8)式中 Y1S H、Cl、C